尊敬的各位来宾,远方屏幕前的各位朋友,女士们、先生们,晚上好。这里是中国科学院物理研究所,我是物理所职工曹则贤。感谢您拨冗光临本年度的跨年演讲。2020年对整个世界来说是一个极为艰难的年头。万幸的是,我们的国家依然欣欣向荣,我们还能在一片祥和的气氛中迎接新年的到来。
这一份不幸中的万幸,除了因为我们有坚强的领导和伟大而又自律的人民,还因为我们的社会崇尚科学、热爱科学、相信科学,并且以极大的热情拥抱科技的进步。
人类经历了三次工业革命,每一次工业革命都是因为物理学的革命性进展并带来物理学的革命性进展。中国错过了三次工业革命,但今天的中国已经初步完成了工业化,并且率先呼应工业4.0时代的到来。今天的中国,为世界提供大量的产品,也开始为世界提供新的技术。
2020年,北斗系统全面建成并为全球免费提供导航服务;奋斗者号潜水器在马里亚纳海沟坐底,下潜深度为10909米;嫦娥五号月壤采样顺利返回,这些都是让我们无比自豪的技术进步。但是,中华民族是一个勤劳勇敢的民族,她也一直是一个智慧的民族。中国不仅要为世界提供产品和技术,她也要有能力为技术提供科学、为科学提供思想、为思想提供善于创造的头脑。
我们有受教育的权利,我们还有受最深刻教育的愿望,有掌握最高深知识的愿望。作为物理学的高峰,其中有两个是值得我们特别关注的,那就是被称为近代物理两大支柱的量子力学和相对论。今天,就让我们一起以轻松、愉快的心情领略相对论的厚重与美。相对论三个字似乎人人知道。提起相对论,人们会想起光速不变,孪生子佯谬,“回到未来”之类的电影,还有“一切都是相对论的”哲学梦呓。
1923年,21岁的英国青年狄拉克就对这种浅薄的哲学梦呓不屑一顾。电气工程系毕业的狄拉克开始自学和研究相对论,当然是和量子力学一锅烩的,到了1928年即构造了相对论量子力学方程。这个方程被称为狄拉克方程,后来写在了狄拉克的墓碑上,成为物理学历史上浓重的一笔。狄拉克方程可以用存在反粒子予以诠释,1932年,正电子在宇宙射线与原子核作用的过程中被发现。
狄拉克的例子提示我们,面对学问,怀有敬畏心才是正确的打开方式。要学就当真学,要学就学它个底儿掉!本讲座会包含尽可能多、尽可能深的内容,留给真心向学者!相对论是个什么样的学问呢?大致说来,相对论是关于时空的原理性理论,相对性原理是物理理论必须满足的要求。相对论的发展是一个长达300余年的思想过程,在爱因斯坦1915年底奠立广义相对论的那一刻达到了顶峰。
相对论是纯粹理性思维的胜利,是物理现实的内在和谐与数学表达的形式美学之间完美的相互激励。物理规律的变换不换性是相对论的核心思想。沿着朴素相对论、伽利略相对论经由狭义相对论抵达广义相对论,这一条绵密的思想河流上有最激动人心的关于物理学创造的历史画卷。