李政道报告物理的挑战

李政道：

尊敬的领导们，尊敬的来宾们，尊敬的同学们，我一生是从事物理，对不起我讲话带很多上海口音，事实上是我到72年才到长江的北面去，所以也许有的话听不清楚，请各位原谅一点。

我一生是从事物理的研究，而我觉得生命的活力也就是来自物理的挑战，今天有机会在这和大家讲也使得我想起我的两位启蒙老师，一位是大学一年级在浙大的苏新北教授，另一位是大学二年级在西南联大的武大猷教授，今天的讨论也是我向他们两位致我最高的敬意，1946年我从中国到美国，入芝加哥大学物理系的研究院，我研究入门的老师也是我博士论文的导师是费米教授，费米教授跟爱因斯坦教授两位，他们跟20世纪的科学的发展是分开的，我在芝加哥大学得了博士学位以后，就到普林斯顿的高等研究院，那时候教授也在普林斯顿，我很幸运的也得到他的亲自的教导，今年是费米教授诞生的100周年，我想是值得我们来纪念的。

费米教授在1938年12月得诺贝尔奖，那个时候他因为意大利的法西斯政策，所以他得了奖以后，他决定从瑞典就移居美国，就在（那年）12月的时候，在德国奥托·哈恩做了一个实验，他把中子打到铀里面去，普遍以为中子打到铀（里面），铀变得重了一点，不过他从反映里面得出来，得出来叫钡，钡比铀轻很多，所以他可能不了解，那么他这个工作是非常重要的，也是得诺贝尔奖金的，就是从中子打到铀，很重的，出来他用划分的方法发现有钡，这个时候也就是在费米上船的时候发现，12月底的时候，费米是1月，1939年1月2号到美国的，到美国以后，他得到奥托·哈恩的结果，跟弗里此里茨，跟丽莎、迈特纳的解释，他就做了第一个（实验），三个星期以后是1月23号，做了第一个核裂变的实验，在哥伦比亚大学，七个月以后，爱因斯坦就写了这封信，给罗斯福总统，我念一下，他说，先生，我收到了费米跟吉德拉最近做的工作的子印本，他们的工作使我认为元素铀不久有可能成为一种新的重要的能源，目前已经发生的某些情况值得我们警觉的，并且如果必要的话，政府方面应该采取迅速的行动，您最忠实的阿尔伯特·爱因斯坦，时间是1939年8月2号，这就开始了，开始了曼哈顿工程，就是做核反应堆，后来就是原子弹，三年以后，在1942年12月2日，费米带领的队伍，在芝加哥完成了人类的第一个核反应堆，当时是意大利跟美国是作战的，1941年，这是42年，费米到美国的时候，还没有打仗，美国没有参加世界

大战，可是在费米正的1942年做成时，意大利跟美国已经是在敌对的地位，所以费米在美国认为是敌对的外国人，虽然这个是很重要的研究，是他带队的，人家想，当时是很紧张的，为什么呢，因为第一个发现有核裂变的可能是德国做的，奥托·哈恩做的，所以德国当然对这个核裂变的可能性非常重要，在爱因斯坦信上也说了，他说，那是在1939年8月2号，德国已经是停止出售捷克斯洛伐克的铀及所以德国也是在做这个向反应堆，和这方面在做研究，就在1942年年初，海森堡（海森堡其他的事），海森堡是量子力学的创立人，他专门到拜访丹麦去波尔教授，就要探听到底美国做不做，所以费米那个时候是在美国，他是敌对的外国人，不过美国给他另外一个名字，不叫费米，叫farmer，是个农夫，所以他做成了他费米不能自己高度罗斯福总统，是由芝加哥大学叫康普顿教授他也是得诺贝尔奖的，罗斯福总统的总统顾问是科纳·康南特，这个话也是事先准备好的，他是这样说，就是当天，12月2日第一次核反应堆成功以后，康普顿立刻就打了个电话，给康特 科纳，康普顿说意大利航海家刚抵达了新世界，科纳就说，本地人的反应如何，康普顿就回答非常友善，其他就没有什么话了，因为他不能，假如他讲话说费米的话，那德国就知道美国在做反应堆跟核武器（实验），他们知道美国能够做成的话，他们能了解，全世界那个时候对这方面最有能力就是费米，假如他知道美国能做成，那他海森堡也会做成，所以这是非常保密的，那为什么说意大利的航海家刚到了新世界呢？意大利航海家就是哥伦布，反映的是到美洲，那么康南特（也说），本地人的反应如何，那么康普顿就说非常友善，那么罗斯福就知道这个反应堆完成了。

所以这是很关键的，假如这个消息是德国知道的话，很可能第二次世界大战的结果跟现在不一样。火的发现和应用开始了人类的文化，火的来源是太阳能，太阳能是核能，太阳本身其实是一个很大很大的氢核的反应堆，1942年12月2号，费米带领的科学家队伍第一次产生人类可以控制的核能，通过太阳，我觉得这个当然现在的核能到底有多少用处我们不知道，不过它这个重要性，所有到核反应堆以前，我们所有的能量的来源直接的、间接的从太阳出来的，这是第一次人类可以不通过太阳出能量，所以这是有历史性和重要性的，而我们开始没有火，没有火，就没有人类的文化，我相信这个核反应堆对将来人的影响是跟火可以相比的，火有火的危险，火的能量也需要人类控制，同样的，核的能量也需要人类控制，所以，这个点科学的发展跟社会文化的进步是分不开的。

为了纪念费米成功，今年他是在1901年生的，美国出这个纪念邮票，我觉得这是人类，也是20世纪人类文化有一个转变的扭转的一个要点。爱因斯坦跟费米是20世纪杰出的科学家，可是20世纪所有的科学的贡献是在他们之外还有很多人，那么这些科学发展怎么出来的？他们的经过怎么样，那么我就开始这次主要要讲的。

李政道：

我想跟各位谈一下二十世纪的物理，然后就牵扯到人才的培养，然后就讲一下中国古代的物理，然后从过去再展望将来，这个里边有一个中心问题就是对称跟不对称，那我就慢慢地一步步讲一下，19世纪末，20世纪初，物理学有两个大的谜，一个重要的是在19世纪，一千八百八十七年，美国的两个实验科学家迈克尔逊跟莫雷，他们做了底下这个实验，他们这个实验就说，我们知道地球在转，太阳光的速度，顺地球走的方向有多快，地球转，背地球转的方向有多快，你简单一想，觉得顺地球转应该快一点，因为还有地球转的速度，背地球走，光应该走的慢一点，他们量出结果，一千八百八十七年速度完全一样，就是地球在转，你顺着这样走，光这样走，跟背（地球走）速度完全一样，不光是这样走，你那样走也一样，就是随便哪个方向都一样，这个事情也许大家觉得有限吸气的，还是说跟我们生活没什么关系。

在1900年，普朗克德国的理论物理学家，他想出来建议一个叫普朗克方程式，这个普朗克讲了回（什么）事情，我们知道随便什么东西，假如热的它要发光的，温度固定，发的光你看一个烧火就是这样，它的光的颜色就不完全一样，就是光的能量有不同波长，它有一个分布，就是温度固定，能量有个分布的列，怎么分布的，这在经典物理是不能解释的。普朗克就是跳了一下，大胆地有个假设，这个假设呢，出了一个普朗克方程式，是1900年，就是温度多少高的温度，光的能量怎么分布方式，那么迈克尔逊莫雷的实验普朗克的方程式都让你觉得是也许觉得很有意思，不过你怎么想也不会觉得我们的所有生活因为这两个道理要完全改变的，1905年爱因斯坦就产生了狭义相对论，因为普朗克这个方程式的量子解释。 到1925年海森堡、薛定谔、狄拉克、费米等等就产生了量子力学，这是1925年是相当快的，另外，狭义相对论量子力学就产生了原子结构分子物理，核能、激光、半导体，超导体，超计算机，几乎绝大部分的20世纪科技文明就是从狭义相对论量子力学来的，就是从研究光跟地球转动的关系，就是从热发光能力的分布，觉得你好像没什么关系，这个整个的

