尊敬的张校长，尊敬的各位来宾，今天是我非常兴奋的一天，我是上海人。所以能够在上海跟各位同学一起讨论一下我一生最喜欢的，科学是怎么来的，科学跟自然界的关系是什么？今天来跟大家讨论一下，我们怎么样可以了解一些天跟天之间的语言，从这个了解来解对物质的道。我从400年开始讲起，要讲的是四个小题目，第一个望远镜的发明，一个是中国古代的天体物理，然后是20世纪的物理发展，然后是21世纪的背景。
望远镜的发明
400多年前，1608年的秋天，在欧洲传播着一条关于望远镜的新闻。不久伽利略就发表了他划时代的著作“星际信使”。伽利略说，“在10个月之前，有一条消息传到我的耳朵，说有一位叫Fleming（今荷兰，比利时之间）地区的人建造了一种小望远镜，利用这种望远镜可视物体，虽然位于离眼睛比较远的距离，仍然可以被清晰的观察到，好象它就在眼前。”伽利略知道这个消息，但是望远镜是一个秘密，因为望远镜发明以后，给每个政府都会作为间谍使用。伽利略听说它有两个镜头，然后他自己磨，伽利略自己做的望远镜，比最开始的望远镜好了差不多十几倍。这是伽利略当时做的望远镜，现在在意大利的弗罗伦萨博物馆。
在1610年，他看了木星，这是他当时自己的记录，我们看到从1月7日在同年一个星期他的观察和了解。这是一个惊人的发现。而对现在的科学，对人类的知识这是一个了不起的大事。他看到1月7日木星的右边和左边有三个亮的小星。那个时候大家不知道和木星有什么关系，第二天发现都跑到右边了。到1月10日，发现两个到左边了，到1月11日又是两个，但是大小不一样了。到12日发现又有两个，但是右边也有了一个。到1月13日，他发现了有四个。他就了解到，这些小星是木星的卫星，是绕着木星走的。一直到最近我们才发现了第五个。这是一个非常了不起的非常大的发现。影响了400年前到今天，也影响到今后的几百乃至几千年的科学发展。
1591年伽利略已经是非常有名了，他提出“惯性质量和引力质量等价”，建立了理论的基础。刚刚讲到木星的四颗卫星，在1932 年，伽利略举他一生之大成写了一本书叫《对话》，写出了他对科学、物理全部的观念。1633年6月12日伽利略被关起来了，在教皇的命令下，不准演讲、教导、和朋友讨论学术。四年他的眼睛瞎了，五年后病逝。同年，也就是1642年12月25日，牛顿诞生了。两年之后，崇祯自尽，明朝灭亡。这里告诉我们这个时间段是什么？
第一伽利略的伟大，可是统治阶层不允许他做，他后来非常的惨。可是假如说那个时候罗马教皇的政府力量可以把全部的欧洲人都统一起来，牛顿诞生以后也没有用的，但是他仅仅是统治了欧洲中部的地区。罗马教皇的势力是源源不及中国古时候的帝王的势力的，为什么中国没有近代科学，就是因为当时统治者没有全部统治欧洲，英国不在罗马教皇统治之下，所以近代科学得以发展，牛顿才得以发展。这是1991年中国人民邮政的一个纪念伽利略第一个重要的发现的邮票和纪念封，这是我设计的。这是1993年5月8日，梵蒂冈教皇要平反伽利略，向全球科学家道歉。这个教皇的名字叫约翰·保罗二世，他向全世界科学家道歉，承认错误。他讲完了以后，我代表全球的科学家发言。我是这样说的，当时宗教统治控制科学是错误的，他不准伽利略自由的研究，但是从科学的方法来讲，400年前的教皇只有一个是对的，就是所有东西都绕着地球在转，那个时候伽利略认为这个不对，他认为是小的围着大的转的。而我们现在来看，地球绕着太阳转，月亮绕着地球转是对的。
中国古代的天体物理
为什么中国没有近代科学，这有两个问题，中国没有近代的科学，跟中国没有科学这是不一样的。中国从古代开始很有科学。可是近代科学的发展，是一个不得了的发展，而这个在欧洲的话，假如说罗马教皇是完全统一欧洲的话，你就是有伽利略也没有近代科学。而中国的明朝是最保守的，而且明末清来，整个近代科学也是没有的。我们来看看中国古代的科学。在天体物理学当中有两个非常重要的概念，一个是新星，一个是超新星，新星的量度大概是太阳亮度的几万倍，超新星的亮度是太阳亮度的百万万倍。这两个发现都是在中国发现的。这是最早发现新星，这是公元前13世纪，在商朝，这是甲骨文上的发现，他发现一个新的大星，我们看到这个是新字，你看这个字，我们看到是和现在的新字是非常相象的，这个图一下子就把这个意思讲出来了，这个是很大这个星，本来是三个方块，但是他的大小不一样，凭感觉他有点像闪一点的感觉，所以他是一个艺术品，就是新大星的意思。这是科学的大发现，但是这个大发现是艺术上的大成功。
