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中科院院士朱邦芬:数学物理学科魅力及前景

http://www.sina.com.cn   2010年06月09日 18:48   新浪教育
中科院院士朱邦芬做客新浪嘉宾聊天室谈数学物理学科魅力及前景
中科院院士朱邦芬做客新浪嘉宾聊天室谈数学物理学科魅力及前景

  2010年6月9日,清华大学将联合新浪教育频道独家发布2010年招生政策并指导考生估分填报志愿,同时发布百年校庆相关事宜,届时新浪教育将进行网上直播。以下为清华名师讲堂:感受学科魅力首场开讲的文字实录,演讲人清华大学理学院院长朱邦芬。

视频:清华理学院院长带你感受理学魅力 媒体来源:新浪教育

  主持人:各位新浪网友大家好,欢迎大家来到今天的新浪嘉宾聊天室,我是娄雷。您现在关注到的是由清华大学和新浪教育为大家推出的“清华名师讲堂,感受学科魅力”的特别节目,我们今天的节目将会继续进行,和大家关注的学科是数学物理学科,为大家请到的嘉宾是清华大学教授、力学院院长、物理系主任、中科院院士朱邦芬老师来到聊天室和大家进行交流。朱老师,首先跟我们的同学们打声招呼。

  朱邦芬:各位同学大家好,很高兴有这个机会向大家来介绍一下数学跟物理这个基础学科。

  数学跟物理基础学科大家也都知道,从小学开始大家就学数学,从初中开始大家都学物理。这两门学科大家都有一定的了解,但是这两门学科确实是非常重要的学科,而且关系到人类将来的发展,关系到我们整个地球将来怎么演变,关系到一些最基本的问题。所以,这两个学科是非常有魅力,非常有吸引力的学科。大家也都知道像牛顿力学的发现和莱布尼茨对微积分的发现,推动了整个产业。17世纪、18世纪各种机械技术蓬勃发展依赖牛顿力学。20世纪,最重要的物理学的两个大的革命,一个是量子力学,一个是相对论,这两个物理学上重大的发现,使得我们今天的人类生活,我们的方方面面跟一百年以前完全不一样。比如说像今天我们在这儿,有很多跟物理有关。我们在聊天,我们的信息是通过光纤送出去。大家知道去年诺贝尔物理奖获得者高锟,原来人家也知道光纤可以传输光的信息,但是当时很多人都认为,你要传送非常长的距离,而且不失真是不可能的。但是高锟利用他的物理学知识解决了这个问题,使得Internet完全是靠光纤传输各种各样的信息,而且速度非常快、质量非常高。比如今天大家看到,不管你是计算机里面的各种集成电路,还包括平时我们戴的石英表,再比如房间里各种强光源,各种信号LED的二极管,应该讲方方面面都跟我们的量子力学和相对论这两个重大发现关系非常密切,20世纪物理是整个科学技术的领军科学,它是一个发动机,推动了整个高科技的发展。

  但是现在到21世纪了,可能有的同学关心21世纪物理跟数学还是不是继续领头。有一种说法,说21世纪是生物的世纪,生命科学的世纪。但是我自己个人看法,至少21世纪前50年,我们的主要推动力还是物理学,这可能从几个方面来看。我们现在最关心几个问题,一个问题就是,我们的信息技术在进一步革命,因为大家都知道计算机的集成电路芯片有一个叫摩尔定律,每过18个月的集成度要翻一番。现在当然摩尔定律还没到量子极限,但在到量子极限之前我们还有一系列问题要解决。即使我们这些问题都解决了,到了摩尔定律里的量子极限,也就是这个时候它的电子不像一个粒子,到了摩尔,到了这个地步,我们的信息、计算机再怎么进一步发展,这个问题现在还没有解决。如果将来你的芯片能够集成度进一步加大,今天很多幻想会变成明天的现实,这只是一个方面。另一方面,我们目前在关心什么问题?一个是能源问题,一个是我们的环境问题,还有材料问题。这些应该讲物理是基础。比如能源问题,我们关心很多,一个是你要找新的能源,这个新的能源里面,目前我们看,人们比较关心有几种可能性,一个比如太阳能怎么进一步利用。又比如说,怎么把我们的一些废热,像汽车排的尾气温度很高,怎么能够把这个废热转化为电,这就涉及到一个热电技术。一方面新能源的产生,需要我们学的物理想很多办法。另一方面,从节能这个角度,我们有很多事情可以做,比如说现在人们提出来一种智能的玻璃,这个时候如果外面很热,你不需要这么热,想办法使外面的这种热进不来。但是如果里面需要保温或者需要冷,如果保温,里面的热散不出去。如果需要外面的冷空气能够进不来,它可以通过各种自动的调节,使得里面的温度通过我们设计的这个玻璃想办法达到一个很好的节能的效果,现在有很多想法。实际上这里面涉及到很多物理的基本原理。