科技文化，没有狭义相对论，没有量子力学就没有这些，19世纪的人很难想象我们现在用的激光、半导体、超导体、超计算机，可是20世纪假如没有这几个基础科学，也不会这样的科技的成就，同样的，我们要现在的物理学大谜是什么，现在的这个21世纪的我们现在的世纪，将来发生什么，现在的将来发展，也可能就跟同类的在上一个世纪，20世纪人啊是想不出来的，同样像这些19世纪是想不出来的，这就是今天要跟各位讨论的。这些东西怎么会来的，为什么这样一来看起来跟我们没有什么太大关系会发生这样大的影响，这些你们看，这在19世纪末，这是20世纪初，这个基础在1925年都打定了，这些发展1950年都全有了，到现在我们生活是很难没有这些科技的工具的，这样的研究叫基础研究，这些发展是科技应用发展，然后才得到市场的发展，开发，所以呢，基础跟应用跟开发，它的关系是这样的，举个例子，像水、鱼，跟鱼市场，没有水，不会有鱼的，当然有不会有鱼市场，没有今日的基础科学，就没有明日的应用科学，也没有将来的开发研究，这个规律是不会变的，要掌握住创新，就问怎么创新，怎么来的，所以我们第一届说，为什么怎么样产生这类划时代的基础科学成功，我们不光是要创新，要创新是划时代的，技术科学成果，要把这个划时代变成应用，变成开发，如何能真正创新？这里面就牵扯到人才的培养。这就是我第二个题目。

李政道：

所以我们就看刚才讲了跟费米他们两个是大师，实际上20世纪有一批的人都是有贡献的，那么我们再看看他们在什么年代，什么年纪做了什么事情，1905年，爱因斯坦狭义相对论，那个时候他是25岁，1912年波尔他是从量子解释普朗克，变成量子论，那时候27岁，1925到1926年，就是量子力学，量子统计学发展，薛定谔38恩岁，海森堡24岁，费米25岁，泡利25岁，你看爱因斯坦那个时候的南极也就四五十，他也了解这些困难的，可是创造量子力学，量子统计学，是另外一组人。

1927年狄拉克，狄拉克方程式，25岁就完成了，这个跟这些加起来完成了相对论性的量子力学，量子力学完全打好了，然后就是应用去了，另外，还有领域，就是核的地方，核的地方主要是1935，汤川秀树28岁，创立了介子理论，建立核裂基础理论，1942年刚才讲费米41岁，做成第一个核反应堆。

第二次世界大战以后，新一代的年轻科学家，向量子电动力学挑战，在这个时候，做量

子力学的应用，也就四十几岁了，可是这个挑战是更年轻的一辈科学家把它接受下来的，1945年，朝永振一郎39岁，施温格29岁，费曼29岁，完成电动力学的基础理论。

在20世纪50年代跟60年代，宇宙线跟高能加速器发现很多新的粒子，它们间的作用跟规律是一个心的挑战，因而就产生了又一新一代的青年科学家，我自己1956年29岁，杨振宁33岁，我们就创立了宇称不守恒的理论，1957吴健雄44岁做了宇称不守恒的实验，紧跟这还有强子是什么做的，那么是盖尔曼35岁，夸克理论在1964年，格拉肖跟温伯格1961年29岁，1967年30岁，完成了统一电磁作用和弱的作用，我们叫electro－weak作用，温伯格是我的助教，1972到1973年，Hofft 26岁，polizer 28岁，建立了量子色动力学，就完成强作用的基础理论，就是强作用的基础理论，电磁作用跟弱作用并在一块，electro－weak这两大作用再加爱因斯坦的广义相对论，就是我们现在所有的对宇宙的基础理论的了解，就是这三个，不光是在物理上，在生物的发展重要的我们看1955年克里克39岁，沃森27岁，发现了DNA的结构，就是说科学成就出于青年，一代新人才，一片新科技，这个规律是不会有例外，一代一代新的挑战，新的一代人出来，新的挑战，新的一代人出来，成功，这些你可以想，相当激烈的，反过来不然，青年新人才是个必要条件，并不是青年就是要出人才，它里面有过程，怎么可以出新科技，里面也有个过程，所以我要研究，不光是研究必要条件，充分条件很难讲，要了解哪些是应该有的，那么我想归纳一下，就是这些科学成功的几个必要条件，不光是青年，就是说怎么培养人才，怎么认识方向，怎么制造环境，怎么抓紧时间，这些都是很重要的。

培养人才相当重要的一个地方，不能只依靠课堂教育，跟只依靠高科技的教育工具，现在这个世界是信息世界，情报世界，你就要买很多的计算机了，Ieternet了，就是这些，就可以，不然，高科技的工具可以很快转达信息，可是信息并不是理解，这点我觉得这些有必要创新高科技人才必须了解，信息并不是理解，那么这点是很重要很重要，很容易误解，你是仪器很新，买了很大一批，信息都有了，一点就出来了，可是理解它是有个过程的，这个过程就是怎么样培养，培养能够创新的科学人才，一定需要很好的导师，跟一段很长的老师跟学生的（关系），这是我们讲，基本上我讲的是研究生，尤其是博士经过，共同研究的过程，这点少不了，在基础科学这个很深的研究是方法，是一对一的，一块做研究，以身作则，把你的榜样传过去，快不了的，不能就买一个机器就这样，也不能就看一个银幕，录像

没有用的，它是人跟人，一天两天，一星期两星期，一年两年累计起来的。

我现在就讲一个我自己的经历，在1940年，我自己做研究生的经历，怎么样受费米教授培养起来的，向各位讲一下，我觉得这件事非常非常重要，就是信息并不是理解，高科技工具，它是需要的，课堂教育也是需要的，可是它不能完全代替理解跟真正培养，我现在就说一下，我记得在40年代我做研究生的时候，费米老师，他那个时候，实际上我是念理论物理的，费米可以说是理论（实验）物理，两方面都是大师，现在没有像这样一个都是全面的，他那个时候刚好在研究电子跟中子的作用，他在做实验，他的理论学生是非常非常少，我那个时候就我一个人，有一个道理他每星期要花半整天是跟我在讨论，所以他没法收很多学生，一对一这样讨论，这个讨论的时候，他的第一目的要训练，就是让学生对一切物理的问题，不光你要研究什么，所有物理的问题，他的观念物理就是宇宙上不管是物理的道理都可以的。都要能够自己独立思考，找到答案，那个时候我自己在研究粒子物理，而费米每半天讨论时，他都问问题让我跟他讲，所以他有一天就问我，说太阳中间的温度是多少？我说大概是一千万度，绝对温度，那他说你怎么知道的？我说是看文献上看来的，他说你自己有没有算过，我说没有，我说这个计算比较复杂，跟文献上讲，他们算出来一千万度，我觉得也很合理的，他说这不行，他说你一定要自己思考跟估计，你不能这样接受人家的结论，你没有通过自己把它考虑估计的话，你不能接受，那我说这怎么办呢？我说这里面有两个公式，我们再看看，不是这么简单的，它是这样，太阳内部的温度或是同类恒星，我们叫T，T的分布跟亮度我们叫L，这个分布是有两个公式，R是半径，所以第一个亮度，就是太阳，太阳在里边中间烧，把氢烧成氦，烧了以后把亮度能量放出去，放出去沿着半径走，它的变化率就是左边，是跟温度18次方（成正比），因为什么呢？它和核反应，跟温度的次方很高的，可是，温度怎么传出去呢，是因为太阳那些个气体，它是跟温度6.5次方的反比，这两个公式看起来倒也不是很复杂，真的算出来，要一千万度的话，也不是这么简单，他说这个没关系，我们来想个办法，我说想什么办法呢？他说这样，我们来一块做一个大的计算机器，甚至可能年纪轻的朋友们可能不知道，就是算（的工具）有三件，中国的算盘，19世纪到20世纪上半叶算尺，现在是算机，计算机，算尺是这样，是根尺，它有三行，数目是一行就是你的数字，另外一行是数字的对数，另外也是它的对数，因为他用了对数，乘法、除法变成加法减法，加法、加法有两个尺，这样来就是加，长度增加，这样就是减，所以加把它

