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为响应联合国教科文组织庆祝“国际量子科学与技术年”号召,“纪念量子力学百年华诞:历史回顾与未来展望——‘国际量子科技年’国际学术研讨会”于9月20日-21日在南方科技大学隆重举行。本次研讨会由南方科技大学社会科学中心暨社会科学高等研究院主办,中国科学院自然科学史研究所、中国科学院大学国际理论物理中心(亚太地区)协办,汇聚了来自中国、德国、美国、加拿大、日本、丹麦等七个国家的知名物理学家、科学史专家、哲学学者以及相关领域研究人员。与会嘉宾学者共同回顾量子力学百年辉煌历程,不仅探讨了其历史发展路径,分析了其哲学与社会影响,而且展望了未来量子科技的发展方向。
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与会嘉宾学者合影
9月19日,在研讨会开幕前夕,南方科技大学薛其坤校长拨冗会见了与会的主要学者。在20日的开幕式上,中国科学院院士、清华大学理学院前院长朱邦芬,德国科学院院士、德国马普学会地质人类学研究所创所所长、马普学会科学史研究所前所长Jürgen Renn,中国科学院院士、中国科学院大学学术副校长、联合国教科文组织国际理论物理中心(亚太地区)主任吴岳良,中国科学院自然科学史研究所研究员、学术委员会主任、原所长、南开大学双聘教授张柏春,南方科技大学物理系主任、讲席教授卢海舟分别致辞。社会科学中心主任、讲席教授王立新主持开幕式。
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朱邦芬院士为大会发来视频致辞
朱邦芬院士在致辞中阐述了量子革命对人类文明进程的深刻影响。他指出,1925年,德国物理学家海森伯与玻恩、约当共同提出了矩阵力学,开启了量子科学与技术的新纪元。一个世纪之后,量子技术正推动着21世纪最令人振奋的突破,重塑我们对宇宙的理解,并为革命性的技术进步铺平道路。量子力学的发展并非少数天才的灵光乍现,而是集体智慧的结晶。百年的量子历程值得回望,其未来走向亦亟需深入研讨。本次研讨会以“历史回顾与未来展望”为主题,立意甚佳。
朱院士认为,重大的科学突破,既依赖经济基础与科研投入、稳定的社会环境、研究者的个人天赋与奉献,也涉及机遇。然而,还有一个常被忽视的关键因素——科学传统。今天的中国科技与欧美发达国家相比,最大的差距恰恰在于科学文化与传统。
朱院士把科学传统分为“有形传统”与“无形传统”。“有形的科学传统”包括科学技术史、科学家传记、积淀下来的研究方法、形形色色的科研规章,以及各类档案材料;也涵盖那些往往难以在书本或论文中觅得踪影的口述史,它们重现了重大科学发现背后的真实过程。“无形的科学传统”则涵盖科学精神、治学操守、科研诚信与学术规范、成果评价、学术批评与争鸣、技术诀窍等诸多方面。这些潜移默化、约定俗成的惯例与不成文的“规则”,在推动科学进步与杰出人才的涌现过程中发挥着无可替代的重要作用,其意义无论怎样强调都不为过。最后,朱院士希望借助“国际量子科技年”的各项活动以及本次研讨会,把中国近现代科学史的研究向前推进一大步。
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致辞嘉宾:Jürgen Renn院士、吴岳良院士
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致辞嘉宾:张柏春教授、卢海舟教授
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主持人:王立新教授
主旨演讲:回顾百年征程,展望量子新革命
