我的科學(xué)夢(mèng)
小的時(shí)候，經(jīng)常聽(tīng)到一個(gè)問(wèn)題：你的夢(mèng)想是什么？有的孩子會(huì)回答，我想當(dāng)警察，去維護(hù)社會(huì)治安，抓壞人；有的孩子會(huì)說(shuō)，我想當(dāng)個(gè)醫(yī)生，救死扶傷，拯救生命；也會(huì)有人說(shuō)，想當(dāng)一名科學(xué)家，發(fā)明很多很多有趣的東西……最初，聽(tīng)到“科學(xué)家”這個(gè)詞大概是在電視上吧。當(dāng)時(shí)，在我的腦海里，科學(xué)家是一個(gè)孤僻的怪人，他總是在屋子里擺滿了一堆亂七八糟的儀器，廢寢忘食地做著研究，就像《環(huán)太平洋》里的Dr. Hermann Gottlieb或者《瑞克和莫蒂》里的瑞克外公。他們是一群無(wú)所不知的人，可以創(chuàng)作出令人驚訝的道具，甚至是拯救世界的技術(shù)。所以，在我看來(lái)科學(xué)家是離我那么遙遠(yuǎn)，根本無(wú)法碰觸。
隨著年齡的增長(zhǎng)和知識(shí)的不斷積累，漸漸明白小時(shí)候的那些科學(xué)家的形象是被戲劇化之后的結(jié)果，生活中的科學(xué)家并不是像電影中那樣，無(wú)所不知，無(wú)所不能。但是，那種孤獨(dú)的人物形象也許會(huì)保留一部分吧?；仡櫄v史會(huì)發(fā)現(xiàn)，很多科學(xué)史上深具影響力的大科學(xué)家都喜歡獨(dú)自工作，例如，艾薩克·牛頓的科學(xué)成就，他不僅對(duì)經(jīng)典物理學(xué)做出了卓越的貢獻(xiàn)，還創(chuàng)造了一種新的數(shù)學(xué)工具——微積分，他就是以獨(dú)自工作的一個(gè)例子；還有詹姆斯·克拉克·麥克斯韋，他將電和磁的理論統(tǒng)一到了一起建立了麥克斯韋方程組，對(duì)物理學(xué)的發(fā)展做出的重要的貢獻(xiàn)，他也偏好一個(gè)人工作。這些名垂青史的科學(xué)家也是平凡的人，只是他們更有毅力，有天賦，再加上一些機(jī)遇就取得了這么偉大的成就。我漸漸覺(jué)得，其實(shí)科學(xué)家也沒(méi)有那么遙遠(yuǎn)。
時(shí)光飛逝，如今我已經(jīng)是一門(mén)中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究生了，對(duì)于科學(xué)家這一身份的理解也有了更深的體會(huì)。在科大的學(xué)習(xí)過(guò)程中，每一位上課的老師都是一名優(yōu)秀的科研工作者，他們雖不及牛頓，麥克斯韋那樣偉大，卻也用自己的智慧和雙手為國(guó)家的科研事業(yè)努力著。例如中科大的“量子GDP”團(tuán)隊(duì)郭光燦，杜江峰，潘建偉，由他們分別領(lǐng)導(dǎo)的三個(gè)團(tuán)隊(duì)為中國(guó)的量子信息方面的研究做出了巨大的貢獻(xiàn)，早就了今天中國(guó)量子信息技術(shù)在世界的先進(jìn)地位，他們就是令中國(guó)人驕傲的科學(xué)家們。
隨著對(duì)凝聚態(tài)物理的逐漸了解，我漸漸的開(kāi)始喜歡上了物理學(xué)的理論。在學(xué)習(xí)朗道相變理論，Ising模型以及重整化群方法等理論的過(guò)程中，深深地被這些物理模型吸引，比如朗道相變理論里，朗道通過(guò)自己的不斷研究，找到了相變中的參數(shù)——序參量，并提出相變是的核心是對(duì)稱性破缺的結(jié)果，所以我們通過(guò)寫(xiě)出序參量的形式，通過(guò)一些計(jì)算就可以找到臨界點(diǎn)，從而研究一些材料的特殊性質(zhì)和特殊結(jié)構(gòu)。像這種通過(guò)方程來(lái)表示物體的性質(zhì)的例子在物理世界非常普遍，任何一個(gè)物理模型下的方程的每一項(xiàng)都有著特定的物理意義，是一個(gè)方程的靈魂，這也是物理學(xué)與數(shù)學(xué)的最大區(qū)別了。而在學(xué)習(xí)過(guò)程中，讓我體會(huì)更深刻的另一個(gè)特點(diǎn)就是近似。物理學(xué)中的近似有很多，這些近似大大的簡(jiǎn)化了我們的計(jì)算，并且讓我們對(duì)材料的性質(zhì)也有一個(gè)良好的把控。在固體物理學(xué)中，最重要的三個(gè)近似就是：絕熱近似；周期勢(shì)近似；平均場(chǎng)近似。在這三個(gè)近似下，我們可以研究晶體材料的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及二者的關(guān)系。這就是科學(xué)理論最吸引我的地方了。通過(guò)學(xué)習(xí)這些理論，讓我對(duì)物質(zhì)的理解又深了一層，理解了光的波粒二象性，知道為什么天空是藍(lán)色，知道了什么是多普勒效應(yīng)……發(fā)現(xiàn)，其實(shí)科學(xué)理論離我們并不遙遠(yuǎn)，它就在我們的日常生活中，只是我們沒(méi)有去關(guān)注它們。現(xiàn)在的我，渴望去了解那些曾經(jīng)被忽略掉的那部分生活樂(lè)趣。