移动，就可以做出来的，它用了对数，把乘法除法也就一拉，拉出来了，那费米说这样的，他说你去做大计算尺，做大计算尺，这个计算尺一面是18乘对数，一面是6.5乘对数，那我说我不会动手，他说那不要紧，他拿木头自己做，他说你能不能照像？我说照像还可以，他说你去照像，把它放大，放普通计算尺，一个放18倍，一个放6.5倍，所以这个大计算尺实际上是费米做的，上面号码是我做的。这边是18的乘对数，这是6.5乘对数，用了这个时候，这个公式是非常容易，你把半径分十个部分，一拉拉两下一个就出来了，再拉两下一个就出来了，一个小时以后就很简单地可以估计到太阳里面差不多是一千万度，但是我后来花了一天，用了100个格，他跟我合作，这是全世界唯一的专门用来做大计算尺，花了两天，你再想，他自己在做实验，跟这个一点关系也没有，是电子跟中子的作用，是很重要的一个实验，我自己研究也不是去研究这个的，他其实要达到说你不能接受别人的理论，你没有自己（实验），而且必须想新的方法，所以这样，都是以身作则的，两天他帮我做了了这个唯一的这样大计算尺，那我是在很快的两个小时就可以算出来了，这个当然就增加兴趣了，所以以身作则给我树立了想尽办法，脚踏实地，克服困难的榜样，也启发了我对研究解决问题的兴趣。这是我一生是受益非常深的，这个功夫是一对一，节省不来，所以我后来我自己带学生也是一样，也是每星期花半整天跟他们讨论，什么问题都可以讨论，所以这个精神必须是有很密切的，就是说培养创新的科学人才必须有好的导师跟一段密切的师生共同研究过程，这个省不了，不能用InternetWeb代替，没法子，人是人，还是学徒跟老师这个关系，是需要一年两年长期把人精神给改变，那么那个人一生就可以独立思考，所以这一电我想跟大家讲一下如何培养人才，可是光是培养人才，还是不够的，还要认识方向，制造研究的环境，紧抓时间跟机遇，这就需要上一代的科学家跟政府政策的支持。

很简单就讲了，20世纪的科学猛进，是因为把基础科学的重要性抓住了，同时他也在波尔的研究室，在丹麦，那个时候在费米、海森堡都去的，然后在芝加哥大学，普林斯顿都是一对一这样训练出来的，所以这一大批一大批人，实际上规律都有他的规律，而且要认识方向，制造环境，紧抓时间跟机遇，这个也很重要。

回过头来看，我们中国的古代的物理发展，所以就从现在回过头来看，然后再想这个世纪，

将来再看，所以现在讲一下中国古代的物理，中国古代的物理，实际上我们都知道，科技在中国古代是很发达的，那么在物理的话，记录也相当早的，是很早的物理的记录之一呢，是杜甫的诗，这是在唐朝，肃宗 乾元元年，公元758年，杜甫写的，杜甫当然我们知道，唐朝杜甫李白是两大诗人，杜甫说：“细推物理须行乐，何用浮名绊此身”，那么看，细，什么是细？仔细观察什么是推呢，精密推理，所以细就讲怎么做实验，推呢，怎么做理论，你看这两个字，假如你现在任何一位，要用两个字说，怎么研究科学，实验跟理论，我想很难找出细跟推两个字用得这么对的，须行乐，人要高兴，何用浮名绊此身，不要想能不能得诺贝尔奖，你做物理，不要想奖，那样不行的，你必须在本身它有一个录取的，你成绩好，它可能你得，也可能不得，所以杜甫讲，一句就把它（说明白），一点就（透）杜甫写诗，人家说是很重很重的，他每个讲得都好。

中国，我们不光是科学，中国古代是科学发达，我们等一会再一个一个讲，就是科学跟艺术，诗人，也都是很联合的，杜甫怎么会了解物理呢？（林）宗棠（部长）跟我解释，因为杜工部（工部侍郎）相当于林宗棠现在的地位，差不多，然后我们看，太阳，我们刚才讲了，太阳是一个庞大的氢的核反应堆，在太阳一类的恒星，它一生有几个经过，因为它是把氢烧成了氦，可是烧的过程之间，可能出一点比氦重一点的元素，像碳这些，那么那个时候的过程反正出来一个中间的，我们叫比较稳定的一些元素，太阳可以衰一下，在外边爆炸一下，这个我们现在叫新星，NOVA，新的星，它忽然一下一个恒星亮度可以比太阳的亮度要大了几万倍，这是一个，然后太阳到最后，氢都烧完了以后，烧完以后太阳就面向死亡，面向死亡就出现一个大爆炸，相当大的一个亮度变化，那个叫超新星，这个亮度一下子是太阳亮度的一百万万倍，新星的寿命，因为它一天的过程有几次，差不多一个星，几十天，两个星期的样子，超新星是最后的，它的寿命差不多是两年，全世界最早的（关于）新的记录是商朝，商朝呢，这是一片甲骨文，这个甲骨文是在台湾的中央研究院，它上面就是说发现（新大星）它的时间是公元千一千三百年，所以三千多年了，它说发现在并火的星座里边，发现一个新的大星，这个上头也挺有意思，各位看一下，我们这个新，新旧的新是这样写的，在商朝那个时候甲骨文是这样写的，左边这个偏旁就是辛字，商朝就是帝丁了，帝辛了，它是个新名词，我们现在这个斤，一斤两斤的斤，他这个，你看这个图形，向上，一个一个忽然一下，就发现有一个新东西，一个箭头这样一下，所以这是一个文化跟艺术联起来了，所以

这一片，我觉得非常有价值，这是全世界最早的新星的记录，实际上中央研究院有两片，一片是这个，它说发现在七号，黄昏，傍晚的时候，就有个月亮刚出来，发现的，另外有一片，也是中央研究院，日本差不多十天以后，它说这个星没有了，所以它就记录有新的大星，在哪个并火的星座出现，十天以后没有了，就把新星的亮度怎么样，基本的观念，跟寿命，都是有记录，这是全世界最早第一个完备的记录，是在三千三百年以前。为了这个，刘巨德，张伯萌他们做了一个晶体，那个晶体是有这么高，这个片子是很小的，这么高一个晶体，就把它刻在一个艺术品上，那么超新星呢？这个超新星，全世界最早的记录也是中国，是在北宋，宋仁宗至和元年，是1054年8月27号发现的，他这个记录是这样的，他说忽然间在白天出来一个新的很大的星，它大如鸡卵，就跟鸡蛋这么大，然后他每天有记录多大多大，一直记到，这是1054年8月27号，一直记到1056年7月，它说现在看不见了，而每天记录，所以这是到目前为止，它是第一个全世界有记录，最详细把它寿命，差不多两年，每天（记录）它，所以你可以画一下它的亮度，就跟现在的了解完全一样，那么这是蟹状的星云，显然在它中间有个中子星，也叫脉冲星，它是有发信号非常准确的，所以新星跟朝新星都是最早记录，也是最完整的，都是我们的老祖宗做的。

李政道：

我另外再讲一下，现在还有地方是天圆地方，实际上是不然的，我们老祖宗一向是天圆地圆的，黄道赤道的，就在屈原这个当然我们知道了，是公元前5世纪，离现在2500年，屈原呢，（书稿）有17卷，现在剩下来的，它里面一卷就是《天问》，《天问》里面它是要说，天是圆，地也是圆，我来解释一下，他的屈原的说法，他说“九天之际，安放安属，隅隈多有，谁知其数”，我解释一下，这个九天，九天是坐标，它跟西方的七重天不一样，西方七重天是天是一层一层上去，在宗教里，不同的神（在不同）的地方，九天就是东、昊天，是东面，阳天，是东南，赤天是南边，朱天是西南，成天是西边，幽天是西北，玄天是北面，鸾天是东北，跟向上的钧天，所以九个坐标，东南西北，东北西南都是这样一共八个座位，一个向上，一共九个坐标，这个九天之际，是天是圆的，它的坐标说天是圆的，可间（际）是什么意思呢？天是圆的，地是方的，平的话，它这个交界的地方，就在这个地方不合理，安放安属，（把）谁放在那是高兴的，属于谁是愿意的，所以它是不合理的，也就是说天是圆，地是方，所以这个弯的地方，隅隈多有，有多少弯曲的东西，谁知其数，所以它

