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李政道對(duì)話北大學(xué)子:宇宙的實(shí)質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出人類(lèi)的理解

2021/12/09
導(dǎo)讀
李政道與北大的淵源頗深。1945年,因戰(zhàn)亂被迫中斷在浙大學(xué)業(yè)的李政道輾轉(zhuǎn)來(lái)到昆明,得到北大物理系教授吳大猷推薦,作為北京大學(xué)學(xué)生注冊(cè),正式轉(zhuǎn)學(xué)至西南聯(lián)合大學(xué)物理系學(xué)習(xí)。2003年,李政道應(yīng)邀在慶祝北京大學(xué)物理學(xué)科建立90周年慶典活動(dòng)上演講,并與北大學(xué)子進(jìn)行座談。本文節(jié)選自當(dāng)時(shí)座談實(shí)錄。《賽先生》轉(zhuǎn)載自“北大物理人”公號(hào),以饗讀者。

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11月23日,北京現(xiàn)代物理研究中心成立35周年暨慶賀李政道先生95歲華誕研討會(huì)圖片展在北京大學(xué)物理學(xué)院舉行。

圖/李曉明

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李政道先生近日為北京現(xiàn)代物理研究中心成立35周年題詞。圖源:北京大學(xué)微信公號(hào)


導(dǎo)讀


近日,李政道先生手書(shū)“悠悠燕園情,遙遙故人思”,祝賀北京現(xiàn)代物理研究中心成立35周年,該中心是由李政道先生1986年提議成立的,作為培養(yǎng)高級(jí)科技人才的開(kāi)放型教學(xué)科研基地。

李政道與北大的淵源頗深。1945年,因戰(zhàn)亂被迫中斷在浙大學(xué)業(yè)的李政道輾轉(zhuǎn)來(lái)到昆明,得到北大物理系教授吳大猷推薦,作為北京大學(xué)學(xué)生注冊(cè),正式轉(zhuǎn)學(xué)至西南聯(lián)合大學(xué)物理系學(xué)習(xí)。2003年,李政道應(yīng)邀在慶祝北京大學(xué)物理學(xué)科建立90周年慶典活動(dòng)上演講,并與北大學(xué)子進(jìn)行座談。本文節(jié)選自當(dāng)時(shí)座談實(shí)錄?!顿愊壬忿D(zhuǎn)載自“北大物理人”公號(hào),以饗讀者。


物理學(xué)的研究永無(wú)止境

——李政道先生報(bào)告座談會(huì)紀(jì)實(shí)(節(jié)選)



于海明、張昊、王雷根據(jù)錄音整理

2003年9月15日于北京大學(xué)物理學(xué)院


許智宏校長(zhǎng):


尊敬的李政道先生,各位老師和同學(xué):


今天我們非常高興地請(qǐng)來(lái)了世界著名物理學(xué)家李政道先生與大家座談。參加座談會(huì)的還有副校長(zhǎng)林建華教授,物理學(xué)院院長(zhǎng)葉沿林教授,原北京大學(xué)副校長(zhǎng)和長(zhǎng)期參與領(lǐng)導(dǎo)物理系工作的沈克琦教授,原物理系主任、著名教育家趙凱華教授。


李政道先生曾經(jīng)在浙江大學(xué)和西南聯(lián)大學(xué)習(xí)本科,1946年通過(guò)吳大猷教授的選拔推薦到美國(guó)芝加哥大學(xué)念研究生,在費(fèi)米教授的指導(dǎo)下從事研究工作。由于弱相互作用中宇稱(chēng)不守恒的突破性貢獻(xiàn),李政道先生與楊振寧先生一起獲得了1957年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。


幾十年來(lái),李先生在粒子物理、天體物理、流體物理、固體物理、統(tǒng)計(jì)力學(xué)和多體問(wèn)題、中微子物理等諸多方面取得飲譽(yù)世界的成就,是國(guó)際公認(rèn)的物理學(xué)大師。同時(shí),李先生十分關(guān)心中國(guó)的科教事業(yè)和青年人的成長(zhǎng)。