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在“漫长的量子革命”主旨演讲中,Jürgen Renn教授系统回顾了量子革命的不同发展阶段。基于马普学会科学史研究所“量子项目”中的合作研究成果,他展示了对经典物理学极限的探索如何成为了20世纪20年代第一次量子革命的“脚手架”,并指出第二次量子革命——以Clauser, Aspect及Zeilinger的工作为标志可溯源至David Bohm等学者对哥本哈根诠释的挑战。
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吴岳良院士发表的报告题为“量子百年:迈向新量子革命的根本性挑战与概念突破”。在梳理了从量子到宇宙物理领域的主要理论突破与前沿研究之后,他聚焦于统一量子物理与宇宙学这一根本性挑战。吴院士探讨了现代物理学中深刻的概念矛盾——尤其是量子力学(含量子场论)与广义相对论之间旷日持久的冲突。他指出,近年来,引力量子场论与超统一场论的进展为洞悉时空、引力、能量与物质的本质提供了变革性意见,正在重塑我们对宇宙的理解。随着这些理论前沿不断推进,我们处于新一轮量子革命的破晓之际,它将定义即将到来的“量子世纪”。
特邀报告:多维度探索量子科学的历史与哲学内涵
在特邀报告环节中,来自多个国家的学者从物理学史和哲学等多维视角,通过线上和线下分享了量子科学在历史演进与哲学基础方面的前沿研究成果。十三个特邀报告大致可以分为以下六个主题。
主题一:关于早期量子革命的深入讨论
德国汉堡大学的Matthias Schemmel (马深孟)教授,以“探幽早期量子革命的危机深度”为题在现场作报告。他首先回顾了所谓“早期量子革命”的历史,一直回溯至马克斯·普朗克推导黑体辐射定律的努力。基于此前在马普科学史研究所的合作研究,Schemmel指出:唯有当普朗克的结果被置于经典物理学的不同领域并探究其可能含义时,一场“量子危机”才真正得以确认。据此,Schemmel在报告中还进一步提炼出关于科学概念发展路径的更具普遍性的结论:“在物理学乃至整个科学的发展过程中,我们需要经常探索某个领域的新发现与其它不同领域的知识之间的联系。”根据本次研讨会上的其他报告,他认为,这一研究发展路径今天似乎更加清晰。例如,人们可以推测:诠释量子力学所面临的难题,或许正有赖于将量子力学与引力研究领域的深度关联以求得突破。
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Matthias Schemmel 教授
“论‘经典物理学’与量子力学的共生构建”是剑桥大学的Richard Staley教授线上报告的题目。Staley教授认为,“我们对于新物理学发展的理解,往往取决于如何看待被其取代、颠覆甚至重获新生的旧理论。”他的报告探讨了量子力学的兴起催生对经典物理学之新认知的复杂方式——它既常常被视为属于过去的物理学,又在尼尔斯·玻尔的诠释中成为描述日常世界不可或缺的框架。Staley教授没有直接聚焦于1920年代原子新力学的发展,而是通过考察对其陪衬者——“经典理论”的理解的演变来获得新知,探索马克斯·普朗克于1911年索尔维会议首次提出的综合性经典理论概念是如何逐步拓展的。通过分析普朗克与爱因斯坦的对话(这场对话促使爱因斯坦前往柏林任职)、英国物理学家关于传统与现代性的讨论、以及玻尔在战时丹麦对“经典”一词的灵活运用当中所反映的新旧物理学认知的微妙差异,Staley教授展示了第一次世界大战后的国际主义如何使源自德国的概念得以广泛地传播并获得了新内涵。
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右:Richard Staley教授
尼尔斯·玻尔档案馆馆长及哥本哈根大学副教授Christian Joas的线上报告,题为“哥本哈根精神:尼尔斯·玻尔研究所的历史”。1921年揭幕的尼尔斯·玻尔理论物理研究所,是量子力学诞生与发展的核心场域;其所在的城市也因为该理论最著名的诠释“哥本哈根诠释”而闻名世界。1922年尼尔斯·玻尔荣获诺贝尔奖之后,世界各地的物理学家蜂拥而至。他们被一种独特的氛围所吸引——1930年,沃纳·海森伯将其誉为“哥本哈根精神”。Joas的报告简要回顾了二十世纪哥本哈根的物理学史,探讨了该研究所在二战前后取得成功的原因,也努力揭示“哥本哈根精神”的奥秘。
