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    加强科学基金工作 把握科学创新机遇(下)

    日期 2006-04-12   来源:简报   作者:简报  【 】   【打印】   【关闭

      编者按:著名科学家、诺贝尔物理学奖获得者李政道教授近期专门撰文,回顾了他建议和帮助建立中国科学基金制的历史沿革,分析了现代科学发展的趋势,建议中国政府继续重视和加强基础研究,加大对科学基金的投入,更好地发挥科学基金制的作用,把握新的科学机遇,迎接新一轮科学革命的挑战

      中国有句成语“未雨绸缪”,意思是凡事要加强预见性,提前作好准备。思考中国今后基础研究的发展和科学基金工作,有必要把握世界科学发展的走势。当今的科学,日新月异,异彩纷呈,正孕育和涌动着新一轮革命的浪潮。以物理学为例,对客观世界的探索与认识不断地向新的深度和广度拓展,从基本粒子的微观世界、纳米尺度的介观世界到星系的宇观世界,从飞秒瞬间到宇宙时标,从生命起源到人类的自我认识,构成一个又一个色彩斑斓的研究方向;在诸多领域涌现出现有知识理论体系所不能解释的实验现象和观测事实,包括暗物质、暗能量等,酿成物理学大厦上空的“一团乌云”。如果说历史上被称为20世纪物理科学大厦上空“两朵乌云”的黑体辐射谱的“紫外灾难”和光速不随运动参考系而变的实验,催生了量子论和相对论,形成人类新的时空观、运动观和物质观;那么对于目前这“一团乌云”的最终认识必将对整个自然科学、哲学乃至人类社会产生难以估量的影响。

      去年4月15日,我在由中国科协、科技部等联合主办的世界物理年纪念大会上有一个讲话,提到宇宙总能量中,仅是约5%(由质子、中子、电子、原子核、原子、分子组成的物质)属于我们已知物质的能量,另外约25%为暗物质的能量,约70%为暗能量。暗物质对所有我们能测量的光、电场、磁场、强作用(核力场)都不起作用,可是它和引力场有作用,通过引力场我们能测量到暗物质的总能量比已知物质的总能量要大约5倍。

      暗能量能产生一种负压力。最近几年,通过哈勃太空望远镜的观测发现,我们的宇宙不仅是在膨胀而且是在“加速地”膨胀。从膨胀的加速度可以推算出,宇宙是由于一种负压力,也就是暗能量的存在才膨胀的。我于2004年在《物理快报》(第21卷第6期)上发表了一篇文章,题目为“暗能量的可能来源”,表述了“天外有天”的观念,就是说,因为暗能量,我们的宇宙之外可能有更多的宇宙。另一篇是我最近发表在2005年 Nuclear Physics A 750, 1, 的文章名为《强相互作用夸克-胶子等离子体及未来物理学》(The strongly interacting quark-gluon plasma and future physics),试探和解释了最近美国高能核物理的新发现和暗能量的关系,提出了“核天相连”的观念。所谓“核天相连”,是指核能也许可以和宇宙中的暗能量相变相连。最近美国布鲁克海文国家实验室由极高能量的100GeV/核子金核与100GeV/核子金核对撞产生和发现的新的核物质。这种新的物质,我称它为sQGP(强相互作用夸克胶子等离子体)。这篇文章的目的是探索sQGP和暗能量的关系。可见,了解暗物质和暗能量将是21世纪科学面临的大挑战,也是对全世界年轻物理学家的大挑战。

      去年是纪念爱因斯坦的世界物理年。一百年前一个迫切的科学之谜是太阳能的来源。那时候,所有地球上的能量均来自太阳。可是,太阳如何能似乎无尽地发光?如何能成为如此庞大的光源?这就引起20世纪初物理学家对光的研究。1900年德国理论物理学家普朗克(Planck)大胆地做了量子假设,写下了普朗克方程说明了物体在不同温度时,发出的光的能量是怎样分布的。但是,量子假设和经典力学的原理是矛盾的。1905年,爱因斯坦根据迈克尔逊-莫雷测量光速的实验结果提出了狭义相对论。因为有了普朗克方程的量子假设,1925年海森伯(Heisenberg)、薛定鄂(Shroedinger)、狄拉克(Dirac)、费米(Fermi)等就提出了量子力学和量子统计学。

      从那时起,从狭义相对论和量子力学这些理论的应用,就产生了原子结构、分子物理、核能、激光、半导体、超导体、超级计算机等理论和应用。几乎20世纪相当大部分的科技文明,都是从狭义相对论、量子力学来的,都是从研究光速和地球旋转之间的关系、研究热的物体发出的光的光谱而来的。没有狭义相对论和量子力学,就没有今日的这些科技文明。19世纪的人很难想象我们的激光、半导体、超导体、超级计算机等应用。20世纪如果没有这些基础科学,就不会有20世纪的这些科技成果。

      21世纪初我们面临的科学挑战,绝对是和一百年前我的老师和前辈们面临的科学挑战是同一级的。暗物质是什么?暗能量是否能被我们了解和掌握?21世纪的基础科学的成果将引起一大批的新科技观念和文明的革命。这些新科技的发明和应用也会是20世纪的人类很难想象的。

      新一轮科学革命,对于人类和世界各国一样,既是一个挑战,也是一个机遇。“机遇只垂青于有准备之人”。面对即将到来的科学革命的挑战,许多国家纷纷制定对策,包括调整科技发展战略,确定优先领域,加大对基础研究的投入等。据我所知,美国国会已通过了在未来5年内实现科学基金会经费翻一番的动议。对于中国而言,由于种种原因,我们曾丧失了20世纪大半世纪科技发展的很多历史机遇,现在一定不能再错过。尽管我们的基础研究整体水平还不是最高,但完全可以在某些学科领域取得“点”上的突破,并以此带动全面的发展与提升。我们应该树立这样的信心。同时要采取有力的保障措施。其中重要的是政府继续增加对基础研究的投入,使其占全国用于研究与发展(R&D)的总支出中的比例从现在的5%左右逐步提高到15%以上,同时进一步发挥自然科学基金的作用。自然科学基金委也应发扬光大良好的工作传统,珍惜已经获得的崇高声誉,发挥引领未来的作用,义无反顾地肩负起迎接新一轮科学革命挑战的神圣使命。

      我们中华民族不乏聪明睿智。我们的祖先曾以辉煌的科技成就影响和推动了全人类的文明进步。只要我们抓住机遇,埋头苦干,中华科技伟大复兴的目标就一定能够实现。




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