从IT到ET——21世纪物理学必须面对的转变.pdf

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1、36卷第2期物理教学Vo1．36No．22014年2月PHYSICSTEACHINGFeb．2014从IT到ET——21世纪物理学必须面对的转变欧阳钟灿周善贵(中国科学院理论物理研究所北京100190)摘要21世纪的物理学研究在推动IT的发展和进步的同时，更应该在为解决人类面临的能源、环境、生态、经济发展等方面面临的挑战方面发挥作用。关键词物理学信息技术能源环境生态文章编号1002—0748(2014)2—0004中图分类号G633·7文献标识码A无论从哪个角度看，2O世纪都是物理学带动世未来的IT发展以及21世纪信息化时代的顺利

2、到来界科学技术大发展的时代。内燃机、电气化、无线打下了物质基础。电、飞机是2O世纪头十年世界技术进步的象征，它然而，随着时间的推移，人们越来越多地认识们都是基于19世纪物理学基础研究的成就，如统计到，在推动IT的发展和进步的同时，物理学更应该物理、热力学、电磁场理论、流体力学等，发展起在为解决人类面临的新挑战方面发挥作用。这些挑来的。战主要涉及能源(Energy)、环境(Environment)、生20世纪中期开始，物理学更是极大地推动了信态(Ecology)等问题，而这些问题的解决过程，也决息技术(InformationTech

3、nology，IT)的发展。仅定着或者说制约着全球的经济(Economy)发展。因以晶体管的发明为例。20世纪初期，物理学的两大此，21世纪的物理学必须面对从IT到ET的转变。发现——普朗克提出的量子论与爱因斯坦提出的相与IT中的“I”只代表信息不同，ET中的“E”涉及上对论——为人类向自然索取提供了无限可能性。前述诸多问题：能源、环境、生态，甚至经济。者进一步发展为量子力学，这为晶体管的发明奠定爱因斯坦的质能关系：E—，使我们幼小时了基础。晶体管的发明又促进了集成电路的诞生，就懂得，一火柴盒的铀释放的能量抵过好几列火车为IT的发

4、展和进步打下了物质基础，使IT进入了的煤。但是，依靠大科学的核裂变、聚变的研究并没快速发展的轨道，其发展速度的具体表征为摩尔定有带给我们憧憬的、不用为能源发愁的原子能时代。律：微处理器(或者粗略地说，电脑)的成本每18个相反，不仅在中国，而且在世界每个国家，能源都是月下降一半。一个极其重要的问题。在人类未来50年所面临的第二次世界大战及其结束后持续多年的冷战，十大问题中，能源首当其冲。世界每天都在使用越把最优秀的物理学家几乎全部集中到国防及武器装来越多的能源，我们正在耗尽地球的能源。如果全备有关的研究，超音速飞机、人造卫星、宇宙飞

5、船、雷球人口以目前的增长率继续增加，到2050年，世界达、激光、计算机、核裂变与聚变等20世纪物理科学人口将达到100亿。按照我们现在的了解，还没有相关的尖端技术无不带有这种背景。这种集中支持足够的能源来满足100亿人口的需要。因此，必须的架构，如美国国家航空航天局(NASA)与能源部采取果断的行动来改变这种现状。我们不能仅仅从(DOE，原先是专为发展原子武器的AEC)，赋予基经济利益出发使用现阶段相对廉价的化石燃料，而础物理研究“大科学”的特点。但冷战结束后，大科是应该从保护资源和环境的考虑出发，尽量少地使学的统治地位受到挑战，

6、美国超级超导对撞机用化石能源，尽可能使用无污染的可再生能源。(SuperconductingSuperCollider，SSC)计划的废止2005年2月签署的二氧化碳减排的京都议定书，就是一个例子。而这种趋势在21世纪初的十多年2007年底的联合国巴厘岛气候变化会议，以及由美中愈演愈烈。物理“大科学”开始向“小科学遍地开国前副总统戈尔与联合国政府间气候变化专家小组花”的局面转移，例如，战时为通信和精密测量服务(IPCC)分享的2007年度诺贝尔和平奖——“人类的半导体研究流向民用企业并得到了极大发展，为只有一个地球”，进入21世纪

7、的头十年的一系列牵·。36卷第2期物理教学涉所有国家的环境气候变化问题都能让人感到，人何祚庥院士曾联系一位CCTV的有关人员与他洽类生存环境的问题也愈来愈成为世界的焦点。问题谈播放《太阳的能量》，但这种不赚钱的义举最后是是，在确保能源供应无虞、促进经济持续增长以及环否被接纳?我们就不得而知。令我们感动的是，当境保护等议题上，现今科技还无法提供解决方案。时科恩还要作者之一给他找无锡尚德公司的老总施根据国际纯粹与应用物理联合会(IUPAP)的振荣博士的电话，他要亲自打电话向这位当时上市观点，21世纪物理学的发展方向是：物理学研究要规模

8、第一的太阳能公司表示敬意。事实上，2008年联系能源和气候问题。2007年，IUPAP副丰席陈英国《新科学家》杂志第一期在评述2007年中国科佳洱院士从巴西带回了一封IUPAP主席关于能源技进展中，特别报道了无锡尚德公司施振荣博士对问题的公开信，其