对物质世界的探索 - 记赖安智博士在半杯清茶社的精彩讲座
赖安智博士
六月十四日又是一个阳光灿烂的日子,下午两点,半杯清茶社在马里兰波多马克社区活动中心邀请物理学家、美国专利局(USPTO)科学家赖安智博士成功举办《奥妙知多少:人类对物质世界的探索》的专题讲座。半杯会员及大华府地区的约70余名热心观众(含部分中小学生)现场聆听赖博士的精彩演讲,与赖博士一起遨游在一代又一代科学家通过前仆后继的长征,探索茫茫宇宙浩渺自然后所获得的科学知识的海洋里。科学家们一个个里程碑般的伟大成果所揭示的物质世界及其运动规律令人惊叹。赖博士不时将深奥的物理理论与我们身边生活进行类比的风趣生动演讲引起了观众的极大兴趣。
半杯资深会员、神经生物学博士刘嫄女士为赖安智博士的演讲做开场介绍与结束小结。
赖博士通过回放人类社会(科学家)在2000年的历史长河中进行的接力探索和研究,向与会者揭密什么是物质,物质的基本构成,物质世界的内涵,以及对物质世界的新发现给人类带来的伟大技术革命和生活方式变迁。据赖博士介绍,现代物质理论的攻坚战可以说由杰出华人物理学家杨振宁与李政道在50年代共同发现宇称破缺和杨振宁提出"规范不变性"理论发起,经60年代英国物理学家提出"真空对称破缺机制"使"规范不变性"成为"有的用理论",到70-80年代物理学家完成弱电统一理论和建立量子色动力学,最终完成弱、电、强作用力统一的理论表述。相应的物理实验,则经历了从70年代杰出华人物理学家丁肇中掀起的物理学"十一月革命"和正负电子对撞实验发现JET证实夸克的存在,之后陆续发现其他夸克和轻子的存在,90年代探测到最后的"顶夸克",直至2012年找到"Higgs"粒子(所谓"上帝粒子")的艰难历程。理论与实验的完美吻合,终使物质"标准模型"得以确立,成为迄今人类在物质探索领域最伟大最辉煌的成就。
由人类的五大终极关怀切入,赖博士由"标准模型"开始回望人类的物质奥秘探索史,向听众回展了百年前的元素周期表,千年前西方相信的亚里士多德"土水气火"和中国人相信的黄帝"木火土金水"元素论及其相生相克律,以及公元400多年前关于物质西方哲学家德漠克利特的"原子论"和中国思想家墨子的"端"论。继而按时间顺序,赖博士简略讲述了属于生物和化学领域的从细胞、分子到原子的故事,随后切入以发现电子为起始的亚原子结构的物理学研究,将听众逐步带进以黑体辐射和光电效应为标志的量子革命序幕,并深入浅出地介绍了量子物理的整个发展过程。为了揭示了我们身处的宏观世界物质不坍塌的原因,赖博士通过与生活中"夫妻楼层入住规则"的生动比喻,层层揭示了波动方程的能级,不相容原理和不定性原理所起的作用。
赖博士随后以激光为重点,介绍了量子物理研究成果的应用给社会生产力和人类生活带来的前所未有的革命性变化,其范围涵盖激光、半导体、计算机、数码软件、材料,航天、化学、生物各个领域。
会场
在讲述了原子结构的稳定性之后,赖博士介绍了原子核的理论发展与实验发现,通过对弱作用与强作用力的描述,解释了原子核为何不因核子显示互相排斥的正电性或无电性而解体的原因。综合原子的不坍塌和核子的不解体的秘密,赖博士向听众展示了筑起我们所处的宏观世界整体有序而又华丽多彩的基石。
在引领观众欣赏浓缩版的物质探索壮丽画卷之后,赖博士转向物理学的精魂:对称性,守恒律与对称破缺。在这一段的介绍中,赖博士将微观物质世界和我们生活中常见到的对称性,守恒律与对称破缺进行了比较。通过列举人们熟知的日月运行、四季轮回,文学、艺术的特点,诗词(含新诗)的对仗、押韵,古典中西方音乐以及爵士音乐的不同对称性所导致的不同守恒律,以及不同的对称破缺使他们显示的不同风格,赖博士使听众有了对微观物质世界的"文明"和支撑"文明"的"游戏规则"的形象了解,和对物质世界为什么没有泾渭分明的时间与空间,注定与巧合,因果律与不定性,甚至过去与未来界限的初步认识。通过新颖独特的类比,赖博士还向听众介绍了所谓"上帝粒子"给构成万物的基本粒子赋予质量的过程。
最后,赖博士与听众一起对人类物质探索的未来画卷进行了初略地勾勒和点画,期待"标准模型"之后的更伟大突破:将包括电磁力,弱力,强力和万有引力在内的所有基本作用力统一起来的GUT(大统一)或TOE(全物质)理论的诞生,以及对"上帝粒子"的特性,正反物质的不对称性,暗物质和暗能量的性质更深刻的了解和揭示。
令人遗憾的是,由于时间关系,赖博士未能就从物质探索看文明发展的话题与听众进行充分的分享,交流与讨论。
能把如此深奥的科学知识联系到人们身边的生活一一举例说明,赖博士对物理问题的广泛涉猎与深刻理解和将其与我们现实生活融汇贯通的功力,给听众留下了深刻的印象,他的演讲也引得现场观众多次热烈的掌声。
为了感谢赖安智博士的精彩演讲,半杯清茶社吴嘉社长向赖博士赠送了演讲纪念证书并合影留念,希望以后在某一物理领域内再进行专题探讨与研究,向人们介绍更深奥的物质世界,普及科学知识,提升人们的生活质量。
现场录音链接:http://tea4soul.org/misc/new2014/REC16.wav
(传明)