超新星的发现是在宋朝，这个写得很清楚，他是在白天有星亮起来了，说大如鸡蛋，他每天记录他的亮度，差不多记录了一年，然后我们根据他的状况画出来，包括他的亮度的改变，这也是中国的发现。而且详细的记录了。这两个发现，告诉我们中国从商朝开始发现，而且记录的是非常详细的。
《周礼》上写到“以苍璧礼天，以黄琮礼地”。我们说天是圆的，地是方的。可是为什么这两个都有洞，天有洞，地是放的中间还有一个圆圆的洞，为什么是这样的。这个是没有解释的。第三个也是和璧很像的，这个叫璇玑，他是三面的，中间也是圆的。这个大家可以查一下。璇玑，璇是美玉的意思，玑是精远的意思。直径八尺，圆周二丈五尺强，他当时是一个天文仪器。我自己想了一下恩，为什么有这样的记载。我们老祖宗的文化和西方文化的发展是不一样的。所有西方古老文化都是在海洋边的，所以埃及尼罗河，希腊的航海，我知道唯一的古老的文化不是海洋文化的，就是炎黄文化，是大陆文化。唯一的古老文化到现在还活着也是炎黄文化，也是大陆的。所以大陆文化和海洋文化有很大的区别。我们看天空，我们想象一下，假如说是在黄土平原，这张图是我自己在十年前记录的一张图片。大陆的文化并不航海，他往天上看，他是要知道这个星是怎么走的，他发现所有的星都在转着，可是有一点是不动的。我相信璇玑和定这一点是很有关系的。而且这是每天晚上都是这样的。所以我假设璇玑是要找这一个点的位置，这是一个假设。
假设这样的话，就可以了解了，它是一个圆盘式的，是一个长的，圆盘式的凹孔。我们想象一下，这个是八尺，他有一些凹口，这些地方根据星位，有的凹口是很宽的，我觉得这个是有意义的。我们再看一下，他要定三个星位，这三个星是要相当亮的，然后每天晚上，他把三个星定位，然后再转。中间就是他要找的位置。中间的位置，我相信他是用的一个长的管子，这个管子在中轴线是最理想的，因为他中间是空，你找一个木的管子固定在里面。对应三个位置，每天晚上把正极的位置定住，如果说微孔直径为2mm的话，那么正极角为可定小于0.013度。我们再看一下璇玑，我们看到在周商的时候就开始研究天文历史，在商末的时候，
现在正极的位置是北极星，它有一个规则，是两万五千年一周。所以我现在就问自己，什么时候在正极的位置也有一颗相当重要的星，同时旁边要有三颗大星。我们看到刚好是紫薇星，我们把这个位置推到5000年前的位置。在公元前2700年左右，那个时候的紫薇星就在这里，所以呢，刚好有三个大星。一个是北斗星，一个是紫薇星。所以很可能定极位置就是这个。那么在公元前2700年的时候，我们中国的天文学已经非常发达了。
紫薇星在中国非常的重要，一直要研究紫薇星，如果说我前面讲的这个是对的话，那也可以解释，为什么帝王的每一个朝代都非常的注意紫薇星。在4700年前左右，中国的天文学就已经非常发达了。
培根说人类文化史最重要的三大发明，就是印刷、指南针、火药，当时培根以为这些是发明于欧洲的，但是我们都知道，这是中国发明的。可是望远镜的发明是在欧洲，幸而四百年前天主教教皇的控制仅限于欧洲大陆中部，由伽利略到牛顿，开始了近代物理的发展。这里都是可以思考的，为什么中国没有近代科学，可是我们说，为什么西方有近代科学，这些因素有一些是社会的改变，有一些是很偶然的。
十七世纪是伽利略、牛顿，十八、十九世纪安培发现电能生磁，法拉第发现磁能生电。
20世纪的物理发展
第三，我讲一下20世纪的发展。20世纪物理的发展，主要是相对论，量子力学和对核能的了解。这里有两位非常著名的人物，一个是爱因斯坦，一个是费米。在1939年8月2日爱因斯坦给罗斯福总统的信中是这样讲的，他说先生，我刚刚收到了费米和吉拉德最近所做的工作的予印本，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，如果必要的话，政府方面必须采取迅速的行动。
我知道德国占领捷克斯洛伐克后，现已停止了出售捷克斯洛伐克的铀。她之所以采取这一及早的做法，或许可能的理解是因为德国副国务卿的儿子，冯威扎克，就职于柏林凯撒·威尔汉姆研究所，该研究所现在已经在重复做美国研究铀的工作。
1942年12月2日，康普敦通过康南特（美国当时总统的科学顾问，科技部部长）给罗斯福总统通电话。康普敦说，意大利航海家刚刚抵达了新世界。康南特问说，本地人的反应如何，康普顿回答说非常友善。因为这个时候美国已经参加世界大战，费米系意籍，意美是敌国，费米属于“敌对的外国人”，所以这个电话非常的简要。
