李政道《對稱與不對稱》書摘筆記18：終結篇-展望21世紀科學發展前景
在19世紀末至20世紀初，物理科學中有兩個相當重大的科學發現：一個是邁克爾遜-莫雷實驗，它表明，光順著地球轉動和逆著地球轉動的速度是完全一樣的；另外一個是普朗克提出的黑體輻射實驗，它表明，熱的東西放光時，會有不同的波長，普朗克對波長的分佈公式提出了一個猜想，這與實驗符合得很好，這個問題用經典方法是無法解決的。這兩個發現，即光順著地球轉動和逆著地球轉動的速度一樣和熱的東西發光的光譜，都很稀奇，當時它們同日常生活並沒有什麼關係。可是，從第一個發現產生了狹義相對論，從第二個
19世紀末物理科學的兩大疑難產生了量子力學和狹義相對論，20世紀的物質文明都是從這兩個物理學的突破上發展衍生的。而在20世紀末也提出了兩大疑難，情況很相似。
發現產生了量子力學。到1925年，對這兩個重大科學領域完全瞭解了，並且由此發展了原子構造、分子構造、核能、鐳射、半導體、超導體、X光、超級計算機等等。假如沒有狹義相對論和量子力學，這些都不會有。從1925年之後，幾乎所有20世紀的物質文明都是從這兩個物理基礎科學的發展衍生的，而且現在還在繼續更廣泛地開發出新的科學及應用的領域。
關於21世紀的科學發展，我想對物理科學的前景談點我個人的看法。我認為，物理科學的發展前景是很好的。為什麼呢?因為目前的情況正像20世紀初出現的情況一樣，也提出了兩個科學疑難，就是本書前面談到的對稱性破壞和夸克禁閉。我們現在認為，這兩個疑難可能都來自於真空。什麼是真空?真空是沒有物質的態，可它仍有作用，有作用就有能量的漲落。這能量的漲落是可以破壞對稱的。為什麼夸克走不出來呢?前面我們已經談到過，這和超導類似。超導是抗磁場的，假如有一塊材料沒有變成超導前有磁場透過，一變成超導，磁場就被排出來了。假如有一個圓圈，裡面有磁場，沒變成超導前磁場可以任意進出，一旦變成超導，磁場就出不來了。我們認為，在真空的漲落中，很可能有磁單極子和反磁單極子，它們抗量子色動力學的場。真空是物理的相對論性的凝聚態，它雖然是沒有物質的態，但卻是有作用的，也是可以激發的。
相對論性的重離子碰撞，用每核子100GeV的高能量金核和金核相碰撞，金核相互穿過去，在兩核中間產生了新的真空，這裡面夸克就可以自由行動。如前所述，為了開展
真空是新世紀研究的重大課題。激發的真空、真空能量漲落的研究有助於對稱性破壞和夸克禁閉問題的突破。
這方面的研究， Brookhaven建造的相對論性重離子對撞機(RHIC)，已於1999年建成。如果實驗證實真空是可以被激發的，那麼粒子的微觀世界和宏觀的真空就結合起來了。這將是一個重要的新發展。
估計在宇宙里約有100萬個類星體，其中有1000個我們在仔細研究。這個能量絕對不是核能量，太陽的能量來自核能量，類星體的能量比太陽的能量大得多。類星體是在1961 年首先發現的，那年發現了兩個。其中一個是3C273，3C 是英國劍橋目錄的第三本，273是其中第273星。這個類星體在1982年2月，一天之內能量增加了一倍，這是非常稀奇的，不僅能量大，而且可以在一天之內增加一倍。這說明，在宇宙中還有很大能量的來源是我們不知道的。
另一個在宇宙中的大問題是暗物質。從引力我們知道有暗物質存在，可是用光看不見，用紅外、紫外、X光也都看不見。宇宙裡90%以上是暗物質。這些暗物質是什麼我們不知道。所以，在宇宙中有90%以上的物質我們不知道，有極大的能量來源我們不知道。真空有可能被激發。我們研究這個問題的方法是想製造一個狀態，它和當初字宙開始大爆炸的情況相似。大爆炸開始就是一個激發的真空，製造出這個狀態也許可以使我們能夠測量出它的特性。