20世紀(jì)80年代,李先生耗費(fèi)了大量精力,親自主持和辦理CUSPEA(中美聯(lián)合培養(yǎng)物理類(lèi)研究生計(jì)劃——編者注),歷時(shí)10年之久,980多位優(yōu)秀中國(guó)學(xué)生因此獲得機(jī)會(huì)到美國(guó)一流大學(xué)深造,推動(dòng)了中國(guó)和國(guó)際物理學(xué)的發(fā)展。著名的北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)的建造和發(fā)展,也一直得到李先生的大力支持和幫助。


李先生是北京大學(xué)名譽(yù)教授,北京現(xiàn)代物理研究中心主任,對(duì)北大的發(fā)展給予了深切的關(guān)心和指導(dǎo),對(duì)北大物理學(xué)科做出了極為珍貴的貢獻(xiàn),在北大師生中有巨大的影響。


從1913年京師大學(xué)設(shè)物理門(mén)開(kāi)始,北京大學(xué)物理學(xué)科已經(jīng)走過(guò)了90年的歷史,這是中國(guó)歷史最長(zhǎng)的物理學(xué)本科教育。90年來(lái),有過(guò)最初的創(chuàng)業(yè)艱難,有過(guò)西南聯(lián)大的硝煙與輝煌,有過(guò)解放后的蓬勃發(fā)展,也有過(guò)10年的曲折和困惑,更有改革開(kāi)放以來(lái)的巨大進(jìn)步。2001年,北京大學(xué)物理學(xué)院成立,整合了原來(lái)幾個(gè)單位的物理學(xué)科資源,成為北京大學(xué)創(chuàng)建世界一流大學(xué)的重要力量。


今天,在慶祝北京大學(xué)物理學(xué)科90周年的時(shí)候,我們有幸請(qǐng)到了李政道教授來(lái)與大家座談,這是我們聆聽(tīng)教誨、交流思想、推進(jìn)學(xué)術(shù)的極好機(jī)會(huì)。希望大家踴躍提問(wèn)發(fā)言,與大師直接對(duì)話。下面我們請(qǐng)李先生給我們講話。


李政道先生:尊敬的許校長(zhǎng)、林副校長(zhǎng)、沈克琦校長(zhǎng)、葉院長(zhǎng)、趙教授,尊敬的同學(xué)們:


我在西南聯(lián)大雖然沒(méi)有畢業(yè),但對(duì)我是很重要的。同學(xué)們年輕,可能不知道,西南聯(lián)大是在抗戰(zhàn)的時(shí)候由北大、清華、南開(kāi)3個(gè)學(xué)校搬到云南昆明成立的。


我是在1945年入聯(lián)大二年級(jí)物理系的學(xué)生,一年級(jí)是在浙江大學(xué)念的??墒悄莻€(gè)時(shí)候浙江大學(xué)也并不是在浙江,是在貴州。二年級(jí)轉(zhuǎn)到聯(lián)大,在聯(lián)大并沒(méi)有念完,1946年到美國(guó)芝加哥大學(xué)。


像許校長(zhǎng)所說(shuō)的,進(jìn)了研究院。我對(duì)母校之一的北大是有很深的感情的。今天有這個(gè)機(jī)會(huì),我就像回到家里一樣。同學(xué)們可以隨便問(wèn)關(guān)于物理的問(wèn)題或者跟物理有關(guān)的問(wèn)題,我們隨便聊聊天吧。


問(wèn):您覺(jué)得我們?nèi)祟?lèi)用數(shù)學(xué)能夠完整地、完全精確地來(lái)描述整個(gè)物質(zhì)世界和我們?nèi)祟?lèi)自身的意識(shí)嗎?


李政道先生:我們物理有兩方面,物理的基礎(chǔ)是永遠(yuǎn)在實(shí)驗(yàn),是在觀察自然界;然后我們要很準(zhǔn)確地把它表達(dá)出來(lái)。表達(dá)的方式,由于它的準(zhǔn)確性,必須用數(shù)學(xué)。所以數(shù)學(xué)是必需的一個(gè)工具。我們需要的數(shù)學(xué)可能是數(shù)學(xué)家已經(jīng)發(fā)明和發(fā)展了的,也可能還沒(méi)有。