是绝不合理的，所以他说不能相交，不能相交就是天如蛋壳，地如蛋黄，这两个都可以转，所以他用解析的方法，屈原，一个大诗人，你看这个想象不光是想象力丰富，解析也充分，天是圆，假如地是平的话，相交是不合理的，既然天是圆的，你一看就是这样，地一定不是平的，一定也是圆的，所以天如蛋壳，地如（蛋黄），所以中国一项是黄道赤道，是两个在转，黄道吉日，我觉得昨天好像大概是，黄道吉日，结婚的人很多，所以一定是黄道吉日，所以这是荒岛，实际上是地球在转的一年，他底下就问了，天地两个都圆了，它是正圆的，还是椭圆的？他说东西南北，其修孰多，南北顺堕，其衍几何，他说东西是京经度，南北是纬度，可能（地球）像鸡蛋，不应该是圆的，它可能是这样，所以这样长一点，还是纬度应该长一点，但他没有回答，我们现在知道，赤道是六千三百七十八公里，南北是六千三百五十六公里，一共差二十二五公里，这个当然屈原当然没有求出来，不过你想，这个充分解析的能力，跟定的天圆地圆这个观念，这是在公元前5世纪的，这是了不起的，同时这个文章也写得好，这里一直到现在，以苍壁礼天，以黄琮礼地，为什么壁是礼天？为什么琮是礼地呢？这个是一直到现在也许并不是，不过一直是从周，从殷商开始，商周，汉一直是这样的，我们来看看，壁是什么样子的？这是一个壁，这个壁普通一个壁，是这样一个大，它的长度也就是（约）20厘米，它外面是圆的，这个很有道理了，天一看，是圆的，不过这个地方有一个洞，很新鲜，这个中间有个洞，是影响了中国的钱，一直到民国才学外国，里边的洞没有了，一直所有的钱都是有个洞的，定形是壁定出来的，是代表天，为什么这边有个洞啊，琮呢，是更奇怪了，琮的造型是这样的造型，请看，琮外面是方的，你看，它这个大小也是四十七厘米，所以也不太高，外面是方的，中间是个洞，也是个洞穿过去的，那方的一个一个，为什么这是代表天，这是代表地呢？一直到商朝，汉朝，人埋（葬）时，（或者）一面放个壁，向天跟背地了，（或者）一面琮，（否则）这个人死了，也不舒服了。另外还有一个叫璇玑，璇玑跟这个（壁的）造型是很像的，里边是弯弯曲曲的样子，所以这几个壁，璇玑，琮，它的关系是什么？那么真的实际上，我是很早就一直在想，因为念米尔恩的书，现在没想到，琮是怎么变成（礼地的），琮跟壁跟璇玑是什么样子？那么我现在就谈一下，我的一个解释，后来我解释以后后来我发现也有记载，就是《舜典》记载是这样的，璇玑，璇美玉也，玑为转远，径八尺，所以径应该是八尺，而现在这个璇玑，它是三十三个厘米，径八，圆周二丈，五尺强，王者，整天文之器，所以它是个大大的天文仪器，这些都是做一个

模型了，所以我们现在就要了解，这是商朝的玉器，每个大小是这样大，造型也很奇怪，那么书上说，这实际上很大的，这是八尺，而且是做天文的，怎么做天文呢？底下是我的假设，是根据这些材料假设一下，我说假如天文，我们想象，我们老祖宗也许在商朝的时候，也许商朝以前，看天，看天在晚上北京也许是（看不清楚），在我到的那一天，是10月3日，10月4日，天还是挺好的，只要晚上天好的话，你就可以看见，你把照相机对着天，放三个小时左右，你就发现每个星，恒星，不是行星，都要转个圆圈，沿着一个圆圈在走，我是请了袁运甫先生做了一个记载（图），它看得比较清楚一点，你就向天空看的话，每个星都是这样在转的，一个圆，既然每个星这样转，它一定有一点是不动的，那个不动的就是地球的轴。

所以我就想我们老祖宗，那个时候当然看天还是比较方便一点，它没有污染，所以比较清楚一点，所以他看天，而且晚上也没有别的事情做，也没有电视去捣乱，晚上看天，可以看得时间长一点，那么你每天看，因为所有的星都是这样转，就是有一点不动，那么这一点你不管怎么样，它一定是有道理的，那就想法子要把这一点去定得准确一点，假如要把这一点定的准确一点，那么我们就可以想象，目的就是说，壁琮跟璇玑，它（们）都是一个模型式天文仪器，加入这个固定就把正极给弄准，那么怎么样才可以做呢？我们想象，这底下并没有一个证据，这是我自己的想象，假如要定正极，一定要有筒子，假如说转的是八尺，他这个筒子就要一倍，也许是十六尺左右，那么这个管子必须是眼界看，希望对着正极，对折正极呢，最好的材料是一个竹筒的管子，我们想象在商朝时，几千年以前，竹筒，它中间是有膜的，很容易开洞，假如它开一个很小的洞，对好了，就这样对上去，然后你用一个大的盘子，就是像璇玑一样，那个盘子有三个凹口，最好那个凹口上面对着一个恒星在上面，所以一个盘子，有三个地方对着星，然后星晚上在转，这个盘子就随它转，这个竹管子是不动的，这个我不知道我讲的有没有清楚，假如你想象要定这个（正极），要定一个正极的位置，它必须有个管子是可以随天而动的，有盘子在动，你怎么把位置弄死呢，最后有三颗星能够扣住，只要能扣住的话，那它就可以随着这样转了，假如我们想象这个想法是对的，可是这个竹管字是不够结实，它必须是要跟地固定的，所以它是用大石头把它绑起来，用大石头绑，每一个有一尺长，假如十五个，就有十五个长，这样就有两种，一种是璇玑这样，有口子，把它扣好星，随天而转，所以代表天，一个是这个石头，跟竹管一样，与地永恒，所以这样

一个构造，就是说这个就是跟天一块动，这个跟地是不动的，中间都是空的，空的是一个竹管字，就琮从里面通到这个里面去，这样一想，制造比较合理，所以就算了一下子，假如他把微孔用了很细的一个杆子把它刺一下，也许是能够刺到两个毫米，假如两个毫米你想想，这是十五尺左右的话，它可以量到0.013度左右，好，那么我们再底下讲，假如这个想法刚好就跟璇玑，璇，美玉也，径八尺，这个观念对（上）了，那么我们就是，我们看到这个天，假如我们现在看这个天的话，它是这样的，我们现在看上去，在正极的位置，它有一颗星叫做北极星，这是北斗星，北斗星最后两颗星走六百度就是北极星，所以它有个北极星，最后再扣一个位置在转，可是地球这个轴并不是不动的，也许我不知道现在同学们还玩不玩陀螺，只要你把陀螺一打开，陀螺这样转，这个轴有一个自转，轴自己也转，陀螺转得很快，可是这个转得很慢，地球这个轴，走一圈是两万五千年，现在有北极星，在商朝根本没有北极星，没有这个星，那么我们就说，假如这个想法是对的话，那就是说什么时候，现在在北极的位置有一颗星，同时最好呢，像等边三角形另外有三颗星，这三颗星，可以扣住这个位置，然后正对着那个时候的北极星，那么你顺着正极的轨道走，它惟一的解是这个地方，这是在公元前两千七百年，北斗呢？刚好是紫薇星座的中间，那么旁边有三颗星，这这这，那假如这个想法是对的，就表示说在公元前2700年，我们的老祖宗已经有了天文仪器，可以把星定位到0.013度，而且这四颗星的名字就是紫薇的右枢，那三颗星摇光、北斗、上辅，少宰也是紫薇星座的，紫薇星座跟我们从古以来就是跟帝王非常有关系的，你看紫薇星座，现在看，它边上一点重要的星也没有，很可能它当然曾经有重要（的）星，就是2700年BC（公元前）离现在4700年，不过所以但这是个假设，我知道也就是解释可能，就是到商朝的那个时候，商朝已经没有这个星了，可是它为了纪念这个天文（上的）成功，所以把璇玑后来也便的简单，变成壁的这个样子，那个轴就变成琮（的样子），就变成苍壁礼天，黄琮礼地。

