李政道：从能量的来源谈基础科学和培养人才

中华网科技 http://tech.china.com 2006-09-05 16:44:30

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　　李政道：今天我想跟各位谈一下从能量的来源谈基础科学和培养人才。我想讲两个题目，一个是20世纪初的大问题，就是太阳能的来源。第二是21世纪初的大问题，就是暗能量的来源，这是占全宇宙总能量的70%。

　　李政道：我先讲一下太阳能谜之解。64年前，1942年12月2恩日，费米成功地在芝加哥大学的橄榄球场地下室内建立了第一个链式核反应堆。在这以前，地球上所有的能量，包括石油、煤和其他的化学能量都是从太阳能造成的，可是核能不一样，实际上是核能产生了太阳能，而并不是太阳能产生了核能。可是我们要问费米跟他同时代的物理学家怎么了解太阳能是核能呢，这个观念是怎么出来的，这是我跟大家讨论的第一个问题。

　　李政道：要研究太阳能怎么出来，光向太阳看是不行的，要了解太阳能必须要先了解光能跟热能的基础科学规律。我们现在就温习一下光能跟热能是怎么样开始的重要发现。1887年迈克耳孙和莫雷的实验发现，光的速度跟地球自转的方向没有关系，光的速度是绝对的，甚至是很惊人的。热能，我们知道随便什么物质，只要有热，有温度就要发光，光有一个分布。

　　李政道：1900年普朗克提出了普朗克方程，给出黑体温度与其发光的光能关系，这就是量子假设的开始。1904年洛仑兹创立了洛仑兹坐标交换共识，建立了光传播方式的基础。1904年以后，步子就很快了。从1905年—1925年，在光能和热能的基础研究下产生狭义相对论和量子力学。20世纪的科技文化中，很大部分如原子构造、分子结构、激光、半导体等等都是基础在狭义相对论和量子力学。

　　李政道：我们紧跟着讨论狭义相对论和量子力学的产生，1905年，爱因斯坦25岁创立狭义相对论，1913年玻尔27岁建立量子论，1925—1926年薛定谔38岁海森伯24岁建立了量子力学，费米、泡利创立了量子统计学。紧跟着1928年狄拉克25岁建立了相对论性量子力学和狄拉克方程。1935年汤川秀树28岁建立了介子理论为核力的基础理论，1942年费米41岁创造了核反应堆。

　　李政道：我们再看一下在1920年量子力学产生的时候，有哪几个最重要的物理中心，他们的组织怎么样，那个时候有三个重要的物理中心，一个是在丹麦，领导是玻尔，一个是格廷跟领导人是玻恩，再一个是英国剑桥，领导人是卢瑟福，需要小而精的物理中心，都是积极投入研究的。然而我们再研究如何配合最顶尖的基础科学青年人才，我所讲的培养人才是最顶尖的人才。

　　李政道：1、营造环境，是需要小而精的研究中心，教授和领导都是在积极参加研究工作，要认识方向，老师跟学生每周应该有一对一的教导工作时间，要紧抓时间和机遇，要注意什么是大方向，要参加国际会议，要参加科技竞争，我们需要政府和政治的支持。我现在想把“一对一”再解释一下。1946年我离开昆明西南联大，9月到美国芝加哥大学攻读博士学位，我的导师是费米教授，那个时候每个星期至少是一个下午或者一个上午跟我进行一对一讨论物理，我们讨论从天气物理、核子物理、原子物理、到固体、流体、气体，凡是基础性的重要问题，都进行深入分析讨论，使我终身受益，所以一对一培养顶尖的人才很重要。1954年费米教授逝世。

　　李政道：1946—56年内，在芝加哥大学获诺贝尔奖有11位。1953年我任教芝加哥大学，在同一时代，在芝加哥大学物理系工作学习过的师生，后来获得诺贝尔物理奖的有20位。整个加起来，在20年代中期和后期，加起来有近30位。这充分表现出少精的研究中心跟师生间一对一的教导队培养最顶尖的科学技术人员是必要的。如何培养最顶尖的基础科学青年人才要营造环境，需要小而精的研究中心，教师和领导都需要积极参与到科研工作的。认识方向，老师学生每周有一对一的教导工作时间。要抓时间和机遇，了解什么是大方向，参加国际科学会议和竞争。

　　李政道：下面讲第二个问题，20世纪初的问题是太阳能的来源，我们现在很清楚，是从最基本的抓手，现在我们面向的大问题是暗能量，暗能量占居全宇宙能量的70%。这是中国澳门出的邮票，这上面已知宇宙5%，我们这样的物质仅占整个宇宙能量的极少数，我们了解的能量也只占全宇宙全部能量的极少数，我们了解的就是宇宙里跟我们实际释放的星际，基本上每个星际都差不多，基本上是10的20次方。25%是暗物质，70%是暗能量，暗物质和暗能量的存在是向全世界年轻的科学家提出新的、大的挑战。我们这样的物质是什么样的，我们这样的物质是电子、质子、中子和极少量的正电子、反质子构成。从引力场，我们知道暗物质的存在，暗物质是什么我们不知道。

　　李政道：存在是没有问题的，暗能量更是习惯，它是一种负的压力，在我们这样的物质里，比如说核能裂变或者聚变中，反映前后物质的质量有少量的差异，按照爱因斯坦的著名质量公式，这些少量的质量差异能够转化为巨大的能量。我们怎么知道暗能量的存在，通过哈勃太空望远镜，我们发现我们的宇宙不仅是在膨胀而是在加速地膨胀，从宇宙膨胀的加速度我们可以推出来暗能量有多少，暗能量比我们这一类的物质跟反物质的能量至少大14倍。


　　李政道：暗能量是什么，我们不知道。所以这是一个很的大挑战。这是两年前，是我的一个试探，我的观念是天外有天，只要我们的宇宙在膨胀，而且在加速膨胀，可能在我们宇宙以外有很多很多其他的宇宙。这是另外一篇也是最近的探讨，这篇文章也试探解释也许新发现和暗能量的关系，也就是核天相连。很可能我们发现核能里一个新的物质可能跟暗能量有关系。不管怎么样，要了解暗物质和了解暗能量，是人类在21世纪科学的大挑战，就像20世纪初研究太阳能一样，我们必须要面临这个挑战，我相信我们会胜利的。可是了解宇宙，能量的来源，了解了宇宙能量的科学规律并不等于一定造福人类，看你怎么用了。这必须需要明智的政治家、明智的科学家，必须他们具备科学发展的观点。只有这样，才能达到人类的和谐，并取得可持续的良好发展。谢谢大家。

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