舉個(gè)例子,牛頓研究萬(wàn)有引力。萬(wàn)有引力的觀測(cè)是在牛頓以前,是開(kāi)普勒和伽利略。那個(gè)時(shí)候,他們想像引力和距離的平方成反比,可是沒(méi)法解軌道運(yùn)動(dòng)。他們已經(jīng)知道了離心力和引力要平衡。圓的軌道很容易找出來(lái),可是地球繞太陽(yáng)不是圓的軌道,是橢圓形的。橢圓軌道就很難解。后來(lái)牛頓發(fā)明了微分和積分,就把這個(gè)問(wèn)題解決了。觀測(cè)需要表達(dá),就把數(shù)學(xué)的微分和積分的一部分發(fā)明出來(lái)了。


所以我這里要講的是物理的準(zhǔn)確的表達(dá)需要數(shù)學(xué)。英文叫by definition is mathematics。這里的數(shù)學(xué)并不是數(shù)學(xué)家已經(jīng)想出來(lái)的,數(shù)學(xué)家想的數(shù)學(xué)可以說(shuō)是來(lái)自人類(lèi)內(nèi)心的,可是物理上用的數(shù)學(xué)是來(lái)自自然界的,來(lái)源不一樣,不過(guò)語(yǔ)言有共同性。所以我們覺(jué)得,我們念物理的人真正要了解的并不是數(shù)學(xué),數(shù)學(xué)只是個(gè)工具。我們要了解的是自然界的形態(tài)和道理,可是自然界是很準(zhǔn)確的,所以自動(dòng)的,這個(gè)了解的表達(dá)就是數(shù)學(xué)。


問(wèn):在本科生階段您認(rèn)為物理學(xué)習(xí)最重要的、一個(gè)人終生難以忘記的本領(lǐng)和最需要注意的是什么?


李政道先生:終生受益我很難講。不過(guò)呢,作為一個(gè)做物理的人,本科生、研究生、博士生以及后來(lái)做教授,都是一樣的,從一開(kāi)始就應(yīng)該知道你為什么要念物理。


物理是研究物質(zhì)的原理的。一個(gè)人要追求物質(zhì)的原理,最大的是全宇宙物質(zhì)的原理。假如你本科學(xué)習(xí)能把這個(gè)抓住,鍛煉你自己的能力,那么你這一生就可以向這條路上走。本科生是這樣,研究生是這樣,博士生也是這樣,做教授也是這樣。


問(wèn):您對(duì)霍金說(shuō)的“近20年內(nèi)宇宙的‘大統(tǒng)一’理論就能夠獲得完善”這句話如何評(píng)價(jià)?


李政道先生:霍金當(dāng)然有很大的成就。至于說(shuō)過(guò)20年可以了解什么,再過(guò)20年又可以了解什么,好像是18年以后又是一條好漢,這是沒(méi)什么道理的。因?yàn)槲覀儗?duì)宇宙的了解,不光是人的一生,不光是我們和下一代的一生,人類(lèi)永遠(yuǎn)要追求下去。


因?yàn)橛钪姹旧碓谧儯按蠼y(tǒng)一”理論的名字是“大統(tǒng)一”,但沒(méi)有一個(gè)理論真正是“大統(tǒng)一”的。我們對(duì)宇宙并沒(méi)有一個(gè)“大統(tǒng)一”的觀測(cè)。觀測(cè)不斷在改進(jìn),理論也會(huì)不斷跟著改。尤其是現(xiàn)在,對(duì)于宇宙的邊界不清楚,簡(jiǎn)單地說(shuō),我們發(fā)現(xiàn)暗物質(zhì)暗能量在我們的宇宙中極為廣泛。暗物質(zhì)和我們熟悉的物質(zhì)不完全一樣,暗能量和我們熟悉的能量也不完全一樣。


宇宙的實(shí)質(zhì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)我們?nèi)祟?lèi)自己的了解。所以凡是講20年后可以完成的都是空話,等你完成的時(shí)候再說(shuō)。所以我想說(shuō),要想把整個(gè)宇宙完全了解,20年不止,再過(guò)20年也不止,人類(lèi)是永遠(yuǎn)在追求最后的怎么樣。再過(guò)幾百萬(wàn)年,人類(lèi)還有不知道的事情,還是會(huì)研究宇宙,可能和我們現(xiàn)在觀測(cè)的完全不一樣,不過(guò)還是看不到底,因?yàn)橛钪媸墙跓o(wú)窮的,而我們是有窮的??墒俏覀兛梢粤私獾煤芏?,我們?cè)绞腔üΨ蛟谏厦?,我們了解得越多?/span>


問(wèn):您在進(jìn)行物理研究的時(shí)候是抱有怎樣的哲學(xué)思想呢?


