物理之光：照耀人类文明的前程

2015-09-10汪景琇

知识就是力量 2015年11期

汪景琇

人类自诞生之日起，就无时无刻不在思考自己身外的世界，试图探索宇宙的起源及万物运转的奥秘。物理之光照耀着人类探索宇宙和塑造文明的征途，物理学的出现和进步贯穿了整个人类社会的发展。物理学与其他学科，如数学、化学、生物学、信息科学乃至经济学的对话和融合，形成新的物理交叉学科。

在法国巴黎的工艺博物馆里，陈列着两件不太引人注目，却曾对全人类意义重大的展品。它们就是基本物理量中力学里计量长度的“米”和计量质量的“千克”的原器。人类在使用同位素辐射波长，及后来更精确的光速定义“一米”的长度前，被精心保管的“米原器”是全球都要遵循的长度基准，“千克原器”则担当着“世界砝码”的重任。

您如有幸走进这家博物馆，看到这两件计量原器和它们周围大量复杂的机械发明，或许会心生疑问：现在我们人类所歆享的便捷生活，难道是从这两件计量原器生发出来的吗？从某种意义上说，事实也许正是如此。今天，人类的生活越来越精细化了。当为物理学家严谨定义的计量单位服务于社会，“标准化”便水到渠成，成为人类社会迈向现代文明的基石。此外，人类社会的三次工业革命，也没有一次能离开物理学的推动。不过，物理学研究的价值还不止于此。

约四个世纪前，开普勒三定律揭示了行星运动的规律，摧毁了托勒密的“地心说”，开启了现代科学;到了20世纪初，量子论和相对论的建立，让人类对物质世界的认识发生了革命性的变化;而今，我们开始探索和认知宇宙中约占95%的暗能量与暗物质的本质。物理学的发展，让我们对客观世界的认识越发深刻和透辟。

物理学为人们带来生活上方方面面的改变。古人不了解天气变化的本源，便诞生了种种自然崇拜。大气物理学研究逐渐撩开这层蒙昧的迷雾，揭示了诸如雷电、雾凇、幻日和彩虹等气象现象的本质;也“挖掘”了云所蕴含的气象“信息”;人类已能够相当准确地预测地球上的天气，并按照需要在小尺度上改变天气;对太阳物理的研究，使可能影响人类高技术系统的太阳活动和太空灾害天气得以被预报和预警。

然而，浩瀚宇宙中诸多未解的谜团让我们懂得，目前的物理学研究还远远称不上透彻。就在今年3月，北京大学天文学系教授吴学兵的团队宣布，他们发现了一颗距离地球128亿光年、430万亿倍太阳光度、中心黑洞质量约为120亿个太阳质量的超亮类星体。这些只看数据就已令人震惊的天文发现，挑战着人类对物理学认知的极限。此外，实现“人造太阳”，也就是由可控核聚变得到取之不竭的清洁能源，对于今天的人类来说依然是极为艰巨的任务。今年9月，上海交通大学校长张杰院士因为快点火激光聚变研究和在强激光实验室天体物理研究两方面的重要贡献，获得了美国核学会颁发的爱德华·泰勒奖。该项工作便是实现受控核聚变的一种途径。然而，我们与商用可控核聚变的距离依然遥远。