2023年12月17日下午,必赢物理学院与丘成桐中心教授江云峰老师在健雄书院报告厅为大家带来了主题为“无用之用:理论物理究竟有什么用”的专题演讲。距离讲座开始还有半个小时,会场内就已座无虚席。
讲座开始时,可能是考虑到大家最近复习压力比较大,江老师用诙谐的语言先简要概括了一下今天讲座的内容,并且鼓励大家积极与江老师进行互动。这一下子活跃起了会场内的氛围,不仅成功拉近了同学们和江老师的距离,还很好地缓解了台下同学们的倦意。紧接着,江老师就开启了本次的讲座的主题——无用之用:理论物理究竟有什么用。
江老师首先向同学们简要介绍了一下理论物理的概念,并且以历史发展的角度向同学们阐述了理论物理的发展历程,同时还介绍了一下爱因斯坦、霍金、杨振宁、库伯等几位著名的理论物理学家以及他们在理论物理学中的成就。然后江老师戏称:用咖啡和粉笔研究物理的就是理论物理,台下瞬间笑声片片。
接着,江老师简要阐述了理论物理究竟研究什么:从宇宙起源到开水沸腾,无所不包,即生活中各种现象都离不开理论物理。由此可见,理论物理之于人类发展和认识世界的重要性是无可厚非的。所以理论物理有什么用呢?江老师以手机为例,通过对手机三方面功能:通讯,上网,游戏进行阐述,引出了他对这个问题的见解。
江老师首先从通讯开始讲起,从奥斯特发现电与磁的关系,讲到安培定律对奥斯特发现现象的定量描述;从麦克斯韦方程的诞生与意义,进一步讲到三维波动方程,并由此引出了电磁波的理论预言。紧接着,江老师简要讲述了赫兹实验证明电磁波的存在的过程,然后开始介绍无线电通讯的实现。最后,江老师对此部分进行了简明扼要的总结。江老师通过理论到应用的时间长度来说明了理论物理研究需要很强的耐心,并且有时一到两个小发现就可以颠覆整个世界。江老师用一句诗来形容这一过程:“问渠那得清如许?为有源头活水来”。这告诉我们,做研究要永远保持耐心,慢慢领悟这一过程带来的快乐与惊喜。
其次,江老师讲到了手机的第二个功能——游戏,而游戏又和芯片有关,因此,江教授向我们进一步阐述了在这背后的半导体工业基础——半导体物理,然后又更深一层地向我们介绍了量子力学。江老师从量子力学的起源开始讲起,通过黑体辐射和太阳光谱向我们简要地科普了量子力学的起源及这期间发生的各种趣事。正是这些有趣的小例子,让该部分的内容既简单易懂,又很好地活跃了场内的氛围。最后,江教授对此部分总结到:理论与实验是紧密结合、水乳交融的。江教授用一句诗来形容这两者的关系:“在天愿作比翼鸟,在地愿为连理枝”,实在是生动形象,让我们领悟到了研究时要将理论和实验紧密结合的重要性。
随后,江老师介绍了手机的第三个功能——上网,向我们娓娓道来了互联网的诞生过程。江教授开始讲到互联网的诞生地——欧洲核子研究中心,并通过自身在此处的工作经历,向同学们简要介绍了一下这个地方。紧接着,江教授向同学们详细地介绍了量子电动力学理论,并称其为世界上最精确的理论,足见江老师对这一理论的认可以及这一理论对于当代物理学的重要性。江教授然后结合强相互作用和弱相互作用两个方面,向同学们简要介绍了粒子物理标准模型。通过以上的铺垫,江教授引出了互联网的创始人——Timothy Berners-lee,向我们讲述了他发明互联网的动机——共享数据,并逐步介绍了万维网的发展历史、期间发生的趣事等,真是让人回味无穷。最后,江教授又总结到:理论的发展时有时会带来一些意外之喜,并用一句诗来描述这个有趣的现象:“有心栽花花不开,无心插柳柳成荫”,生动地展现出了理论物理研究过程中的趣味性。
接着,江教授向全场同学投去了一个深刻的问题:理论物理在当下还有没有用?在沉默片刻后,全场有一半的同学缓缓举起了手,认为理论物理在当下生活、研究中依然发挥这重要作用。看到同学们的回应,江教授以爱因斯坦的一段话向我们阐述了他的观点:物理学能够严格精密地描述现实中的一些事件,能够帮我们描述出一副对客观世界一副完美的地图,因此,理论物理无论是在当下还是在未来都是非常有用的。
其次,江教授还结合自己上大学的亲身经历,向我们阐述了物理中的美学体验对于人们精神的升华作用。最后,江教授用老子的一句话结束了此次讲座:无之以为用,阐述出了理论物理“无用之大用”的深刻内涵,升华了本场讲座的主题。
江老师演讲结束后,场内同学积极提问,江老师也结合了自身的经历,一一详细地回答了同学们的问题。听到江老师的回答,场下的同学们都频频点头,应是感到受益良多吧。
有趣的时光总是过得很快,两个小时的讲座到此就迎来了尾声,但同学们震耳欲聋的掌声却长久地回荡在会场,讲座过程中愉快的氛围也仍未散去。这场江老师带来的精彩讲座真是让人久久不能忘怀。
心得感想:
用抽象的物理原理与数学工具研究物理规律的学科,就是理论物理。”从宇宙起源到开水沸腾,无所不包。“理论与实验紧密结合,水乳交融,互相促进,这是理论物理当今的主要应用范式。正如爱因斯坦在《探索的动机》说:“人们总想以最适当的方式画出一幅简化的和易领悟的世界图像;于是他就试图用他的这种世界体系来代替经验的世界,并来征服它。“理论物理同诗歌画作一样,具有一种深刻而优雅的美,也许这就是本场讲座所要传达的意义。
——2022级 黄雅雯
参加本次书院讲座让我对物理学的应用前景有了更加深入的了解。江云峰老师的讲座,让我意识到物理知识除了专业严谨之外也有一份汪洋恣肆的浪漫。理论物理可以用一句诗来描述,问渠那得清如许,为有源头活水来。理论物理是物理学研究物质和时空的基本结构与相互作用。理论物理的研究成果让我深受震撼,也激发了我对物理学科与自然研究更深层次的兴趣。
——2022级 卢思钰