沈志勛首先回顧了狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論，并針對(duì)當(dāng)下物理學(xué)的幾大研究領(lǐng)域談了自己的看法。在他看來(lái)，物理學(xué)有幾個(gè)大的極限，一個(gè)極限是非常大尺度的，像宇宙這樣的東西。另外一個(gè)極限是宇宙當(dāng)中最基本的粒子，還有一個(gè)極限是把很多東西放在一起所展現(xiàn)出來(lái)特殊的效果。

 

　　他還談到了光纖通訊的重要性，互聯(lián)網(wǎng)把世界連在一起，但如果沒(méi)有光纖通訊，這一切將不會(huì)存在。(徐利)

 

　　以下為沈志勛的演講全文：

 

　　謝謝大家給這樣一個(gè)機(jī)會(huì)跟大家交流，我們今天在這里是回顧愛(ài)因斯坦1905年和1915年的狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論，1905和1917年愛(ài)因斯坦發(fā)表了兩篇非常重要的工作，就是人們對(duì)光的認(rèn)識(shí)提高了一個(gè)新的高度。我想今天給大家介紹一下這件事。

 

　　物理學(xué)有幾個(gè)大的極限，物理學(xué)的一個(gè)極限是非常大尺度的，像宇宙這樣的東西。物理學(xué)另外一個(gè)極限是宇宙當(dāng)中最基本的粒子，物理學(xué)還有一個(gè)極限是把很多東西放在一起所展現(xiàn)出來(lái)特殊的效果。這個(gè)是集體的效應(yīng)，超導(dǎo)，就是這么一個(gè)現(xiàn)象。

 

　　物理學(xué)還有一個(gè)領(lǐng)域是光，大家知道光的速度非?？?，速度的上限。人類(lèi)對(duì)光的認(rèn)知是有非常久遠(yuǎn)的歷史，光是人類(lèi)認(rèn)知世界一個(gè)最重要的手段之一。從遠(yuǎn)古，幾乎所有的文明都在猜測(cè)光，古希臘對(duì)于光的本質(zhì)有過(guò)很多很多的猜想。但是光作為一個(gè)科學(xué)，光的本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，大概在五百年以前，是牛頓在(蓋森地音)的基礎(chǔ)上發(fā)展的，認(rèn)為光是一種粒子，有折射和反射，大家在中學(xué)或者是大學(xué)物理里面所謂學(xué)到的牛頓光學(xué)或者是幾何光學(xué)。

 

　　但是過(guò)了一個(gè)世紀(jì)以后有這么一個(gè)重要的試驗(yàn)，在托馬斯楊做了這么一個(gè)非常重要光的試驗(yàn)，所以顛覆了牛頓的光的粒子論。這個(gè)試驗(yàn)是怎么樣的呢？作為一個(gè)先讓光通過(guò)一個(gè)縫，在縫隙的板后面再加了一個(gè)雙縫，如果說(shuō)光是一個(gè)粒子的話，直接打過(guò)去，就不一定能夠過(guò)去。但是如果光是光波的話就可以繞過(guò)去，而且通過(guò)兩個(gè)縫繞過(guò)去以后，會(huì)形成一個(gè)條紋，這就是托馬斯做的試驗(yàn)的一張照片，看到一條一條的條文。這個(gè)試驗(yàn)毫無(wú)疑義的光建立一個(gè)波，又了五十年，電磁的建立，在法拉第的基礎(chǔ)上(賣(mài)力維音)建立的邁斯方程，從一個(gè)最基本的電磁學(xué)的數(shù)據(jù)中，我們可以得到光的和電磁波的速度測(cè)出來(lái)是一樣的，這是為什么我們第一次感覺(jué)到了光是電磁波的一種。

 

　　今天大家知道電磁波有非常廣的，從廣播，從我們微信的微波，一直到X光都是電磁波的不同波段，可見(jiàn)光是當(dāng)中非常少的一段。由于這幾個(gè)試驗(yàn)和脈磁理論的建議，大家基本上認(rèn)為光作為電磁波是毫無(wú)異議的。到了1902年，飛利浦在赫茲驗(yàn)基礎(chǔ)上做了一個(gè)這樣的試驗(yàn)，把光在真空光里面打入光以后打入電子，用一個(gè)非常簡(jiǎn)單的(英文)來(lái)測(cè)出光的能量，驚奇的發(fā)現(xiàn)光的能量和光的強(qiáng)度是毫無(wú)關(guān)系的，而且跟他的頻率有關(guān)。這個(gè)試驗(yàn)結(jié)果是沒(méi)有辦法用光的光波性質(zhì)來(lái)解釋的，那個(gè)時(shí)候我們不知道物質(zhì)有波力二向性，這是物理學(xué)希望里面一個(gè)非常大的問(wèn)題！就是光電效應(yīng)。

 