李政道先生:我對(duì)哲學(xué)是外行。物理和其他科學(xué)是根據(jù)物質(zhì)世界產(chǎn)生的問(wèn)題去找解答, 而不是以人的意志為主來(lái)判斷。如果我的了解沒(méi)錯(cuò), 哲學(xué)是以人為主去研究外面世界, 而我們是以物質(zhì)為主去研究變化的過(guò)程。我們研究的理論可能對(duì)哲學(xué)家也有一定道理,但那是后果,而不是開(kāi)頭就用哲學(xué),這是最大的區(qū)別。


舉個(gè)例子, 比如說(shuō)宇稱(chēng)守恒, 整個(gè)宇宙是應(yīng)該宇稱(chēng)守恒還是不守恒呢? 這很難講, 因?yàn)檎軐W(xué)家可以說(shuō)按照內(nèi)在的判斷它一定是守恒的, 也許另外一個(gè)哲學(xué)家說(shuō)一定不守恒。而我們不是這樣, 我們是要說(shuō), 宇宙對(duì)這些對(duì)稱(chēng)性真的守恒還是不守恒, 要通過(guò)觀察歸納出一套理論。那個(gè)理論對(duì)哲學(xué)有影響, 可是它的出發(fā)點(diǎn)不一樣, 終點(diǎn)也不一樣。


問(wèn):20世紀(jì)初,物理學(xué)一些看起來(lái)并不重要的問(wèn)題最終導(dǎo)致了一場(chǎng)物理風(fēng)暴,您認(rèn)為短時(shí)間內(nèi)這樣的物理風(fēng)暴會(huì)不會(huì)再次出現(xiàn)?


李政道先生:這當(dāng)然可能,因?yàn)檫@種變革都是因?yàn)橛^測(cè)的事實(shí)引發(fā)的。比如經(jīng)典力學(xué)變成相對(duì)論或者量子力學(xué),就并不只是內(nèi)在的發(fā)展,很大的一個(gè)動(dòng)力是外在的。有很多現(xiàn)象經(jīng)典物理沒(méi)法解釋?zhuān)确秸f(shuō)在19世紀(jì)末邁克爾遜和莫雷的實(shí)驗(yàn)。


這個(gè)實(shí)驗(yàn)很簡(jiǎn)單,地球在轉(zhuǎn),光的速度順著地球轉(zhuǎn)的方向走和背著這方向走是一樣的還是不一樣?簡(jiǎn)單一想順著轉(zhuǎn)的方向應(yīng)該快一點(diǎn),因?yàn)橐由限D(zhuǎn)的速度,背著轉(zhuǎn)的方向應(yīng)該慢一點(diǎn),因?yàn)閼?yīng)該減去轉(zhuǎn)的速度??墒撬麄儨y(cè)量出來(lái)完全一樣。這個(gè)現(xiàn)象經(jīng)典物理是沒(méi)法解釋的,愛(ài)因斯坦在1905年就創(chuàng)造了狹義相對(duì)論。


同樣地,按照經(jīng)典物理,原子里有電子繞著原子核轉(zhuǎn),是一個(gè)連續(xù)的軌道,因此它發(fā)出的光的波長(zhǎng)也應(yīng)該是連續(xù)性的。可是觀測(cè)上凡是原子分子里發(fā)出的光都不是連續(xù)性的,光譜中某種波長(zhǎng)特別強(qiáng),經(jīng)典物理沒(méi)法解釋?zhuān)跃彤a(chǎn)生了新的物理理論和新的物理實(shí)驗(yàn)。凡是這些,對(duì)我們講不是烏云,是最令人興奮的,越是不能解釋越是一個(gè)挑戰(zhàn)。


現(xiàn)在有沒(méi)有同樣的物理學(xué)不能解釋的問(wèn)題呢?這些現(xiàn)象是很多的。第一就是剛才講的暗物質(zhì)。占我們這個(gè)宇宙大部分的暗物質(zhì)有萬(wàn)有引力,可是對(duì)光、對(duì)磁場(chǎng)、強(qiáng)相互作用、弱相互作用都沒(méi)有反應(yīng),這顯然是一個(gè)新現(xiàn)象。這是一類(lèi)什么樣的東西呢?


