“王恩哥院士是今天的主讲人,也是我们整体‘蔡宅讲堂’的主持人,他长期从事凝聚态物理研究,发表论文200余篇,被引用5000余次曾获第三世界科学院物理奖、德国洪堡学术奖、国际华人物理学会亚洲成就奖、国家自然科学二等奖等一系列国内外重要物理奖项”研究生院常务副院长王杨林教授表示,“现兼任香港大学物理系名誉教授,以及伦敦大学和英国国立大学学术顾问。但除此之外,他还有一个特殊的身份,那就是和今天在座的同学一样,他是北大的研究生。” 恰如其分的介绍引起了观众的阵阵笑声,顿时拉近了我们与这位物理学大师的距离。
“今天我想和你们谈谈自然科学的一个小分支,叫做物理学。” 王院士以谦虚、朴实的态度开始了本次讲座,并简要总结道:“我一直在思考一个问题,那就是物理学离普通人的生活还有多远,对未来的生活会产生什么影响?这将成为我生活的主题。”
“物理学是自然科学的一个非常特殊的分支。它的范围从研究宇宙到讨论夸克。它快至阿秒,慢至数亿年。我无法想象任何其他学科可以做到这一点,无论是文科还是理科,无论是自然科学还是社会科学。” 这些话让我们对物理学研究的深度和广度有了深刻的认识。 同时,我们也感叹学习物理的艰辛和不易。 王院士还用“”一词来形容物理学。
“为了让同学们收获更多,在今天的报告中我将带大家回顾物理学的悠久历史,介绍物理学各个阶段取得了哪些杰出成就。” 王院士认为,整个物理学史上最鲜明的成就是发生在1900年左右的飞跃。在此之前的物理学可以称为“经典物理学”,主要研究力、热、电、光四个学科。 到了20世纪初,随着相对论和量子力学的诞生,今天的物理科学奠定了基础。
对于20世纪物理学发展的规律现代物理学的开创者和奠基人是:()。,王院士一针见血地说:“物质世界是有层次的,反映物质世界的物理定律也是有层次的。 物理学的每个层次都植根于更深的层次。 同时,每一层次的物理定律都不能简单地还原为更深层次的物理定律,即每一层次的物理都是取之不尽、用之不竭的。”
“物理学是最早认识机械运动规律的学科,力学是最早发展起来的物理学分支。” 为了让我们更好地理解这一点,王院士举了一个例子,“比如,几千年前,古人就意识到用杠杆撬动重物,涉及到最简单的力学原理。”
进入十六世纪后,牛顿在系统总结伽利略提出的惯性概念、开普勒提出的轨道定律、面积速度定律和周期律的基础上,在其著名科学著作《自然哲学的数学原理》中总结后介绍对于三大运动定律,即惯性定律、基本运动定律和作用力与反作用力定律,王院士总结道:“牛顿运动定律和万有引力定律建立了完整的经典力学理论”。
随后,王院士向我们简单介绍了热能的发展历史。 20世纪之前的数百年里,焦耳、开尔文、克劳修斯、能斯特等杰出科学家先后提出了热力学三定律,并制定了热力学温标。 并间接论证了第一类、第二类永动机的不可实现性。 这些热力学基本定律与热平衡定律一起构成了热力学的基础。
在谈到电磁学时,王院士特别提到了库仑定律和麦克斯韦方程组,“库仑定律类似于万有引力定律,但它描述了两个带电体之间的吸引力和排斥力,是整个静电学的基础;麦克斯韦方程组将电和磁极其完美地统一起来,无论哪个物理学家看到这套方程组,都会从心底里表达出由衷的敬佩之情。
谈到光学的发展,王院士对研究生提出了具体要求,“大家在做科学研究的时候,一定要尊重科学真理,不能盲目听从专家的权威意见。” 对此,王院士真诚地说,“十七、十八世纪时,关于光的本质存在激烈的争论。当时,由于牛顿在物理学界的崇高地位,他所倡导的‘粒子论’得到了绝大多数人的认可,直到麦克斯韦成功证明了光是一定波长范围内的电磁波,正确的‘波动论’才被认可。
“20世纪之前经典物理学的发展是完美的。著名科学家开尔文在报告中说,‘在已经基本建成的科学大楼里,年轻一代的物理学家似乎只需要做一些零碎的修补工作。然而,在物理学晴空的远处,却有两片令人不安的乌云。’”王院士为我们总结了经典物理学的发展历程后总结道:“正是这两片乌云使物理学摆脱了束缚。”摆脱了经典物理学思想的束缚,完成了现代物理学的一场深刻革命,为随后层出不穷、层出不穷的高科技奠定了基础。”
相对论和量子力学的建立已经过去了很长一段时间。 它经受了实践和历史的检验,是人们普遍认可的真理。 对于它们的重大意义,王院士向我们解释道:“相对论对现代物理学具有重要意义。” 它对现代人类思维的发展产生了巨大的影响。 它将经典物理学在逻辑上统一起来现代物理学的开创者和奠基人是:()。,使经典物理学成为一个完美的科学体系。”同样,量子力学也是现代物理学的基础之一,它在低速、微观现象的范围内具有普遍适用的意义。它的产生和发展标志着人类认识自然从宏观世界到微观世界的重大飞跃。
作为现代物理学的先驱和奠基人,爱因斯坦对物理学的发展做出了不可磨灭的杰出贡献。 正如一位法国物理学家所评论的:“在我们这个时代的物理学家中,爱因斯坦将走在最前列。他现在是、将来也将永远是人类宇宙中最耀眼的明星之一。”
王院士的精彩演讲赢得了大家的热烈掌声。 在问答环节,有学生问:“您如何看待自然科学与社会科学的关系?” 对此,王院士简洁地回答道:“自然科学和社会科学相互之间有着非常重要的影响。2013年,北京大学物理学院将举办百年论坛,第一位受邀的学者将是语言学家。学生们不应受自己专业的影响,根据自己的兴趣涉足自然科学或社会科学。”
“在蔡斋讲堂的第一堂课中,叶老师曾提到,现代社会普遍存在着一种普遍的科学迷信现象,您对‘科学迷信’问题有何看法?” 针对同学们提出的实际问题,王院士向大家解释道,“科学本身有一定的局限性,比如二十世纪之前的经典力学并没有错,但只适用于低速宏观范围”所以,要想不迷信科学,就必须了解科学。为了不迷信科学,就必须学好科学。
王院士两个小时的讲座即将结束,现场气氛依然十分活跃。 同学们围绕物理与人类等话题与王院士进行了交流和讨论。 “蔡斋讲座”第三场讲座也在大家的依依不舍中落下帷幕。