　　1905年，也就是同一年，愛(ài)因斯坦還在這個(gè)瑞士專(zhuān)利局做小職員的時(shí)候，除了寫(xiě)了一篇著名的狹義相對(duì)論以外也寫(xiě)了一篇光電效應(yīng)，第一次提出來(lái)光是一個(gè)粒子，就是光的亮子這樣一個(gè)概念。愛(ài)因斯坦的這個(gè)概念可能是他所有的工作中最有爭(zhēng)議的一個(gè)工作之一，自己在晚年當(dāng)中，因?yàn)榇蠹覍?duì)光作為一個(gè)光波的概念的深入是已經(jīng)接受得這么深入，重新提出來(lái)作為一個(gè)粒子，實(shí)際上對(duì)愛(ài)因斯坦在當(dāng)時(shí)的聲譽(yù)影響非常大。所以在八年之后，也就是說(shuō)愛(ài)因斯坦這篇文章是1905年，在1913年，弗蘭克因?yàn)閾?dān)心愛(ài)因斯坦由于光電效應(yīng)影響他的聲譽(yù)，選不上布魯茲科學(xué)院的院士，今天我們回過(guò)頭來(lái)看愛(ài)因斯坦選不上院士是非?？尚Φ囊患?，所以愛(ài)因斯坦對(duì)近代物理所有的問(wèn)題都做出了貢獻(xiàn)，在思考上的偶然事務(wù)，比如說(shuō)光的量子論是可以原諒的，因?yàn)樵谧顕?yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)中提出嶄新的概念也是可以帶來(lái)風(fēng)險(xiǎn)的。為什么科學(xué)史上這么重要，還是有兩點(diǎn)，第一個(gè)是弗蘭克第一次提出了量子力學(xué)的概念，另外他也是愛(ài)因斯坦的伯樂(lè)，他第一次發(fā)現(xiàn)了年輕的愛(ài)因斯坦，并且提攜了他，可以想一下這封信在弗蘭克，都不相信光的量子論，可以想見(jiàn)這個(gè)爭(zhēng)議這多么大，愛(ài)因斯坦是正確的，1961年授予愛(ài)因斯坦諾貝爾獎(jiǎng)金的時(shí)候，他對(duì)理論物理的貢獻(xiàn)，尤其是對(duì)光電效應(yīng)的原理解釋獲得了諾貝爾獎(jiǎng)品。

 

　　等于人類(lèi)對(duì)光的認(rèn)知中提高了一個(gè)更高的高度，當(dāng)然到了1921年對(duì)光的二向性是完全接受了那個(gè)時(shí)候。并不是一個(gè)像早期的時(shí)候，覺(jué)得只是在牛頓的基礎(chǔ)上，回到牛頓，而是在更高層次上。

 

　　光的量子認(rèn)知，剛剛講1905年狹義相對(duì)論，1915年廣義相對(duì)論，這是1905年愛(ài)因斯坦提出光電效應(yīng)，光的量子，1917年這是一篇著名的文章，就是所謂的受激輻射，他說(shuō)如果我把光子打到一個(gè)材料里面可以引誘出很多的光子的發(fā)射，而且這些所有的其他的光子發(fā)射的工作是完全一致的，有一個(gè)協(xié)同的效應(yīng)。這就是今天所謂的激光，激光之所以跟一般的光不一樣，是因?yàn)榧す猱?dāng)中的每一個(gè)光子都是互相協(xié)作的，這就是物理上所說(shuō)的相當(dāng)性，這是1917年，為后來(lái)的激光的發(fā)現(xiàn)奠定了理論的基礎(chǔ)。

 

　　所以，人類(lèi)對(duì)光電的認(rèn)識(shí)認(rèn)知改變了我們的生活，我們今天講到了很多的互聯(lián)網(wǎng)，世界連在一起，如果沒(méi)有光纖通訊，我想是很難做到的。將來(lái)有一天看到很多的科研是量子信息，或者是說(shuō)量子計(jì)算，將來(lái)有一天也許光在這里給我們帶來(lái)了下一步。

 

　　而今天我們可以享受由太陽(yáng)能、光的量子給我們的清潔能源。走向未來(lái)是不是哪一天可以用激光作為科研來(lái)研究核聚變的一個(gè)最重要的手段之一，是不是真正的能夠在地球上找出可控的人造太陽(yáng)，大家都知道我們?nèi)祟?lèi)的能量都是從太陽(yáng)來(lái)的，太陽(yáng)就是一個(gè)核聚變的一個(gè)過(guò)程。

 

　　激光制造，光電量子的概念。左邊這張圖是半導(dǎo)體的一些測(cè)試，右邊是激光切割。我想激光在制造業(yè)變得越來(lái)越重要。

 

　　還有就是激光醫(yī)療，激光再醫(yī)療上用得越來(lái)越多一個(gè)常見(jiàn)的一種手術(shù)，就是近視眼的修正這些都是用激光做的。激光還在照明和娛樂(lè)，你看今天這樣一個(gè)光場(chǎng)，如果沒(méi)有現(xiàn)代光學(xué)，也是不可能的。這就講到了這些是LED的照明這些。