在大約100年前，湯姆遜發現了電子，從那以後影響了我們這世紀的物理思想，即大的是由小的組成的，小的是由
20世紀的文明是追蹤微觀的。在21世紀，把微觀和宏觀聯絡起來一定會有一些新的突破。
更小的組成的，找到了最基本的粒子就知道最大的構造。這個思想不僅影響到物理，還影響到本世紀生物學的發展，要知道生命，就應研究它的基因，知道基因就可能會知道生命。
現在我們發現事情並非如此簡單。小的粒子，是在很廣泛的真空裡，而真空很複雜，是個凝聚態，是有構造的。也就是微觀的粒子和宏觀的真空是分不開的，這兩個必須同時處理。
知道了基本粒子就知道真空的觀念是不對的。從這個簡單化的觀點出發就不會有暗物質，也不會有類星體這類東西。我覺得，基因組( genome)也是這樣，僅是基因並不能解開生命之謎，生命是宏觀的。
20世紀的文明是追蹤微觀的( reductionism)。我認為，在21世紀，微觀和宏觀應結合成一體。例如造計算機，是不是越小的積體電路就越好呢?我們可以把積體電路越造越小，小到氫原子，可是我們對氫原子完全懂，這裡不可能再有什麼更多的資訊。可能21世紀的計算機要的是較大的，是個凝聚態的單位，這裡的資訊才更多。20世紀是越微小越好，我們覺得小的是操縱一切的，而我猜測，21世紀將要把微觀和宏觀整體地聯絡起來( holism)，這不僅是影響物理，也許會影響到生物學的發展。微觀和宏觀必須要結合起來，這個結合對應用科技也可能會有極大的影響。目前，微觀和宏觀的衝突已經非常尖銳，靠一個不能解決另一個，把它們聯絡起來一定會有一些突破。這個突破將會影響到科學的未來。
總之，據我看，21世紀物理學還將有重大的發展：激發真空，製造像宇宙開始的狀態，瞭解暗物質，瞭解類星體的能
21世紀物理學還將有重大的發展，正如老子所言：道可道，非常道；名可名，非常名。
源，瞭解CP不對稱的根源，微觀和宏觀物理的結合…...20世紀的科學文化發明在19世紀末是很難想象的！沒有20世紀初基礎科學的發展，本世紀的科技應用和開發就沒法產生出來。我相信，21世紀物理學的這些重大問題的解決也同樣會對21世紀的科技應用和開發產生重大的影響。
當然，精確預告未來是不可能的，粒子物理發展的歷史曾經充滿出乎意料的發現，它們轉而導致了出乎意料的新方向，有很多例子顯示這一點，這裡面有物理學家的智慧，有時也會有錯誤。很可能，我們目前的瞭解也是暫時的，我們的基本概念和理論在21世紀中還會經受重大的改變。正如中國古代哲人老子所說：
筆記：基礎科學的重要性
讀完這一節，令人深切體會到基礎科學的重要性，因為基礎科學關係到全人類的命運。
著名物理學家李政道曾有一個形象的比喻，他認為自然界裡的所有現象，雖然表面上都很複雜，可是它都有一些基本的原理，只要把最基本的原理抓住了，就找到了一個總的機關。
科學講究因果關係，自然界的種種“果”都是由不同的“因”所致。而基礎科學好比是研究自然界因果的“總機關”，從基礎科學這個“總機關”入手，其他的問題就能迎刃而解。
為什麼基礎科學如此重要？
基礎科學是創新的源泉。
基礎科學是參天大樹的根，如果根基不牢，就難以結出科技應用和開發的果。沒有基礎科學的突破，就沒有發達的現代物質文明。
連載到此結束，感謝讀者的關注。
科學尚未普及，媒體還需努力。感謝閱讀，再見。