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世界著名理論物理學(xué)家、2004年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者、美國Kavli理論物理研究所所長(zhǎng)大衛(wèi)·格羅斯（David Gross）教授在2005年2月27日中國科學(xué)院理論物理所作了題為“The future of physics--物理學(xué)的將來”的科學(xué)報(bào)告。 格羅斯教授的“The Future of Physics”報(bào)告，討論了當(dāng)前物理學(xué)面臨的25個(gè)問題及它們?nèi)绾我龑?dǎo)物理學(xué)未來25年的發(fā)展。格羅斯說，過去25年到35年中，物理學(xué)取得了巨大進(jìn)展，但同時(shí)人們面臨的未知事物同樣增多。他將這些“未知”歸納為當(dāng)前物理學(xué)面臨的25個(gè)問題，認(rèn)為它們將引導(dǎo)物理學(xué)下一個(gè)25年的發(fā)展。分屬宇宙論、天體物理學(xué)、凝聚態(tài)物理學(xué)、粒子物理學(xué)、弦理論、生物物理學(xué)和科學(xué)政策及社會(huì)學(xué)七大領(lǐng)域的這25個(gè)問題，廣泛涉及宇宙起源、暗物質(zhì)、暗能量、星體形成、廣義相對(duì)論、量子力學(xué)、復(fù)雜性、量子計(jì)算機(jī)、理論生物學(xué)、基因組學(xué)和計(jì)算物理學(xué)等。 2005年2月27日，格羅斯教授在“前沿科學(xué)論壇”上發(fā)表演講的具體問題包括： 1.宇宙起源：宇宙學(xué)觀測(cè)表明宇宙是膨脹著的。通過對(duì)微波背景輻射和宇宙大尺度結(jié)構(gòu)等的觀測(cè)，宇宙的歷史可以追溯到極早期發(fā)生的大爆炸。我們所知的基本物理，比如廣義相對(duì)論和粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型，在那里都不適用。為理解宇宙起源，需要了解大爆炸時(shí)期的基本物理。 2.暗物質(zhì)的本質(zhì)：現(xiàn)代宇宙學(xué)觀測(cè)表明宇宙中存在暗物質(zhì)和暗能量。但是它們的起源仍然是個(gè)謎。 3.暗能量的本質(zhì)。 4.恒星、行星的形成：天體的形成是天體物理學(xué)中的重要問題。適合生物存在的行星，在銀河系中出現(xiàn)的幾率到底是多少？ 5.廣義相對(duì)論：廣義相對(duì)論在所有尺度上都是正確的嗎？ 6.量子力學(xué)：量子力學(xué)取得了巨大成功，但它描述的是自然的最終理論嗎？也許它會(huì)在很小的距離上和非常復(fù)雜的系統(tǒng)中失效，是否可用來描繪整個(gè)宇宙也還值得探討。 7.標(biāo)準(zhǔn)模型：粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型無疑極為成功，但人們并沒有理解夸克和輕子的質(zhì)量混合的物理起源和中微子的質(zhì)量等。 8.超對(duì)稱：存在低能超對(duì)稱嗎？超對(duì)稱伴子的質(zhì)量譜是什么？ 9.量子色動(dòng)力學(xué)(QCD)：量子色動(dòng)力學(xué)可以完全求解嗎？ 10.弦論：超弦理論是一個(gè)有望成功地統(tǒng)一自然相互作用的理論，但它到底是什么？ 11.時(shí)空的觀念：時(shí)空是什么？超弦理論最終可能會(huì)放棄時(shí)間和空間這兩個(gè)概念。 12.物理理論是否與環(huán)境相關(guān)：物理的基本參數(shù)和規(guī)律都可以計(jì)算，還是僅由歷史的或量子的偶然性決定，或者是由人擇原理來確定？景觀的圖像是對(duì)的嗎？ 13.新物態(tài)：存在常規(guī)實(shí)驗(yàn)可探查的一般非費(fèi)米流體行為嗎? 14.復(fù)雜性：對(duì)一般的復(fù)雜大系統(tǒng)而言，其內(nèi)在的混沌特性決定了系統(tǒng)的不可預(yù)測(cè)性。如何運(yùn)用計(jì)算手段來分析這類系統(tǒng)、鑒別哪些特征？ 15.量子計(jì)算機(jī)：如何防止量子計(jì)算中的“退相干”？如何實(shí)際制造量子計(jì)算機(jī)？ 16.物理學(xué)的應(yīng)用：如何得到室溫甚至室溫以上的超導(dǎo)材料？如何用電子材料(如半導(dǎo)體)制造室溫鐵磁體？ 17.理論生物學(xué)：生物學(xué)的理論是什么？理論物理學(xué)有助于生物學(xué)研究嗎？需要新的數(shù)學(xué)嗎？如何描述生物體這樣呈現(xiàn)出多時(shí)間尺度動(dòng)力學(xué)的體系？ 