我們本來(lái)在20世紀(jì)的思路是從19世紀(jì)開(kāi)始的,是還原論的思想,就是說(shuō)大的是從小的開(kāi)始,小的是從更小的開(kāi)始,你只要研究最小的,你就懂得大的,也就懂得更大的。所以全部20世紀(jì)物理學(xué)的力量就集中于研究越來(lái)越小的對(duì)象,這非常成功。


在19世紀(jì)末,電子被發(fā)現(xiàn)。在20世紀(jì)前半葉,中子、后來(lái)介子等很多種粒子被發(fā)現(xiàn)。一直到20世紀(jì)下半葉才知道所有的物質(zhì)都是由12種粒子組成,就是6種夸克和6種輕子,這是一個(gè)了不起的成果??墒橇私膺@12種粒子并不等于我們能夠了解整個(gè)的物質(zhì)構(gòu)造。


比如,夸克不能單獨(dú)釋放出來(lái),這是十分稀奇的。我們現(xiàn)在認(rèn)為這是因?yàn)檎婵帐怯凶兓?。什么叫真空呢?真空就是沒(méi)有物質(zhì)的態(tài),沒(méi)有物質(zhì)的態(tài)怎么會(huì)有變化呢?讓我們想什么叫沒(méi)有物質(zhì)的態(tài)呢,比如我們把這間屋子抽氣,把空氣抽得越稀薄越接近真空。在地球和太陽(yáng)中間真空程度是相當(dāng)高的,地球和別的一個(gè)星云之間更是接近于真空,可是萬(wàn)有引力可以通過(guò)去,地心吸引力使地球繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)。


同樣,不同的星云之間也有吸引力。這就是說(shuō)力場(chǎng)可以通過(guò)去,這就意味著真空會(huì)有漲落,所以它是有變化的。我們認(rèn)為真空的這個(gè)變化導(dǎo)致了夸克的禁閉。這是什么意思呢?就是說(shuō)最微觀的粒子和最宏觀的整個(gè)宇宙的真空是聯(lián)系起來(lái)的。所以21世紀(jì)我們要研究整體統(tǒng)一。


對(duì)于這個(gè)問(wèn)題,整體統(tǒng)一怎么研究,怎么把整個(gè)宇宙容納到微觀的世界,不是一句“大爆炸”就可以解釋的,也不是一句“大統(tǒng)一”就可以解決的。“大統(tǒng)一”統(tǒng)一什么呢?我們連對(duì)象還沒(méi)有搞清楚。當(dāng)然,你說(shuō)不管什么我都統(tǒng)一它,那也可以,不過(guò)顯然你要了解什么是你要統(tǒng)一的對(duì)象,而這一點(diǎn)我們還沒(méi)有了解。所以在21世紀(jì)我們面對(duì)的挑戰(zhàn)并不小于在19世紀(jì)末20世紀(jì)初的那些挑戰(zhàn),我相信還有更大的變化。


不光物理是這樣,再講到生物,生物學(xué)最大的一個(gè)發(fā)展就是在20世紀(jì)中葉沃森和克里克提出DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)??死锟耸悄钗锢淼?,他覺(jué)得生物也應(yīng)該像物理,解釋到越小越好,結(jié)果他們就發(fā)現(xiàn)了DNA,從此引出基因。可是即使你把所有的基因序列都弄清楚了,你還是不了解生命,因?yàn)榛蚴俏⒂^的,生命是宏觀的。


就像我們物理一樣,粒子只有12種,微觀我們到頂點(diǎn)了,可是我們并不能夠了解整個(gè)宇宙,所以21世紀(jì)我們要把微觀和宏觀聯(lián)系起來(lái)?,F(xiàn)在大家把基因擺來(lái)擺去很高興,就像我們?cè)?0世紀(jì)時(shí)把基本粒子搞清楚一樣進(jìn)步很快,可是很快的排出基因序列后還是不懂生命,就像我們把粒子越找越小還是不懂宇宙,這兩者是密切相關(guān)的。