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，太阳是一个非常庞大的氢反应堆。1942年12月2日，费米带领一个科学家队伍，第一次直接产生人类可控制的核能，不通过太阳。这是第一次我们人类可以制造我们的能量，而且不依靠太阳。这是一个巨大的转变。
我记得40年以前，我做Fermi老师研究生的时候，老师每星期都花半个整天和我单独讨论，他的训练是，让学生对一切物理问题都可以独立思考，找到答案。我这里讲一点我自己的经历，虽然说我那个时候最有兴趣的是粒子物理，有一天Fermi问我太阳中心的温度是多少？我说大概一千万度吧，他说你有没有自己演算过，我说“没有，因为这个计算比较复杂”。他说“一定要经过自己的思考和估计，才能接受别人的结论”。
太阳内部的温度（T）分布与亮度（L）分布方程式算起来是很麻烦的。那个时候我们算尺是很重要的，现在大家可能不知道算尺是什么，现在大家都用计算机了。算尺两边是对等的，他可以把乘法和除法换成加减法，当时我们做了一个非常大的算尺。他上边是18Log，下面是6.5Log。
做研究工作不仅要有好的老师，还要好的老师肯一对一的教学生。那个时候Fermi先生非常的忙，因为当时正好是研究原子弹的时候，他对我就像对孩子一样，引导我的兴趣，跟我一起算了半天。整个的研究工作就像生活一样，不仅有兴趣，有意义，也很好玩。这一点大家要了解，真正的最上层的教育是学习一对一的。
104年以前，公元1905年，爱因斯坦写了五篇论文，影响了全球人类的文化，因此四年前联合国决定称2005年是“世界物理年”。
第一篇是测量分子大小的新方法，第二篇是光量子，第三篇是布朗运动，第四篇是狭义相对论，第五篇就是E="MC（2）。今天我要讲的，科学成就对于上一世纪大家都知道的，可能对现在这个世纪，21世纪可能会产生与上世纪同样的甚至更大的影响。"
二十一世纪
这一张是中国澳门的一个图，他上面写的是怎么样的宇宙，他讲宇宙的总能量中只有5%是已知物质的能量，其中95%我们都不了解，其中25%是暗物质的能量，70%是暗能量。现在暗能量也是交大物理系研究的重点。什么叫暗物质，什么是暗能量，我们不知道，但是我们知道它占据了宇宙的95%。我们现在知道的物质是由电子、质子、中子-和极少量的正电子、反质子等等构成。从引力场我们知道暗物质的存在。交大物理系对暗物质的研究要有新的方向，我祝交大成功。
另外是暗能源，最近几年我们通过哈勃太空望远镜发现宇宙不仅在膨胀而且在加速地膨胀，从宇宙膨胀的加速度我们判断有暗能量的存在。我认为之所以有暗能量，是因为天外有天，也就是说我们的宇宙之外可能有很多的宇宙。我们要找到其他的方法来把它抓出来。
最近一篇我的文章，我认为核能也许可以和宇宙中的暗能量相变相连，如果说这个观点对的话，我们通过核能来把暗能量结合起来。通过很高的能量，100Gev把它对撞，它对撞中间有一个真空，这个真空密度突然增加，自由度也突然增减，这一块我们是可以探讨的。这是LHC的ATLAS探测器。暗能量在我们的宇宙当中占据了如此重要的位置，而爱因斯坦是最早提出这个观念的，所以爱因斯坦对21世纪的科学发展的影响，很可能比20世纪更大。了解暗物质，了解暗能量是对今天的研究物理最大的挑战。
1952年，我和杨振宁合作写了两篇统计力学的文章，爱因斯坦请他的助手考夫曼来找我们询问能不能和他一起搞。我们非常的兴奋，我们走到他的办公室。他的桌子上就放着我们的文章，他说我看了这两篇文章，觉得很有意思。他问了我们文章中的格气的细则，他的问题都着重于物理的基本概念，我的回答使他很满意。他说的英语有相当重的德国口音，而且讲得很慢。我们讨论的范围很广泛，讨论了一个多小时。最后他站起来和我握手，并且和我说，祝你未来在物理学中获得成功。我记得他的手大，厚而温暖，对我来讲，这实在是一次最难忘的经历，他的祝福让我深深的感动。
我们讨论就在这张桌子前，三年后，爱因斯坦过世了，这张照片是在他过世之后一两天照的。他的一生就是这样的，这是他住的房子，这个房子也是非常简单的，这是爱因斯坦笑咪咪的样子。他每天从这个地方步行半小时到研究所，每天两点的时候，差不多回去。我们纪念四百年前望远镜的发明，我们纪念100多年前1905年爱因斯坦对物理的贡献。
我们的地球在太阳系是一个不大的行星。我们的太阳在整个银河星云系四千亿颗恒星中也好像不是怎么出奇的星。我们整个银河星云系在整个宇宙中也是非常渺小的。可是，因为有我们发扬炎黄文化的祖先，因为四百年前望远镜的发明，也因为爱因斯坦在我们小小的地球上生活过，我们这颗黄土蓝水的地球就比宇宙的其他部分有特色，有智慧，有人的道德。
谢谢大家。