假如这个想法是对的，那么就是说，我们老祖宗这个发展，至少在差不多5000年以前天文已经非常发达了，星座位置，季节可以到0.013度左右。

李政道：

那么，我想问一个问题，为什么炎黄文化能够继续发扬，我们都说，我们是炎黄文化是很悠久的，可是我们跟其他的古老文化（有）不一样的地方，其他古老文化都消灭掉了，现在的埃及人，人形就跟埃及当初埃及古文化的人人形就不一样，现在在希腊住的人希腊的雕

像的脸形就不一样了，它这些古老的文化，都没有了，为什么当然我们很骄傲的说我们炎黄文化一直是传到现在，可是我们要问一下，为什么我们能力继续发扬？这一定有道理的，为什么炎黄文化，能够不断创新，富有生命，而其他没有，我想这个问题是值得问的。

我现在给一些回答，不一定对，不过要问这个问题，为什么，不光是我们有五千年历史也好，四千年历史，我们一直还要发扬，为什么其它（文化）断掉了，这里面有道理，那么我觉得很可能炎黄文化跟其他文化不同的地方，它是发展在黄土高原，不在沿海这是很重要的，其他古老文化都是在沿海发展的，埃及文化为什么沿海发展呢？因为尼罗河每年泛滥，每年泛滥给它一个季节的掌握，就产生了耕种，可是我们再假如想一下，以苍壁礼天，以黄琮礼地，（我们）在五千年（前）左右，已经有很好的天文仪器了，所以它在黄土的平原里就可以发展了，而且这个仪器做起来也不太复杂，它一下可以传出去，而其他的那些古老文化，都是在沿海，地位很固定的，我们中原这个问题是这样发展了，农作物也好，有精密的天文仪器，定位可以到0.013度，广泛应用，操纵农耕，因为天文发展了，炎黄文化是以科学为主，民生为本，没有宗教控制，当然我们那时是有迷信的，可是没有有系统的宗教，因为科学早就发达了，我觉得很可能是这个道理，所以能够延伸到现在，继续发展，我觉得这是很可能是我们炎黄文化继续发扬，不是偶然的，它是有道理的，它不光是继续发扬，它发扬的方法也不一样，现在，你像到博物馆去看，上海博物馆，雇工博物馆我好久没去了，别人的博物馆像埃及都是神的像，或是狮子头，这个样子，希腊的都是雕刻神，中国的不一样，古文化要不是壁、琮、玉器这类，实际上是天文仪器的模型，另外就是铜器、鼎要么就是吃的，要么就是喝的，它是以民生为本，它没有说，这是没有其他的一个古老文化是一样的，它都是大气很多，也很复杂的，不都是吃跟喝用的，我想这是科学为主，民生为本，而没有宗教控制，这个很可能是这个道理。

那么这里面一个代表，是大汾口，日月山这个石雕，这是在公元前3500年，上面是太阳，这是月亮，这是山，那么在中国高等科技中心曲格平（先生），我们（为）环保开了好多研讨会，所以我请鲁晓波画了一张这是近代画，这是五前五百天以前的，它整个像个人了，它整个造型，把日、月、山、自然跟人是联起来的，这是中国炎黄文化，因为它把自然跟人联起来了，所以能够延长发扬到现在，当然中国的文化科学古代文化是极为极为优秀的，可是近代的科学，是西方发扬的，为什么？这是我们不光是要问要了解，为什么我们的文化能

够继续发扬，我们也要问为什么近四五百年，它最主要的发扬不是在中国，是在西方，这是什么道理，我想其中一个道理，很可能是没有太注意基础科学，在近代的基础科学里面有很重要的重点，就是对称跟不对称，那么关于在对称和不对称有点像二十世纪初迈克尔逊莫雷的光怎么走来走去？或者是黑体辐射，对称不对称有意思，可是跟我们生活有什么关系呢？我说不然，这个（可能）跟我们21世纪的发展有极密切的关系。

我现在就开始讲对称跟不对称，这是张弘仁的画，弘仁是17世纪杰出的山水画家，它山水画是 用几何方法把它画出来的，在欧美，那是很晚，他是17世纪初（在欧美）到19世纪末，20世纪初（才有的），（它是画）山林的画，这幅圆滑在上海博物馆，它是暗含了一点对称意味在里面，所以我们想假如我把这张画变得完全对称，把它翻一翻那就出来这样的形状，你看，形状它是对自然界的一个抽象，本来那个这个显然不是自然界的，你看好像是完全不像一个自然界的构造，为什么呢？因为在自然界大的事物绝对对称是很少的，微观的绝对对称比较多一点。

那么这方面呢，吴贯中先生也画过一张画，表达了这意思，这画就是说对称吗，未必，请看柳树跟它的影子，请看山峰的两边，它有点对称，可是不是绝对对称，可是呢，微观跟宏观里面绝对对称有的例外，晶体，比这个好的例子，是苏州的窗格，苏州的窗格，先不要看这个里面风景，就看这些窗格，这床个它是有对称的，这个对称我们叫P2，什么叫P2，P是元胞prlmitlve，它元胞的对称特，就是你把一个图，你把它转，（在）360度之间它有几次是重复的，那么很容易看这个呢，转180度时又回来了，再转180度又回来了，所以它两次，本身180度，这也是窗格，也是苏州的窗格之一，这是P6是转动的，是像蜜蜂巢一样，它是有六次，60度，一次重复的，这是P4，是90度转，这个P4也很有意思，我们这样看，它另外是P2跟P6，它都有一个我们叫镜像反射，我所以这么说罗嗦地讲，因为个将来我觉得对21世纪的物理有极大关系，所以你看起来好像是没什么关系的，它有镜像反射，这个镜像反射，就是在镜子里面看左右，这个P2很容易看到，它有一个镜像反射，P6也可以很容易看，这个P4比较困难一点，因为P4困难什么，它镜子的反射跟转动的轴不在一个地方，转动的轴，它的反射是要把这个反到这个去，这个两块，这个两块实际上是我另外拿来看，它基础科学比较烦的地方，就是你好像觉得它很好玩，它这个里面需要有些耐性，这两个字其实是希腊的Gammadion当初希腊的十字架，基督教最初也用这个符号，后来是给纳

粹乱用了，中国的这个Wan字，这两个图没有镜像，这个Wan字，镜子里反射，就变成Gammaidon，转是转，是有四次，一共像窗格一样，有多少对称呢，这个实际上是1924年泡利把它证明一共17种，这17种分类它另外有一个很妙，P1在里边没有转动对称，P2刚才讲有两次转动，这是P1没有转动，可是有镜像反射，它另外还有一个叫滑移，滑移走一步反一下，走一步反一下，这个17种，我不知道苏州的是不是都有，可是实际上虽然这个定理是1924年证明的，可是世界上全有的是在西班牙的14世纪阿尔汉布拉宫，在格拉那拉，那个里边是所有17种，早有就，就是说有些科学的定理，虽然证明比较晚，可是做这个窗格的人跟这个做王宫的人，他们也了解，所以实际上已经是在实验的经过，结果也是都达到的。

