李政道(1926——),美国华裔物理学家。生于上海。1946年移居美国,进入芝加哥大学物理学研究院。1953年任哥伦比亚大学物理学副教授,1960年任物理学教授。1956年与美国华裔物理学家杨振宁共同发现,在基本粒子的弱相互作用下宇称不是守恒的,揭示了宇称守恒定律并不普遍适用。他们的重大发现,是具有卓越的开创性的成果,并于1957年共获诺贝尔物理学奖。
[李政道]科学的发展——从古代中国到现在
整个科学的发展与全人类的文化是分不开的,在西方是如此,在中国也是如此。
可是科学的发展在西方与中国并不完全一样。在西方,尤其是如果把希腊文化也算作西方文化的话,可以说,近代西方科学的发展和古希腊有更密切的联系。古希腊时也和现代的想法基本相似,即觉得要了解宇宙的构造,就追问最后的元素是什么。大的物质是由小的元素构造的,小的元素是由更小的粒子构造的,所以是从大到小,小到更小。这个观念是古希腊时就有的(Atom就是希腊字),一直到近代。可是中华民族的文化略有不同。我们是从开始就感觉到,微观的元素与宏观的天体是分不开的,所以中国人从开始就把五行与天体联系起来。五行的一个很原始的看法,那就是金、木、水、火、士。
可是在很早的时候,中国就有相当重要的科学观察结果,在全世界恐怕最早的即是超新星的观察。全世界最早的有关新星的记录,是甲骨文,原件在台湾中央研究院。Nova这个名词是中国人定的,这是在公元前1300年,是全世界最早的记录。世界上最早最全面的超新星记录,是在宋朝1054年发现的。
中国很早的时候就有科学的仪器。这是商朝的悬机,大概是玉做成的。把它的中间架在一个架子上,当中一头对北极,而天是在转的,北极是不动的,因此这个星体正好是北斗。张衡的浑天仪是自动的,它有水源来推动,用齿轮的方法,自己会动,整个是自动的。第谷·布赖的观天仪器是1598年,张衡是125年,之间相差了1400多年。
可是紧跟着从明末清初开始,中国科学下降了。(李教授指着伽利略自己使用的1642年时的望远镜图片)这个望远镜是在17世纪初,即明末清初时做成的。在西方,望远镜是帮助文艺复兴的第一步,它是崭新的科学仪器。我们没有跟上这一步。第二步,西方抓住了基础物理和应用物理的关系。在19世纪,经过法拉第的试验,麦克斯韦在1864年创建了电磁理论概念,即把磁生电、电动生磁这两个现象完全用精密的麦克斯韦方程组表示出来。此后很快就产生了19世纪末的发电机、电动马达,一直到20世纪的电报、电视、雷达,所有的现代通讯设备都是从这两个东西里出来的,因为经过麦克斯韦电磁学说,所有的总关键都抓住了。一切与电、磁有关的东西都是受麦克斯韦方程组规律控制的。
从迈克尔逊和莫利的实验就产生了相对论,从普朗克的公式就产生了量子力学。到了1925年,整个基础科学的了解被人们完全操纵住了,之间还有第二次世界大战,到了1950年初,原子结构、分子物理、原子核能、半导体、超导体、计算机,这些20世纪的文化都已产生了。
如果没有量子力学,没有相对论,就没有20世纪的文件。再过了20年,70年代末,80年代初,这些理论已达到顶点。回顾以上一段科学史,可知基础科学、应用科学与我们的物质文化的关系是何等紧紧相扣、不可分割。我们现在正处在20世纪末,当我们面向21世纪时,不禁要问,什么是21世纪的科学文明呢?什么是现在面临的最重要的问题呢?这是今天我要讲的主要问题。
中国从商朝到汉朝,科学文明一直是走在前列的,为什么到明末清初(17世纪)中国的科学却落后了,文艺复兴完全在西方发展?道理之一是在物理上、在科学上。我们觉得所有的物质的动因、它的原理是由一些根基本、很简单的理论操纵的,我们能找出这些原理,就可以知道一切东西的原理,如19世纪的电磁理论和20世纪的相对论和量子力学。18世纪很难了解19世纪的文化,在19世纪根本无法想象20世纪的文化。同样,我们20世纪也很难猜测到21世纪的科学文化是什么。所以我提出,如何恢复中华民族在科技界的地位。在19世纪前,无疑中国是处于领导地位,今天不是。这里的主题至少有两个,第一个是要了解基础科学和应用科学的机制关系;第二个是当我们展望21世纪时,我们必须要了解当代科学的大问题,了解了这些大问题,才有可能突破,其他问题才迎刃而解。了解当代的大问题对于了解21世纪的科学发展无疑是有帮助的,当然,这只能是猜测。