 

　　那么，將來(lái)我想我們也許并不一定知道具體哪一天的時(shí)間，但是我很多人會(huì)相信在不遠(yuǎn)的將來(lái)，這個(gè)虛擬世界，這件事會(huì)越來(lái)越多。那么我們可以產(chǎn)生一個(gè)超越時(shí)空的這樣一個(gè)人生經(jīng)歷，我們講百年，今后的一百年非常有可能人類(lèi)登上火星的，也許當(dāng)人類(lèi)登上火星那天，大家有可能是同時(shí)通過(guò)一個(gè)虛擬的過(guò)程，同時(shí)可以體驗(yàn)我們?nèi)祟?lèi)走向宇宙跨出的歷史性的一步。

 

　　不僅僅是應(yīng)用的事情，人類(lèi)對(duì)光的量子認(rèn)知的話，也提供了非常重要的科學(xué)研究手段，由光電效應(yīng)所衍生的廣電能譜，對(duì)物理學(xué)，尤其是凝聚態(tài)物理學(xué)、化學(xué)、材料科學(xué)都有深刻的影響，我們凝聚態(tài)物理學(xué)來(lái)作為一個(gè)例子的話。在所有的量子材料，光都起了非常重要的作用。

 

　　比如說(shuō)高溫超導(dǎo)和界面超導(dǎo)，比如說(shuō)半導(dǎo)體，比如說(shuō)拓?fù)洳牧?，比如說(shuō)奇異的碳材料，碳60等等，比如說(shuō)電和密度波，機(jī)制材料，還有稀土，這幾乎包括凝聚在物理量子材料的幾乎所有的題目。光電效應(yīng)所衍生的光電能譜提供了最核心的信息，拿我們自己的例子的話，光電能譜對(duì)高溫超導(dǎo)的對(duì)抗性產(chǎn)生了很大的影響。就是說(shuō)我們?cè)?0幾年前就是用光電效應(yīng)看出來(lái)高溫超導(dǎo)的對(duì)稱(chēng)性和普通的超導(dǎo)不一樣，是一個(gè)低波配對(duì)的這樣一個(gè)對(duì)稱(chēng)性的原理。過(guò)去十年，我們又可以用光電效應(yīng)對(duì)高溫超導(dǎo)的電子相圖，這樣一個(gè)相圖是用其他的手段非常難做的。但是由于這樣一個(gè)電子能譜以后，你可以對(duì)這個(gè)材料有一個(gè)非常深刻的這樣一個(gè)了解。這個(gè)手段一來(lái)是可以做很多的事情，由于光電效應(yīng)對(duì)理論和試驗(yàn)都有非常高的要求，所以也是一個(gè)培養(yǎng)人才和訓(xùn)練人的一個(gè)非常好的手段，從我自己的體會(huì)中看我自己過(guò)去這二十年帶的學(xué)生的話，回過(guò)頭來(lái)看，現(xiàn)在雖然受了訓(xùn)練，是在光電效應(yīng)，但是他們走的領(lǐng)域，后來(lái)做的工作，都是非常廣闊的，這是我自己帶的這些學(xué)生這幾十年做的一些工作。

 

　　如果我再回過(guò)頭來(lái)看，實(shí)際上他們做的這個(gè)領(lǐng)域的話，是非常的寬的。所以說(shuō)這也是一個(gè)非常好的一個(gè)訓(xùn)練的方法。

 

　　所以我最后再回顧一下我們剛剛愛(ài)因斯坦做了非常多的，非常重要的工作。我們知道這個(gè)狹義相對(duì)論，廣義相對(duì)論，也幾乎是同時(shí)對(duì)人類(lèi)的光的認(rèn)知，也是1905年，1917年提出了這個(gè)深刻的，而且真正影響了人類(lèi)文明的進(jìn)程。那么，回顧一下的話，就是說(shuō)光電效應(yīng)所衍生的對(duì)光的量子認(rèn)知，將人類(lèi)對(duì)光的認(rèn)識(shí)提高到了一個(gè)嶄新的高度。為量子論的建立提供了一個(gè)重要的基石，光電效應(yīng)，黑體輻射，這是量子力學(xué)建立最早期的基石，為現(xiàn)代的激光的發(fā)明奠定了理論的基礎(chǔ)。

 

　　量子力學(xué)和激光催生了現(xiàn)代電子學(xué)和光學(xué)通訊，促成了信息革命，在一定意義上來(lái)說(shuō)從根本上改變了人類(lèi)的生活。今天，光的量子認(rèn)知依然現(xiàn)代發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)新的源泉，從基礎(chǔ)科學(xué)到先材料，新能源，從照明到娛樂(lè)，從光的同學(xué)到量子計(jì)算，從激光制造到光醫(yī)學(xué)，從穿息城鄉(xiāng)到虛擬世界，這依然是一個(gè)非常期待的領(lǐng)域，我們看到的是冰山一角，謝謝大家。