因此我們要發(fā)明一些新的儀器,同時(shí)我們也希望發(fā)明新的數(shù)學(xué),能夠把宏觀和微觀連起來(lái)。物理學(xué)講究精密度,我們的思想要有精密度,所以出來(lái)的是數(shù)學(xué)而不是哲學(xué)。這類(lèi)思想方法因?yàn)橛袦?zhǔn)確性,可以跟化學(xué)、生物等其他學(xué)科交叉,對(duì)那些學(xué)科也會(huì)起很大的作用。所以在21世紀(jì)我們要把微觀和宏觀統(tǒng)一起來(lái),這才是我們的目標(biāo)。


問(wèn):在您看來(lái)國(guó)外和國(guó)內(nèi)的科研環(huán)境有哪些差別?我們?cè)S多人熱衷于出國(guó)學(xué)習(xí)和研究。您對(duì)我們有什么忠告?


李政道先生:最重要的是學(xué)風(fēng)?,F(xiàn)在的教育一上網(wǎng)隨便哪個(gè)國(guó)家都一樣了,可是雖然網(wǎng)絡(luò)連接很密切,但是每個(gè)地方有每個(gè)地方的學(xué)風(fēng),這是決然不一樣的。


我來(lái)舉一個(gè)例子。我在美國(guó)哥倫比亞大學(xué)有自己主持的理論組,6年以前日本政府和美國(guó)聯(lián)合起來(lái)辦一件事情。日方的理化研究所是在明治維新后辦的,日本的幾位有名的物理學(xué)家像湯川秀樹(shù)、朝永振一郎都是理化研究所訓(xùn)練出來(lái)的,它的成功是很顯然的。二次大戰(zhàn)后,理化研究所關(guān)門(mén)了,不過(guò)在60年代后期又恢復(fù)了。


它是日本很重要的研究所。它的所長(zhǎng)跟我談,希望要在美國(guó)建立一個(gè)獨(dú)立的物理中心,建在美國(guó)的國(guó)家實(shí)驗(yàn)室內(nèi),請(qǐng)我做主任。這是在6年前。其基金完全由日本政府出,由我管理,我一個(gè)星期去兩三天,其他時(shí)間我都在紐約。中心里有三分之一是日本的研究人員,三分之二面向全世界招聘。


日本為什么要出這個(gè)基金放在美國(guó),而且對(duì)日本自己的人有個(gè)上限?在日本年輕人受束縛很大,在國(guó)內(nèi)沒(méi)法一下子沖上去,所以它讓它的年輕人在外面干幾年再回來(lái),養(yǎng)成一個(gè)新的風(fēng)氣。它養(yǎng)成風(fēng)氣的方法是投資,鼓勵(lì)人到外國(guó)去,然后再回來(lái)。這一研究的經(jīng)費(fèi)完全是日本政府提供的。我覺(jué)得學(xué)風(fēng)是非常重要的。實(shí)際上日本的科學(xué)技術(shù)非常發(fā)達(dá)了,但還需要這么做。我今天從你們問(wèn)問(wèn)題的活躍程度看,覺(jué)得這兒的學(xué)風(fēng)好,用不著一定要到美國(guó)去。


問(wèn):請(qǐng)您簡(jiǎn)單回顧和評(píng)價(jià)一下您過(guò)去幾十年的科學(xué)生涯,您有沒(méi)有什么寶貴的經(jīng)驗(yàn)愿意傳授給在座的各位青年人?


李政道先生:我到美國(guó)去時(shí)才19歲,我現(xiàn)在再過(guò)兩個(gè)月就77歲了,用幾句話講這一生是很困難的。不過(guò)最重要一點(diǎn),對(duì)我來(lái)說(shuō),生活都是差不多的。研究的物理題目雖然在變,我的能力和體力年紀(jì)大了也在走下坡路,但我對(duì)物理的興趣還跟年輕時(shí)一樣。


這個(gè)世界永遠(yuǎn)給你新的問(wèn)題,你考慮這些問(wèn)題,就可以忘記其他的普通的事情,如買(mǎi)菜。所以說(shuō)物理是我一生的一個(gè)追求和支柱。


問(wèn):您認(rèn)為研究物理的學(xué)者們的天賦是天生就有的還是在學(xué)習(xí)物理的過(guò)程中培養(yǎng)出來(lái)的?


