应“大学生文化素质教育讲座”暨“科技人文讲堂”邀请,中国科学院物理研究所研究员曹则贤来我校做“熟悉而难以理解的水”与“工业革命的物理基础 ”两场报告。报告现场座无虚席,一些同学甚至站在走道与门边认真聆听曹老师的讲授。报告会由科技史与科技考古系系主任石云里教授主持。

11月25日晚,第一场《熟悉而难以理解的水》在东区水上报告厅举办。我们的家园——地球,是一颗独特的星球,其独特的地方在于有水。水让地球灵动起来,并产生了生命。曹老师指出,地球绕太阳的轨道是一个半径合适的、近似完美的圆形,这使得在地球所拥有的p-T(压力-温度)范围内,气液固三态都可以出现,且可以在一个很小的地方同时存在——水的三相点落在地球能维持的p-T参数空间内,这是生命得以出现的物理保证,也是宇宙中的奇迹。

生命来自于水,依赖于水的存在,因此各种生命都发展出了令人惊奇的利用水的策略。生命依赖于水的一个关键性质,即水几乎是一种万能溶剂,各种物质都多少会溶解于水,这样水就给生命带来了其所必需的各种物质,尤其是那些微量的物质。因此,是原初时期水中物质的构成决定了生命的物质构成,在极度缺少水的地方,生命会发展出令人叫绝的收集与储存水的本领。

与其它物质相比,水有太多的“反常”性质,其中一些与生命的发生和延续密切相关。曹老师用许多生动有趣的图例告诉同学们,水作为生命发生的前提,恰恰是由诸多其反常物理性质促成的。比如,自然条件下结的冰比水轻,因而寒冷地区的水体才不会完全冻上,水中的生物才能熬过漫长的冬天;水的表面张力很大,因而相当多的微型动物才可以生活在水面上;水的比热很大,因而赤道附近的水也不会被轻易烧开,水中生物由此避免了被自然煮熟的命运等等。

虽然人们凭借抽象思维建立起的物理学将人类的触角深入到核子的内部,但是对于水的独特性质,我们用于理解物质性质的那部分物理知识却是那么地苍白无力。就单一物质而言,再也没有比水对我们来说更重要、更有意义的了;而就复杂性与奇异性而言,恐怕水也是其它物质难以望其项背的。水给我们以无限的可能、无限的惊奇和无限的灵感,它也为我们提供了无限的难题。对水的理解每前进一步,我们对这个世界和我们自身的理解都会加深一层,这也是水科学的迷人之处。

11月26日晚,第二场《工业革命的物理基础》在东区师生活动中心五楼报告厅举办。人类社会经历了三次工业革命:以热机使用为特征的第一次工业革命,以电力使用为特征的第二次工业革命和以半导体使用为特征的第三次工业革命。这三次工业革命的基础分别是热力学、电磁学和量子力学,只有从物理基础的视角才能把握这些工业革命的全貌。曹泽贤老师用简洁有趣的语言从热力学、电磁学和量子力学的基本原理出发,讲述人类工业革命的起源与发展历程,力图展示一个原理、一组方程、一个崭新世界的工业革命发展过程,阐述科学才是人类力量源泉的道理。

人类工业革命的最初是来自于对能源的利用——挖煤。英国人挖煤时要解决矿井里的渗水,压井应运而生。这是原始的热机,而这样原始的热机就足以带来整个社会面貌的变革。当热机锅炉和煤矿里拉煤的小车箱搬到地面上的轨道来,他们就做出了火车。当年的热机,和现在汽车里见到的内燃机之间的距离就是人类抽象的能力,就是真正科学所在的地方。

曹老师指出,未来在抽象的理论以外,我们还应该有人做应用的理论,合成出最先进的材料,设计出最聪明的结构,这才是我们未来技术的榜样。未来的技术来自于我们头脑风暴,人类对社会过分的需求,来自于物理学、数学抽象学问的进步。

报告会结束后,曹则贤老师与同学们进行了热烈的互动交流。对于同学们提出的问题,曹老师都一一耐心回答,并结合个人自身经历告诉同学们,中华民族要进步,要回答的是我们的科学技术从哪里来?这要求我们学习哲学、数学、物理、化学、材料、机械、电子、工艺等知识,在这些学问中表现出自己的真诚。国家发展需要科学技术,科研使我们有能力消化世界上最先进的技术,让祖国更加强大,这就是我们努力科研、追赶科学的原因。曹老师的报告赢得了全场同学的热烈掌声。

报告会由教务处和人文与社会科学学院联合主办,进一步激发了同学们对于科学研究的兴趣,培养了同学们在生活中发现科学之美的能力。

教务处 人文与社会科学学院