有一句話曾被無(wú)數(shù)次的引用，那就是“天才是百分之一的靈感加百分之九十九的汗水”，雖然我們后來(lái)知道，這句話的后半句是“但沒(méi)有百分之一的靈感，那百分之九十九的汗水也是徒勞的”，但是這并不否定努力在科研生生活中的重要性。我們都知道愛(ài)因斯坦為物理學(xué)的發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)，他成功的解釋了光電效應(yīng)并因此而獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。但是，比光電效應(yīng)影響更加深遠(yuǎn)的則是他的廣義相對(duì)論和狹義相對(duì)論。在相對(duì)論的世界里，愛(ài)因斯坦認(rèn)為只有一個(gè)東西是絕對(duì)的：光速。所有別的食物都和這最終的速度極限有關(guān)。時(shí)間和空間被統(tǒng)一起來(lái)，成為時(shí)空但，當(dāng)物體的速度漸進(jìn)光速時(shí)，運(yùn)動(dòng)著的物體會(huì)改變而時(shí)間會(huì)膨脹，這表明時(shí)間和空間不再是剛性的，他們是塑性的，與物體的速度接近光速的程度有關(guān)。這一理論成功解釋了邁克爾-莫雷的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
最初的狹義相對(duì)論用于解釋無(wú)巨大質(zhì)量的物體體系，但是愛(ài)因斯坦堅(jiān)信這個(gè)理論通過(guò)一定的修正后在有大質(zhì)量物體支配的宇宙中也是成立的，即將狹義相對(duì)論推廣至廣義相對(duì)論。這個(gè)想法源自一個(gè)有趣的演講，在演講中愛(ài)因斯坦說(shuō)，“如果有一個(gè)人自由地落下，他講不會(huì)感覺(jué)到他自身的重量。這使我大吃一驚。正是這個(gè)簡(jiǎn)單的額想法給了我深刻的印象，它激勵(lì)我研究引力理論”，最終，將引力理論與相對(duì)論結(jié)合——?jiǎng)?chuàng)立了廣義相對(duì)論。愛(ài)因斯坦創(chuàng)作廣義相對(duì)論的道路充滿了坎坷，他通過(guò)理論證明了光在大質(zhì)量物體附近會(huì)發(fā)生彎曲，但這一現(xiàn)象卻很難從現(xiàn)實(shí)中觀察到，為此，他自學(xué)了很多天文學(xué)的理論，并且結(jié)識(shí)了一些天文學(xué)家，希望能夠早日觀察到這一現(xiàn)象，從而證明他的理論，因?yàn)樗麍?jiān)信：未經(jīng)物理驗(yàn)證的理論是沒(méi)有什么價(jià)值的！
我們現(xiàn)在都知道，愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論是正確的，這是他的堅(jiān)持和不斷地努力探索造就的智慧結(jié)晶?？v觀整個(gè)廣義相對(duì)論的發(fā)展歷程，愛(ài)因斯坦自學(xué)所需的數(shù)學(xué)理論，并結(jié)合物理模型做出理論預(yù)言，然后自學(xué)天文學(xué)知識(shí)及測(cè)量原理，親自參與觀察光線在大質(zhì)量物體附近會(huì)彎曲的這一現(xiàn)象。在面臨一次次的失敗，面對(duì)來(lái)自其他同行的反對(duì)，他依然堅(jiān)信自己的理論是對(duì)的，正式這份堅(jiān)持，這份信念，造就了今天的廣義相對(duì)論這一偉大的理論，為我們探索未知的宇宙提供了理論支持。
在我逐漸了解了一下理論的發(fā)展歷程后，我對(duì)物理的理論越來(lái)越有興趣，因?yàn)槟阒灰靡粡埣垼恢ЧP，就可以建立一個(gè)物理模型，研究那些現(xiàn)實(shí)中難以完成的物理實(shí)驗(yàn)，就像量子力學(xué)中的“思維實(shí)驗(yàn)”那樣。整個(gè)實(shí)驗(yàn)是建立在邏輯的基礎(chǔ)上，然后一步步的分析最終得出結(jié)論?，F(xiàn)在我已經(jīng)深刻體會(huì)到，所謂的科學(xué)家，所謂的那些拯救世界的理論，離我們并不遙遠(yuǎn)，它們就在我的眼前，那些最新的前沿技術(shù)，那些新提出的理論模型，我只需要在數(shù)據(jù)庫(kù)里搜索，就可以了解到。我想我現(xiàn)在有了目標(biāo)，我想像物理學(xué)家一樣去觀察這個(gè)世界，去試著理解它們所隱藏的秘密，這就是我的科學(xué)夢(mèng)。