另外还有一个相当重要的，这个重要的一个对称，就是标度对称，标度对称现在分形了，所有的地图了，气候了，水利的分类，都有密切关系，这个最早的是叫DArcy Thomson发现的，他说你看这个螺蛳，这个螺蛳你看它的半径，跟它的旋转的角度（有）很密切的关系，它是把旋转的角度假如你用对数来的话，这是旋转角度，这是把半径就是这个半径是用它的对数，实际是一条很准很准的直线，这样一个有什么用处，你知道它一部分的样子，你就可以推到全部分的样子，这种对称叫做标度对称，标度对称好的地方就像你看（地图），你看弯来弯去，这就叫分形，你就看到一个犄角就可以完全分出来，这是一个标度对称，从自然界这些对称不对称我现在就向各位解释一下，物理上的对称不对称，这个物理上的对称不对称就讲到我们为什么能力存在，存在，为什么宇宙在改变，而将来是改变到哪个方向去，现在就是把对称回到物理上。

近代的物理，它有三个相当重要的对称，一个是左右对称，就是通常也可以叫宇称守恒跟不守恒，一个是正反粒子，正粒子变成反粒子，一个是时间反演，过去、将来的对称，这三个是跟自然界，整个宇宙的演变有极为极为密切的关系，跟我们的存在有极为密切的关系。 我第一步就先讲左右对称，当然大家都知道左并不是右，左跟右当然不一样，可是左右是不是对称这句话是什么意思，你看左右不一样，它的字就不一样的，它的字就不一样，左是这样写的，右是这样写的，在几年以前我去西安博物馆，看到它的竹简文，它竹简文里面

这个右（字），不是像我们这样写这个右（字），它是左（字）的反过来，它的右（字）是这样一个右（字），所以，我看了很有启发，启发呢，我就写了四句，说汉代右（字），这是汉朝时候的右（字），右（字）以镜中左（字），在汉朝这个右字是镜子里面的左字，今日反而写为右（字），这是现在的右（字），所以左右两字不对称，汉朝（时）是对称的，宇称守恒也不准，所以汉朝的时候，左右是对称的。

我们现在是不对称了，不对称是什么意思，就是开头的时候，左右完全一样，以后除了左右都不一样，而且我们可以算出来怎么不一样，另外一个有关的，就是π介子，嬗变以后，这也是1957年，加温跟莱德曼他们做的，它嬗变到电子，负电子跟正电子，不光是左右不一样，他也发现正粒子跟反粒子，你不变左右，就把正粒子反粒子一变，也不一样，这样的我们叫正粒子反粒子不对称，我们叫C不对称，再进一步还有一个不对称，它里面有三道不对称，一个是左右，另一个是正粒子反粒子（不对称），第三个（是）时间，将来跟过去（不对称），这三个是联起来的。

这个重要的实验是1964年做的，所以我们先讲讲正粒子和反粒子，普通的概念是电子的电荷是负的，也是我们的问题，电子的电荷为什么是负的呢？人家说这样，因为质子也有电，它的电子电荷是正的，因为电荷相反的相吸，所以负电子跟质子的正电荷相吸，所以成为一个原子，既然质子的电荷是正的，（所以）电子的电荷就是负的，那么你可以说，质子的电荷为什么是正的呢？到底是因为电子的电荷是负的，它要相吸，就是说本来在1957年以前或者1956年以前，电子是正的跟负的，正电子当然不是负电子，哪个是正电子，哪个是负电子，是相对的一个（概念），就跟左右一样，左不是右，可它是对称的，这个呢，我们发现并不是，不光是把正电子变成负电子，正电子变成负电子，左变右，它也不对称，这是一个非常重要的。

这个实验是1964年做的，Crmide（和）Fich两个人都得诺贝尔奖了，他是把我们叫做长寿的K，K，你不需要太深了解，它是个圆圆的一个粒子，它没有电荷的，它有个寿命，不光是它没有电荷，（在）它任何一点，它没有任何的电流，这个你可以证明出来，所以完全电性是中性的，这样一个它衰变以后呢，它可以衰变到电子，也可以衰变到正电子地也可以（衰变）到负电子，两个都有的，但是知道它本身是没有电的这个思想的，你觉得它应该到正电子的数目到负电子的数目应该是一样，因为它本身是没有电流的思想在里面，这个量

出来，不然，它到正电子，数目字比（到）负电子（数目字）多了千分之六，多了一点，就是说在这个我们叫K，就是中性的长寿的K介子，完全跟电子没有一点关系的，它死的时候，它的下一代，负的跟正的不一样，这个规律是相当惊人的，那么这个规律是在1964年这个规律我们就叫，它不光是C，C就是粒子跟反粒子，我们叫CP，正粒子，反粒子，左变右，还不一样，叫C P 不对称，这个C P不对称，我们等会儿底下的一个重点，CP不对称，你看上去，牵扯到时间，将来跟过去不对称，然后呢，把左变右，粒子变成反粒子，将来变成过去，又对称起来，这个整个宇宙的规律是这样，我再重复一下，因为底下讲这个是重点，这个重点就是宇宙开始的大爆炸到现在，我们为什么存在，我们在世界上最不懂的是哪几个（问题），而且很重要，这个一看就知道很重要，就是说我们的宇宙里面90％以上的物质不是我们的物质，我们宇宙里面有类星体，它的能量是远远远远超过了太阳能，这些都是跟宇宙的发展有关系的，都是跟P的不对称，C不对称，CP不对称，T不对称，跟CPT有密切关系，怎么样联系呢，我们还没有了解，这是现在研究的一个很大的一个方向。

所以我再重复一下，它有三个基本的对称是很重要的，一个叫P，P呢Parity宇称，就是左右，什么叫左右不对称，左右当然不一样，左右不对称是什么意思？有两个组织，从开始时完全一样，就是左跟右不一样，在发展是，不光左不一样，其他也不一样，而且这个不一样我们可以操纵的，正负电子部对称，什么意思，正电子负电子当然不对称了，不过呢，你可以想，一个正电子跟负电子其他就是正负符号不一样，假如我们叫我们可以想象有一个物质是反物质，是正电子代替了我们现在的负电子，这是反，这是（正），那么它可以做个反氢，也可以做个世界了，不然它是不一样，这个我们叫C，就把正粒子变成反粒子，它不对称，不对称的意思是不光是这个不一样，以后发展其他也不一样，CP，CP把正粒子变成反粒子，左变右，也不一样，叫CP不守恒，T把时间，将来跟过去大家可以说，将来跟过去当然不一样了，有什么稀奇，这个我来，等会儿解释，可是，假如你把左变右，右变左，正粒子变成反粒子，将来变成过去，过去变成将来，又对称起来了，这个准确度是相当惊人的。

二十世纪的物理发展是简化归纳，因为我们怎么会叫简化归纳二十世纪，我们说大（物质）是小的（物质）做的，小的（物质）是更好的（物质做的），我把最小的找着，我就了解最大的，这个很简单，这个方向从汤姆逊在十九世纪末年，发现电子，卢瑟福发现核子，

这个里面是大发展，一直到现在，我们有很精密的仪器，科学设备，有精密的理论，相对论，量子力学，这就是创造了整个二十世纪的物理发展，就是越小越好，把这个物质大的小的，你把小的找着了，你就整个解决掉了。

这个成功我等会把这个成功再重复一下，在二十世纪中叶就影响生物（科学）生物是宏观的，克利克，他是念物理的，他说我们要把生物也同样做，结果他就发现DNA，后来就是基因，也是觉得越小越好，就是现在的生物的大成功，也是跟了简化归纳，可是这个方向，在二十一世纪是另外一个方向，这是二十世纪的，也可以说是经典的一个方向，不过这个方向非常成功，它一个科学研究，我们总要知道一点，它跟浪头一样，一个浪一个浪地（涌）过去，当一个浪最高的地方，事实上是以后就下来了，所以你不能看人家这个浪在哪最高，然后你跑过去，它根本是人家另外一个浪过来了，所以这是一个一个，我们叫wave（波浪）出来的，这是二十世纪的，可是二十世纪很成功，它成功，刚才已经讲了，1900年1925年建立相对论跟量子力学，紧跟着就是二十世纪科学问题，原子构造，分子结构，核能、激光、半导体、超导体、超计算机，然后我们找到所有的核子、介子，它实际上所有我们知道的物质，是由12种（基本粒子组成），这是很厉害的，这个12种（基本粒子）叫夸克跟轻子两种，每个六样，夸克，六个夸克，上、下、奇、粲、顶、底，核子也是它这个做的，种子也是它做的，铀也是它做的，碳也是它做的，他说这六个是基本的，还有六个轻子，电子，u介子，t介子，电子中微子，u中微子跟t中微子，这个12个就组成我们所有我们了解的物质，这是二十世纪一个极大极大的贡献。