李政道先生:當(dāng)然每個(gè)人都希望自己腦子好,身體好。我們就拿愛(ài)因斯坦來(lái)講,愛(ài)因斯坦的工作是非常多的,他的成名之作就是狹義相對(duì)論,基礎(chǔ)就是邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn),光速與地球轉(zhuǎn)動(dòng)沒(méi)有關(guān)系。光線方程是x2+y2+z2-c2t2=0,寫(xiě)這個(gè)方程需要多高的天賦?我相信你們一般都能寫(xiě)下來(lái)。假如沿x軸方向走,那么更簡(jiǎn)單了,把y、z去掉,x2-c2t2=0。


關(guān)鍵是光速與地球轉(zhuǎn)動(dòng)無(wú)關(guān),是個(gè)固定值,那么需要定的是xt是怎樣變的。他假定這是一個(gè)線性變換,這個(gè)變換是很簡(jiǎn)單的,這就出來(lái)了狹義相對(duì)論。這里當(dāng)然是有天賦了,他之前的人從來(lái)沒(méi)這樣說(shuō),他之后的人都這樣說(shuō)??墒沁@個(gè)問(wèn)題難在什么地方呢?顯然不是數(shù)學(xué),而是他把光速提出來(lái),其他都可以變,只有光速不變。這是個(gè)大膽的假設(shè),他把這點(diǎn)抓住了,時(shí)間也變,空間也變,這就出來(lái)了狹義相對(duì)論。


你仔細(xì)考慮,他充分了解實(shí)驗(yàn)告訴你最重要的是哪一點(diǎn)。拿住這一點(diǎn)不放,其他都可以放。我不知道愛(ài)因斯坦當(dāng)時(shí)是不是這樣想的,不過(guò)假如你是愛(ài)因斯坦,知道邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn),知道x2-c2t2=0,你怎么做?可能x在變,t在變,c在變,那就出來(lái)一個(gè)比較復(fù)雜的變換。而他抓住光速不變這一點(diǎn),也許是靈感,也許不是一天兩天得到的。得到這個(gè)以后,就出來(lái)一個(gè)變換,就是洛侖茲變換。


我們研究物理問(wèn)題的時(shí)候,常有這樣的感覺(jué):原理本來(lái)就存在的。就像人們掘古文物一樣,我們?cè)诰蜃匀唤绲恼胬恚嚫鞣N的途徑,試對(duì)以后,感覺(jué)自然界的變化好像有生命似的。


許智宏校長(zhǎng):今天雖然時(shí)間很短,但同學(xué)們提了很多精彩的問(wèn)題,李先生也給了精彩的回答和演講,涉及治學(xué)的問(wèn)題,也涉及物理學(xué)很多領(lǐng)域,我想會(huì)給我們今天在座的同學(xué)們,特別是剛進(jìn)北大的一年級(jí)同學(xué)留下深刻的印象。


李先生很謙虛,他講他只涉及物理學(xué)問(wèn)題,實(shí)際上,我聽(tīng)過(guò)李先生很多報(bào)告。李先生博學(xué)多才,雖然他的研究領(lǐng)域在物理學(xué),但他在其他很多領(lǐng)域也有很深的造詣。


比如藝術(shù),李先生的很多報(bào)告就是講科學(xué)與藝術(shù)。李先生對(duì)我們的國(guó)畫(huà)、書(shū)法、烹調(diào)都有很多的研究,在我國(guó)傳統(tǒng)文化上有非常高的造詣。希望今后李先生能有更多的時(shí)間與我們同學(xué)在不同方面進(jìn)行交流。

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注:本文來(lái)自于北京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)第39卷增刊(2003年12月),感謝北京大學(xué)物理學(xué)院2006屆本科/2011屆博士畢業(yè)生校友、中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所張昊副研究員重校。審核:穆良柱?!顿愊壬忿D(zhuǎn)載自《北大物理人》,原標(biāo)題為“物理學(xué)的研究永無(wú)止境”。


制版編輯 | Morgan


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