20世纪物理学的回顾及对未来物理学发展的展望……周光召

    周光召院士在《2003年科学发展报告》中对物理学发展进行了回顾与展望。指出, 20世纪物理学对人类的思维方式和社会发展做出了三方面的重要贡献:第一,相对论、量子力学和它们相结合产生的量子场论从根本上改变了人类对时空和宇宙万物的看法,使人们从绝对的决定论的宇宙观变为辩证的唯实的宇宙观。第二,20世纪物理学是带头的学科,它带动了化学、天文、材料、能源、信息等学科的发展,它为生物、医疗、地学、农业提供了强大的探测手段和研究方法。物理学在半导体、集成电路、激光、磁性、超导等方面的发现奠定了信息革命的科学基础。它推动了高技术产业的发展,引发了以微电子、光电子和微光机电技术为核心的工业革命,由物理学研究衍生的新技术和新产品层出不穷,从根本上改变了人们的生产方式和生活方式。第三,通过计算机的帮助,应用古典物理理论讨论流体运动和气象预报时,发现了自组织、混沌和分形等现象。随后发现,这是普遍存在于非线性相互作用的开放系统中的现象,生命系统和社会系统也不例外。

    作者对物理学未来发展进行了如下描述:物理学的发展在外部受到社会经济需求的牵引,在内部一直为人类强烈地追求对宇宙和物质的结构和运动的认识所推动。这两种动力都不会停止,在本世纪将继续推动物理学向前发展。在我们面前,还有许多不解之谜,例如:质量是如何产生的?为何存在三代夸克和轻子?最基本的物质形态是什么?暗物质是什么?四种相互作用力能否统一?如何统一?真空的结构和对称性为何?相变和对称性的破缺如何发生?量子力学的去相干过程如何产生?量子力学是最终的理论吗?宇宙和时空如何起源?是否存在多个宇宙?宇宙的结构和发展命运是唯一决定的吗?数学将为物理理论的发展提供新的工具,而天体将再一次成为检验物理基本理论的场所。由于实验的困难,进程可能不会很快,相信在本世纪,这些问题将能得到明确的回答。

    物理学应用的领域将随着人类对物质结构和运动规律认识的深入以及掌握的有力探测工具的增加而不断扩大,将在各种极端条件下探测新现象,开拓新领域。

    物理学会以新的思维方法和新的仪器设备进一步深入化学、生物学、地学、材料科学、能源科学,会在纳米科技和量子信息学中大放异彩,会在新世纪继续对经济、军事、科技和社会发展做出重大贡献。

    周光召院士认为,20世纪中国人对世界物理学的贡献还很少,和我国人口占世界的的比例不相称。我们必须急起直追。在当前中国走向伟大民族复兴的21世纪,发展中国物理学的重任已经责无旁贷地落在今后几代青年的肩上。中国具有世界最多的有为的青年,相信他们一定能够不负众望,自强、自信、自立,在掌握世界最新知识的基础上,创造出世界物理学最重要的新成果,获得一批重要的知识产权,为中国经济打下自主的基础,为中华文化谱写灿烂的篇章。

    中国网2003年3月3日


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