质子、中子、核子不是重要的，它（重要的）是夸克，所有的作用，电作用，磁作用、弱作用，强作用，电磁作用一共就变成三大作用，强作用就是核子怎么做的，把夸克怎么联起来的，电磁作用，电弱作用，就是弱的β衰变，跟电，跟磁联在一块的，跟引力场，就是爱因斯坦（理论）就这三个大作用，我们把所有的我们了解的宇宙就是12种粒子，三个大的作用，这是很成功，可是不然，它有问题，试想想，二十世纪初十九世纪末，有两个大谜，我们要看将来不是要看我们的成功，是要问我们有什么是大的问题，那才会找到二十一世纪怎么发展，我认为二十一世纪有四个大问题，这四个大问题是什么呢？四个大问题是，我们这个三大作用的理论都是对称的，刚才讲了很多不对称，不过这个理论都是对称的，可是实验结果不对称，那你说这个问题是显然这个回答很简单了，把理论物理学都赶掉就完了，因

为这显然不合理，不然，理论对称实验不对称有密切关系，这是现在的大谜，所有的基本粒子，12种，一般看不见，所有的夸克，单独都看不见，这也是一个大谜，90％以上的全宇宙物质不是我们的物质，是暗物质，我们是少数，有类星体，现在大概至少有100多万个，每个类星体的能量是太阳能量的10的15次方到16次方大，一个太阳能量核能跟煤的这个能就差了几万倍，十万倍，这是（10的）15次方，这远远远远超过了太阳能，不是我们知道的能力，这四个问题就是二十一世纪我们要进攻的问题。

为什么理论对称，而实验不对称，为什么一般这个基本粒子我们单独不能看见，为什么绝大部分的物质是暗物质，为什么有类星体这种能量存在，那么这个里边，这两个，我只能告诉各位，暗物质的证明在哪，类星体的证明在哪，解还没有解出来，不过我们有一个可能解，然后我们再讨论，现在可能解的方面，我先把这四个大问题列出来，这四个大问题，你可能可以想这个可能还（可以理解），另外两个显然是很奇怪的了，就是说为什么对称跟不对称有什么关系？一般的基本粒子为什么看不见，暗物质从哪来的，类星体从哪来的，我们就先讲一下大体的我们的想法，理论对称实验不对称，它就跟宇宙开始大爆炸是对称，我们现在宇宙不对称，有密切关系，这个对称跟不对称，是一而二，二而一的事情，这是第一点。 基本粒子一般看不见的道理是我们的真空在变，真空把夸克给禁闭起来，所以我们要改造真空，暗物质怎么来我们不知道，不过我们知道在宇宙大爆炸刚开始时，我们好像很了解，我要给你们一个了解，所以我们想制造近于宇宙开始大爆炸的情况，看到底这个是怎么出来的，也要看看到底类星体怎么出来的，所以我们基本的方法就是说，要制造跟宇宙大爆炸很（相）近的情况，在实验室，然后跟踪去，看它怎么发展，所以我现在先讲一下，就是对称跟不对称的关系，就是夸克为什么看不见，然后（讲）暗物质的证明是什么，然后（讲）类星体的证明是什么，然后（讲）我们有什么方法，当然（还有）这个二十一世纪的发展，我觉得是可能跟二十世纪是同样有很大的发展，怎么发展，当然我并不知道，所以我觉得做这个研究是很有意思的。

李政道：

所以现在就开展讲这个对称跟不对称，为什么要相信对称，我们生活的世界，是充满着不对称，那我现在第一步就讲这个道理，我觉得是最高的对称性就是最多的不对称可能性，我现在举个例子，所以请各位稍微有点耐心，这个叫弯曲，怎么样弯曲呢，我身上带了一根

杆子，这个杆子假如你加力在两边，它就缩下去，可是我的力加得忽然很快，它就弯了，这一点是不是大家很清楚，一根杆子，假如杆子力加得很快，它就要弯的，这个问题早在200多年前就解决，是欧拉解的，他说这个F等于力，假如F大于一个值的时候，这个弹性常数，转动惯性，杆的长度有关系，（根据）这个公式，它就弯了，我们并不要去证明欧拉这个定理，不过我要给各位看一下，你把这个杆子，这个杆子你拿来，假如你看它的截面，它截面可能是圆的，也可能是长方形的，也可能是最后这样弯的，圆的当然非常对称，各个方向都一样，是不是，长方形呢，它只有两个方向，一个沿着长方形，向一边，向另外一边，（弯）的是什么对称性都没有，假如圆的话，你看，我可以压坏，它可以这样弯，也可以这样弯，也可以这样弯，是不是很清楚，所以圆的呢，它是最对称，可是，不对称弯的时候，可能性是无穷大的，这是不是很清楚，假如这个截面是圆的话，力加大，它可以这样弯，也可以这样弯，这样弯，所以最对称方向，它有最多的无穷多的不对称的弯曲，假如它是长方形，就是一个不太好的长方形，那么我一压它可以这样变，可以这样变，可是这样不会的，这个对称性小了，随着小了，不对称的可能性也小了，就是说，本来原始常态的对称性越大，将来变成不对称的可能性也就越多，这是把对称跟不对称演变（得）出来的，所以这是我们要用这个例子就是说我们当初宇宙开始大爆炸时是绝对对称的，因为它绝对对称，所以我们可以说，（以后）很不对称，就联起来了，所以这是第一点。

所以第二呢，我就把它总结一下，圆截面是具有最高的对称性，这是圆截面，因为它具有最高的对称性，所以它不对称的可能性是有很多很多，所以最高的对称性跟最多的不对称的可能性是相联的，这个（长方形）的没有这么多大的对称性，所以它的不对称也只有两个方向，是把对称跟不对称在它的运用的这边把它表达出来，第二个，假如说我们开始是绝对对称，我们现在不对称，我们怎么知道本来的情况是对称呢？这电就比较困难一点，就是本来是对称，是圆截面，现在不对称，已经（变）在这了，你怎么知道你切一刀，不准切，你怎么能推出来，它是这样，假如说它原来是圆的，它可以这样弯，像弯度一样的话，它的能量是一样的，因为它是对称的，所以可以从这个位置搬到这个位置，再动一点，不需要有什么激发能力它会动的，这个观点比较困难一点，这个就是现在我们要激发真空做这件事情。 所以我再重讲一面，假如（它）本来是圆截面，有无穷多的可以弯，这些无穷多的弯实际上有关系的，因为它圆截面，你可以稍微动一点，就可以从一个弯的角度可以弯到这去了，

从这到这，它的能量是不需要的，所以你就是在这不对称的位置你可以激发，用激发的方法你可以试验出它当初是怎么样，这个观念是一个很重要的观念，通过不同不对称弯曲的方向，使这个不同的是有转动的联起来，不需要能量的激发，这个我们叫Goldstone－Nambu玻色子，这个玻色子我们实验可以做，在粒子物理里面，这个弯曲的杆就是物质的真空，在宇宙开始大爆炸的时候是对称的，我们认为因为物理的真空在变，所以现在的真空态对CP也好，对C也好是不对称的，这个不对称的真空也可以夸克禁锢起来。

