" 一切科学与技术都是共生共荣的关系,而基础科学研究的发展不仅仅预示着我们未来生活中新科技的出现,也影响了科学研究的进一步发展。可以说,正是过去几百年中,科学家们的接力才使得我们能够今天实现量子通讯,用上核磁共振、GPS 等这些看似普通的技术。" 今天(11 月 8 日),复旦大学 " 浦江科学大师讲坛 " 上,2012 年诺贝尔物理学奖得主、法国法兰西公学院名誉教授塞尔日 · 阿罗什(Serge Haroche)以 " 光的科学:从伽利略到量子物理 " 为题作报告。通过光学物理的发展,来展示了科学与技术互相推动的关系。
阿罗什是法国法兰西公学院名誉教授,他的研究聚焦于量子光学和量子信息科学,对量子光学中的量子电动力学研究做出过重要贡献,在实验量子力学领域享有盛名,并因为 " 开发能够测量和操纵单个量子系统的开创性实验方法 " 而获诺贝尔物理学奖。
讲坛结束后,他接受了记者的专访。
要从事科学研究,必须与优秀的科学家为邻
阿罗什年轻时偶然接触了光学,一下子就被光学的魅力折服,因为 " 从某种程度上来说,我们从外部世界获得的信息都来自于光,科学家对于星体、宇宙运作的信息也都来自于光,这些信息可能通过几百万年甚至几十亿年才被我们看见 ",所以阿罗什的最初理想是成为天文学家。
其后,阿罗什在导师、1966 年获诺贝尔物理学奖得主卡斯特勒的影响下,迷上了量子物理。他自己也说,他最大的幸运是在实验室很好的环境中受到了熏陶,从而走上了光学研究之路。而且,他深刻地体会到:" 要从事科学研究必须与优秀的科学家为邻。星光熠熠的科学家会成为激发我们探索的热情和动力。我的导师和我所带教的人,都令我产生研究的激情。"
阿罗什列出一张光学历史上产生重要作用的物理学家,可以看到,从 17 世纪开始,光学就已经成为一种科学了,而大众所熟知的一些物理学家,不论是伽利略、牛顿,还是费马、开尔文等,几乎都从事过光学研究并且取得了成绩。而后来的 400 年中,科学家们接力在光学领域不断取得突破,从似是而非中找到科学发展的正确道路。
科学与技术总是共生共荣的关系
" 科学与技术总是共生共荣的关系。尤其就物理学发展而言,有些技术的发展非常重要。" 阿罗什倾其一生都在从事光学的研究,在他看来,光学从最初诞生到现在,充分说明了这一点," 从伽利略将望远镜指向天空到现在的量子通讯,每一次新技术的出现都推动了光学的进展,而光学研究的每一次突破不断推动了后续的科学发展,也预示了新技术突破为人类生活带来的改变 "。
阿罗什举了个例子,17 世纪正是惠根斯(Huygence)发现的钟摆定理,从而发明了一天误差只有 10 秒的摆钟,这使得后来光速的测量成为可能。伽利略发明的反射、折射望远镜,以及后来其他科学家发明的观测光谱的光学设施使得基础科学研究中不断有新的问题被提出,并使得其后电磁学、电动力学、量子物理得到了发展,从而出现了一系列改变生活的技术,塞尔日说:" 现在很多生活中的变化都来自于量子物理的发展。"
但是," 也许是因为科学的普及工作做得还不够好,使得公众对于科学与技术的密切互动,包括对我们生活的改变并没有明确的意识。甚至现在美国和欧洲还出现了一种反科学的潮流。" 阿罗什坦言,这种现象的出现主要是因为无知,让公众了解科学内涵,更熟悉科学的前沿在他看来非常重要。
不过,他表示,要改变这一点,教育非常重要,因为 " 科学家的听众中总是一些支持科学家的人,所以科学家虽然必须让更多公众了解科学前沿,但是对于那些反对科学的人究竟是这怎么想的,其实知之甚少 "。他认为,就法国而言,K12 阶段的老师往往是文科出身,理工科的毕业生往往因为收入的问题,选择做老师的比较少,老师本身的科学素养不够,使得他们内心并没有足够的自信去讲授前沿科学," 相信中国在这一点上,做得会比法国好 "。
大科学和自由探索总是互补
现代物理学研究越来越依赖大装置、大团队,这从近年来获得诺贝尔物理学奖的项目也可以看出,至今还在从事科研的阿罗什坦言,其实大科学和自由探索的小科学之间总是互补的。
他举了个例子,对于基础物理的探索过去人们更青睐于对撞机等大科学装置给出新的结论,在对撞机刚刚开始出现的时候缺失如此,但是现在却同样也遇到了瓶颈。而相反一些小规模的实验也可以帮助做更多的事情。比如就量子科学而言,他对科罗拉多大学的华人教授叶军赞不绝口,他认为,叶军的量子精密测量就是一个自由探索的项目,但是其对当下一些关于量子科技的大科学研究结果的补充。
" 我自己更偏爱小一点的团队,我的工作在一两个平方米的实验平台上就能够完成。" 阿罗什坦言," 我自己的团队也只有 20 人左右。因为团队小,而且不依赖于大科学装置,所以我们我们对于探索的方向有着更大的自主性,可以探索自己真正感兴趣、真正想理解的问题。"
" 目标明确的大科学项目和耗资巨大的大科学装置当然有其重要意义。" 阿罗什表示,值得注意的是,如何在大科学和自由探索的 " 小科学 " 之间取得平衡," 现在不少国家的政府倾向于把有限的资金用于大科学装置,但是自由探索是绝不能被忽视的,在大科学和自由探索的小科学之间,取得一种平衡是很重要。"
不过,他也认为中国在这方面做得不错,上海的一些大科学装置也受到不少国外科学家的关注。
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