百年物理学给人类科学探索带来七大启示

高潮 · 发表于 2006-8-3 22:58

据中国科学院消息，为庆祝中国科学院学部建立50周年，同时纪念世界物理年，全国人大常委会副委员长，中国科学院院长路甬祥院士今天上午在“中国科学院学部成立50周年纪念报告会”上发表了题为《百年物理学的启示》的演讲。
　　对于物理科学百年来给人类带来的其实，路甬祥院士作了以下三点归纳：

　　第一、是实验和理论之间的矛盾，催生了新的科学概念。当时一些物理现象的发现，新物理现象的发现，以及预示了经典物理学解释的局限性。从量子力学的发展史可以看到，科学归根到底是证实知识体系，一旦理论与严密的实验结果出现了不一致，无论这种理论权威性如何，无论这种理论曾经得到多少人，多少年的信奉，作为一名科学家，都有理由去质疑这个理论本身，并且努力去完善它，或者创造新的理论去替代它。

　　科学探索的最终结果是对发现的自然现象做出精确的理论解释，而做出理论解释，不仅需要有严谨的科学态度，理性的质疑精神，更需要深邃的思考能力和缜密的分析能力，以及理论思维的能力。我们前面看到的这些科学家，他们不光注重实验，而且注重理性的思维，而且注重运用数学的工具来进行科学的概括。

　　第二、重大的科学突破往往始于凝练出重要的科学问题。提出问题，可能比解决问题来的更重要。问题提出了，即便你提出问题的人在有生之年没有能解决，其他的科学家或者我们的子孙后代，总有一天会解决这个问题。所以凝练科学目标，凝练科学问题，在当代现代更加的重要。

　　如果你提不出科学问题，你就没有明确的工作目标。爱因斯坦提出的相对论，就是一种崭新的时空观。相对论的关键科学问题，是在于同时的相对性。相对论合理地解释了时空相互之间的联系，时空空间与物质分布相联系，物謝x湍芰肯嗔担靖脑炝伺６僖岳淳涞奈锢硌е短逑担唤鲇肓孔恿ρб黄鸸钩闪�20世纪物理学发展的基础，而且把人类对于自然的认识提升到了一个全新的水平，深刻的影响了人们以后的思维方式以及世界观。

　　第三、科学的想象力需要严谨的实验证据支持。前面讲到了提出科学问题很重要，要勇于挑战已有的科学理论，勇敢的提出质疑，但是这种质疑绝不是胡思乱想，绝不是毫无根据的，狂妄的去挑战已有的真理，而是需要严谨的实验作为依据。

　　我们从爱因斯坦相对论宇宙大爆炸理论和地球磁场理论提出与完善过程当中可以看到下面几点：第一、在科学发展终结决问题是重要的，而提出重要的科学问题似乎更关键。第二、提出科学问题是科学研究的前提，提出重要的科学问题它更能够昭示科学所蕴含的创造力。第三、有时一个重要科学问题的提出甚至能够开辟一个新的研究领域和研究方向。第四、提出问题，需要对已有知识的透彻理解，需要热爱真理胜过尊重权威的科学态度，需要极强的科学观察力和洞察能力，以及创造性的思维能力，同时还需要敢于创新的勇气和信心。

第四、从物理学启示当中，一条重要的启示是物理学包括其他的自然科学，都需要数学语言。因为数学是对数与形的简捷的概括和优美的表达方式，所以物理的规律，往往用数学语言来表达。

　　近代物理学的书写语言几乎都是数学，德国天文学家开普勒用代数方程总结出了行星运动的三定律，被誉为世界第一位数学物理学家。意大利物理学家伽利略以几何学方法论证落体运动定律，牛顿力学的三定律，用最简单的代数方程来表达的，树立了近代科学成功的里程碑。

　　今天我们应对生命科学的数学化还要有充分的思想准备，数学与生命科学的之间的关系，虽然现在看来，并不紧密，但是我相信，必将随着理论生物学的成长而变得越来越密切。兴许我们的后代，能够为复杂的生命现象找到简捷而美妙的数学描述方法。另外一方面，数学与物理的结合一个重要的标志是电子数字计算机。

　　第五、新仪器的发明为当代科学打开了新的途径跟窗口。人类最早的时候是用肉眼来观察周围世界的，后来出现了光学望远镜和显微镜，他们在20世纪分别发展成为射电望远镜和电子显微镜，一个是宏观观测生物宇宙空间，一个是微观观测深入观测生命现象和分子构造，观测物质的分子原子结构。

　　第六个启示是，物理学与生命科学之间相互作用。生命是物质的，所以物理学的发展也必定要涉及涵盖生命物质的规律的研究。物理学与其他自然科学交叉与相互作用，曾经产生并形成了科学物理学，生物物理学和心理物理学，天体物理学、地球物理学，大气物理学海洋物理学和空间物理学等诸多的交叉学科，这种交叉和相互作用最突出的表现还在于，20世纪的生命科学在物理学的基础上发生了革命性的变化，也就是DNA双螺旋结构的发现以及分子生物学的信息。

　　第七、社会需求的拉动以及科学与技术之间的相互作用是推动物理学近百年进步的根本原因。

　　数学科学作为数与形的科学，其简洁精确优美的表述方式继续在子自然科学，应用技术与社会人文科学中得到更为广泛的利用。信息技术作为研究与知识信息交流，传播的技术手段，会随着自身发展及其与其他领域的结合不断进步，并通过广泛渗透促进社会各个领域的发展。各自然系统的研究以及自然科学人文社会科学之间的结合将成为跨学科研究的新的生长点，他们的发展和广泛运用，都将有力地推动学科间整合和交叉学科的诞生与繁荣。

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