  再比如现在有风能等各种各样的能,但是这些能不太好用,怎么把它储存起来,能用的时候用上,不用的时候储存起来,这需要很多电池,因为电池现在怎么提高效率,怎么提高容量,而且能够瞬时放出很大功率,这里都有很大的物理问题。至少在未来50年之内,物理应该是推动我们整个科学技术关键的学科。这是我自己个人的一个看法。

  总的来讲,这个学科现在可以做的事情非常多。当然还有很多是更进一步的。比如说暗能量、暗能源、暗物质,现在人们可见的东西,总共能量只占宇宙非常小的一部分,有大量的所谓暗能量、暗物质我们不知道它是什么东西,这些物质占了能量的绝大多数。所以,这部分你去研究,如果把这部分弄清楚,对人类未来的能源,对于我们人类将来的发展,真是不可限量。因为我们现在连什么是暗物质、暗能量都不清楚,但是从现在我们的天文观测、基本的物理原理,我们已经知道目前我们所有看到的这些物质,不管是远处的各种星球,加起来只占总量非常小的一部分,而大量的是我们不知道的东西。所以,很多非常玄妙的东西值得我们去研究。

  这个学科的生命力非常强大。但另一方面,数学是一个基本的工具,数学家最喜欢讲我们数学是自然科学的王后,什么东西都是需要我们数学作为一个工具,我们去作为一个最基本的工具,去思考、演算、推理,数学家当然起了很重要的作用。

  总的来讲数学跟物理这两个学科是非常重要的基础科学。

  主持人:很多同学学这两个学科很担心,觉得这两个学科会不会很枯燥,天天做题,怎么样才能让这个学科好玩起来。这个学科究竟枯不枯燥,如何让大家更有兴趣的学这门学科?

  朱邦芬:应该讲这两个学科,我自己的看法不是一个枯燥学科,因为这里有很多未知的东西。你如果只是重复性的做题,当然很枯燥,那是干苦力。但是如果有个没有解决的问题,我去研究它,在研究的过程里我要算很多东西,做很多实验,重复性地获得很多数据。也就是说你想解一个谜,想看一个人变很多戏法,想看到底它在哪里玩了花样,把谜底找出来,我自己感觉在这个过程就像看一本侦探小说一样,应该非常有趣,非常吸引人。这个过程里尽管你可能几天几夜睡不着觉,饭也吃不香,但是你始终执着地在追寻一个谜底,在探索真理,我自己感到在这个过程里面,是一个人最兴奋的时候,最能发挥你潜能的时候,这种过程如果你不做这个事情,往往是体会不到的。

  我记得原来我刚上清华的时候,还是“文革”以前,当时批判大学生有些脱离工农,脱离实际,资产阶级思想。当时清华工程物理系有一个学生,他当时57年被打成右派。打成右派的原因是什么呢?因为他当时等着理发,后来看理发师傅在剃头,他想这个理发师这一辈子都不知道量子力学是什么,他觉得这多可惜,这么美妙的东西他居然不知道,所以后来他讲出他这个想法,后来觉得这个人完全是轻视工农,完全不重视实践,最后给他打了一个严重右倾,差一点是右派分子。当然那是在那个年代,现在我觉得相对论、量子力学这些知识应该是绝大多数都应该知道,是最基本的东西。不要求懂得很多数学,但是它里面基本的图像,到底量子力学讲的是什么东西,相对论到底是说什么,我自己感到至少我们每个大学毕业的人应该懂得这些。你一旦知道这些,真是会感到奥妙无穷,这里有一种魔力,吸引你研究它、探索它。

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