所以我们第一步呢，是要把真空要改革，我们是有电子跟核子构成的，现在的宇宙是CP不对称的，因为这个不对称，我们才存在，假如对称我们就不会存在，为什么呢？假如对称的话，我们是负电子，质子做的，假如另外有一个是反物质，那这个物质跟反物质消灭掉了，变成能量了我们就不可能存在了，我们所以存在，就因为它没有反物质在我们旁边，假如有反物质存在，我们实验室很少数的，有控制的，所以我们认为从宇宙开始，它实际上就是一个能量在放大，可是它这个真空态从宇宙开始到我们现在不一样，那么真空怎么能变，什么是真空？真空是没有物质的态，可是力可以走得过，怎么呢？地球跟太阳之间很接近真空，地心引力显然走过去了，要不地球不会绕着太阳转，星云跟星云之间这是更接近真空，不过星云之间现在我们也可以算出它的吸力，所以力场是走得过的，力场走得过，万有引力走得过，强作用走得过，电弱作用走得过，有作用可以走得过，它就有涨落，所以真否有涨落，它不是以太它是和相对论性的，真空会因为它有很复杂的构造，有力走得过，虽然没有物质可以相变，可以禁闭夸克，可以把CP不守恒。

然后呢，我解释怎么去（改造真空），我们现在研究很大的目标就要改造真空，在这个之前我再介绍一下除了一个是对称不对称是一个谜，夸克禁闭这是另外一个谜，我再要解释，暗物质跟类星体，暗物质的证明在哪呢，随便一个星云拿来，一个星云，你看得见，用眼睛看，光也可以，量它的辐射也可以，Y光，X光，不管（哪种）它都是一个星云都有个范围，普通相当于一千光年左右，你在这个星云外面，它总还有些，偶尔还有些（比如）一颗星了，但是（在）之间，这个星云它有地心引力在吸它，底地心吸力在吸它，假如（像）我现在地心吸力这样把它吸过来，它有东西呢，它就要转，（像）小时候，拿根绳子这样转，它转的速度跟吸力是有关的，实际上是转的速度的平方就跟吸力成正比，就是离心力了，所以量一个离开星云在这，这个幸运外面的一个灰尘也好，一个星也好，它的转动速度你可以量出，

它受多少地心吸力，这一下在最近两次已经是几千个星云是我们银河系也可以，发现银河系在这，你到外面去，离开的距离差不多要十倍，它速度转的速度不下来，这就是你看，这是到这为止。

请看下面一个星云，在我的有箭头的地方，这个上面坐标是速度，这是这个速度，这个速度，它不下来，看见没有，这是一个非常重要的一个事情，这是从这个红的底下的，就是这个红的底下的英文叫Luminous mass，就是看得见的质量，在看得见质量这个之外，它那个转的速度不下来，它应该是没有地心引力了，地心吸力应该是越来越弱，越来越弱，它的速度就会下降，它不下来，那么这个不下来，很稀奇，这个叫NGC3192号，谁知道这是什么星云呢？银河系也一样，请看底下一个，底下一个。

再后面一个，这是另外一个星云，这上面也是速度，这也是距离，它差不多是到的是在20的地方，是这个星云的位置，这个速度向上的，再请看另外一个，它这个星云这儿，可是在星云外面，这是速度，它的速度反而变高了，跟刚才的NGC（3192）一样的，再请看下面，每一个都这样，这是速度这是距离，差不多20，差不多一个星云的大小，它都不下来，没有一个例外，所有我们知道的星云，每一个都是这样，这就是什么意思，就是说，每一个（速度）都不下来，不下来甚至你看得见你用眼睛看也好，用X光也好，它还有东西在吸它，因此说，90％以上绝对的物质我们只能感受到地心吸力，不是我们的电子做的，也不是我们的反电子做的，也不是我们的核子做的，我们不知道是什么，这是宇宙的绝大多数，就在我们银河系，所以这当然是很惊人的，我们就是说，我们是宇宙的少数，我这里叫90％以上的暗物质，有人就说99％，就是，我们是绝对的少数，（这）绝无问题的，而是到处都（是暗物质），我们是少数，我们当然要了解它，咱们这个科学不能了解，你自己的音和星系，里面大部分的物质在哪里，所以我们这个方法，我们现在不了解，所以有一个方法，就是制造跟大爆炸很近似的时候，（看物质）到底怎么出来的，这是一个当代的一个大问题。 另外是类星体，1961年最早是发现两个类形体，这是其中之一，剑桥273，它的能量是相当于太阳能（能量）这是很大的，10的16次方的能量，我们可以定可以看这个相片，可以定出它大小就跟地球跟太阳这个距离之间，所以它很小的，不是个星云，它比整个一个星云，整个星云里面，10的12次方的星，它（的能量）比那个差不多还大了一万倍，这是什么星，现在有差不多100万个，1961年最早的那时发现两枚，这是其中之一枚，在1982年

2月就是这枚，一天能量增加一倍，这是绝对惊人的，你觉得好像不大奖励，忽然就增加一倍，太阳能的10的16次方，这是什么呢？

再看另外一个，这是我们叫爱因斯坦十字架，它是什么呢？这个（星）我们照像，最完美的一个，这个类星体是这四个（类星体）实际上是一个，是离我们的距离有80亿光年远，在它的近似10倍的距离，是这个星云，是另外一个星云，所以这是个星云，这是个类星体，这个类星体比中间这个星云是距离又多了十倍，它光走过中间那个星云时，它弯，所以中间的就等于现在像照相机一样，那么这个弯是这样走这样子，刚好这张相片有四个像，这四个像实际上是一个我们所以叫它爱因斯坦（十字架）爱因斯坦第一个提出相对论的，说光可以跟地心引力可以弯的，那么你这个地方你就可以看出来，这是中间吸的劲头，（从）这个劲头，你看这个类星体，距离差十倍，你看这光一点都不差，这是整个一个星云，这个类星体我们求出它的大小，是在地球到太阳距离之内，你用不着其他证据，你就知道它的能量了，它这样小的一个类星体它的能量可以，比这整个星云（还大）。

李政道：

所以我们的宇宙是充满了不了解的挑战性的现象，不光是星云跟粒子物理，所以二十一世纪的物理发展是整体统一，是要把微观的基本里跟宏观的真空态一块研究，整体统一呢，我觉得是二十一世纪的发展，这个里面物理跟生物跟其他科学要平行发展，它为什么呢？因为精密计算，精密测算我们这套手法是跟生物的发展不一定完全一样的，他们当初DNA的发展就是跟物理的（研究方法一样），简化归纳出来的，整体统一也是要平行发展，那么各位就说，科学跟艺术有什么关系，我觉得这是很有关系的，艺术不管是诗歌，绘画、音乐是我们用新的方法唤起每个人的意识跟潜意识的情感。

我们念李白的诗：“床前明月光”，就是你念的心里的时候，心里实际上是有的，你念了以后（觉得）它讲的真好，正是你心里想的情感，所以就说，情感越珍贵，唤起越强烈，反响越普遍，艺术越优秀，它是跨社会背景的，跨中国、外国、过去将来，有人类就有情感，它越普遍，越唤起，唤起的创造性艺术（越有）价值，人类的情感是每个人都有的，科学呢？科学不管天文、物理、生物、化学，对自然界的现象进行新的准确的抽象，科学家抽象的叙述越简单，应用越广泛，科学创造也就越深刻。

自然界现在是，我们不在，自然界也在，可是这个抽象把它变成原理是我们做的，而我

们把这个原理了解了，操纵了，我们也操纵宇宙了，所以呢，这个科学跟艺术它的共同基础呢，是人类的创造力，它追求的目的是真理的普遍性，它像一枚硬币的两面，是不可分割的，这是大家都很熟的《逍遥游》，这是庄子对宇宙的看法：“北冥有鱼，其名为鲲，化而为鸟，其名为鹏，鹏之大，不知其几千里也，其翼若垂天之云，背负青天，莫之夭阏”，庄子也挺有意思，他开头（说的）是鱼跟昆虫，后来是鸟，这跟我们进化论很象的，不过鹏之大，不知几千里也，鹏就等于整个宇宙，几千里对庄子（来）讲就是无穷大了，背负青天，莫之夭阏，没人可以抵达住，那么为了这个，刘巨德先生画了大鹏，这就是整个的宇宙，这就象征了宇宙开始的大爆炸，鹏的非就是宇宙开始的大爆炸，也象征了炎黄文化的过去跟将来。炎黄文化是有悠久的历史，就像宇宙开始大爆炸一样，会永远扩大，发展，勇往直前，谢谢大家！