18.基因組學(xué)：物理學(xué)家如何參與基因組的“解密”？可能擁有一個(gè)定量的、可預(yù)測(cè)的進(jìn)化理論嗎？甚至能否直接從基因組出發(fā)“計(jì)算”有機(jī)體的形狀？ 19.意識(shí)的研究：記憶和意識(shí)后面的自組織原則是什么？有可能在幼兒期測(cè)量到意識(shí)的發(fā)生嗎？什么時(shí)候？如何發(fā)生？如何測(cè)量？能否制造一個(gè)具有“自由意志”的機(jī)器？ 20.計(jì)算物理學(xué)：計(jì)算機(jī)能代替解析計(jì)算嗎？如果是，那么將來物理學(xué)家所受的訓(xùn)練該如何相應(yīng)改變？ 21.物理學(xué)的分化：物理學(xué)自身發(fā)展日益分化，如何面對(duì)這種狀況？ 22.還原論：是否應(yīng)該懷疑這個(gè)物理學(xué)的根本邏輯？是否保持一個(gè)開放的態(tài)度？ 23.“理論”應(yīng)該扮演何種角色：“理論”是否應(yīng)僅僅靠實(shí)驗(yàn)來判斷正誤，或者應(yīng)該是由基本物理原理發(fā)展出來的對(duì)自然“更高”層次的理解，而可以不顧及是否能在實(shí)際中實(shí)現(xiàn)？在對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)的細(xì)節(jié)描述中，如何估價(jià)物理學(xué)家一貫堅(jiān)持的“簡(jiǎn)潔性”和數(shù)學(xué)“優(yōu)美性”等原則？ 24.物理學(xué)未來發(fā)展中潛在的危險(xiǎn)：如何面對(duì)越來越大、越來越難以實(shí)現(xiàn)的物理學(xué)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃？在這種形式下，新的研究途徑該是怎樣的？理論在探索自然方面應(yīng)該起什么作用？ 25.物理學(xué)是否仍將是最重要的科學(xué)？ 格羅斯認(rèn)為，基礎(chǔ)科學(xué)是一切學(xué)科和社會(huì)文明的基礎(chǔ)，“聰明的人應(yīng)該選擇基礎(chǔ)物理研究！”格羅斯在教書育人上也取得了空前成功，學(xué)生中既有和自己分享諾貝爾獎(jiǎng)的弗倫克·烏爾捷克教授，也有菲爾茨獎(jiǎng)得主、著名數(shù)學(xué)與物理學(xué)家愛德華?威滕教授等。他在報(bào)告中說，中國學(xué)生以前給人的感覺是“非常聽話”，現(xiàn)在活潑好問的學(xué)生越來越多，這是一個(gè)可喜的現(xiàn)象。他認(rèn)為，做科學(xué)一定要有“野心”，要志存高遠(yuǎn)、敢于挑戰(zhàn)權(quán)威。格羅斯說：中國近年來科研水平提高很快，如能繼續(xù)加大對(duì)基礎(chǔ)研究的支持力度，將進(jìn)一步取得舉世矚目的成就。 此前，2月24日，格羅斯教授還受聘為浙江大學(xué)名譽(yù)教授。在浙江大學(xué)召開的受聘儀式上，他表示，獲獎(jiǎng)是他意料中的事。他說，拿到諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)是意料中的事情，沒有特別意外?！耙?yàn)榻K身都處在物理研究的前沿陣地，獲獎(jiǎng)是遲早的事情?！?他此番話部分是針對(duì)社會(huì)上重經(jīng)濟(jì)輕科學(xué)，重應(yīng)用研究輕基礎(chǔ)研究的現(xiàn)狀而言的。格羅斯表示，在達(dá)到一定經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)的時(shí)候一個(gè)真正聰明的人應(yīng)該選擇科學(xué)，在科學(xué)中“發(fā)現(xiàn)”有著無窮樂趣，賺錢只是人的一般性選擇。 摘自《科技中國》2005年4月號(hào) 編者注：大衛(wèi)·格羅斯，是2004年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主、美國凱烏利理論物理研究所所長(zhǎng)、加州大學(xué)圣特芭芭拉分校理論物理的講座教授。 2004年，諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)由大衛(wèi)·格羅斯等三人共享。他們研究的問題是：自然界里最小的“構(gòu)體”是什么？這些粒子是如何構(gòu)成我們周圍的各種物體的？自然界有哪些力在作用？它們是如何作用的？這些基本問題是整個(gè)20世紀(jì)對(duì)物理界最具挑戰(zhàn)性的問題。 |
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