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右上: Christian Joas教授
德州大学-奥斯汀分校的Alberto Martinez教授在线上为研讨会作了题为“量子物理先驱之间出人意料的争斗”的报告。Martinez教授指出,量子理论的创立者之间的冲突是如此的激烈、如此的折磨人,以至于有人病倒、有人痛哭失声、有人被迫沉默、有人拒绝继续倾听,更有人因此产生了持续数十年的深深不适或怨恨。Martinez的演讲聚焦于尼尔斯·玻尔、汉斯·克拉默斯、海森伯、薛定谔和爱因斯坦就光子、电子与波动问题展开的种种论战,其中的分歧、冲突与创伤都是被教科书省略了的故事。托马斯·库恩曾说,科学教科书往往掩盖科学革命的存在与作用。基于对相关档案史料的深入挖掘,并辅以用AI制作的复原历史场景的图片,Martinez教授极为生动地为与会者们呈现了上述物理学革命期间鲜为人知的历史片段。
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Alberto Martinez教授
主题二:对具体理论与实验贡献的深入分析
西湖大学的吴从军教授报告了“王守竞对早期量子化学的贡献”。王守竞是迄今所知唯一一位在早期量子力学发展中作出重大贡献的中国物理学家。吴教授介绍了王守竞两项具有代表性的工作:(一)采用代数方法(即以矩阵力学而非薛定谔的波动力学微分方程)求解出不对称陀螺分子的转动能级,该成果日后成为分子光谱研究中的经典范例;(二)基于量子力学开创性地推导出两个距离较远的原子间的范德瓦耳斯势,推导出其正确衰减幂次1/r⁶。
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吴从军教授
麻省理工学院教授David Kaiser的线上报告,题为“量子世纪掠影:从好奇的嬉皮士到贝尔不等式的别致验证”。他认为,2025年量子力学百年华诞,为我们回顾其历史、审视那些核心概念如何被提出、争论、检验并最终被接纳提供了契机。量子理论最核心的概念要素之一是“纠缠”,如今它已成为量子信息科学与技术这一新兴领域的关键资源。然而,量子纠缠的历史,以及物理学家为厘清纠缠究竟是世界的真实特征还是仅仅是一个诱人假设所付出的努力,远非一目了然。Kaiser在报告中讲述了一群性格迥异的物理学家如何在1970年代美国加州反文化的背景之下,与纠缠及约翰·贝尔提出的,现在赫赫有名的不等式展开较量,探讨量子非定域性与相对论之间的微妙互动。他还强调指出,近来,追溯贝尔不等式实验验证的历史又催生了旨在关闭一系列“漏洞”的新颖别致的检测,其中包括最近由美国团队与维也纳大学联合开展的“宇宙贝尔”实验。这些实验在提供量子纠缠有力证据的同时,也比以往更严格地限制了某些基于格外隐秘之漏洞的替代性模型。
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右上:David Kaiser教授
主题三:关于量子革命在苏联和中国的影响
在题为“变革社会中的革命性科学:量子力学与苏联物理学”的报告中,加拿大不列颠哥伦比亚大学的Alexei Kojevnikov教授指出,20世纪初现代科学发生的重大概念革命与同一时期席卷多国的政治、社会大变革互相影响,它们并行展开,但彼此之间又充满了张力与深刻的矛盾。在革命最为激进的俄国,科学的声望被推向史无前例的高度,但不同科学世界观及其哲学立场之间的论战亦随之白热化。在Kojevnikov教授看来,量子力学似乎同时具有这两个对立的方面:一方面,它为在原子和分子的微观层面描述自然提供了全新的革命性方式;另一方面,它又挑战了许多被视为科学本质的关键概念,且常常被包裹在更易于与右翼保守政治共鸣、而非与革命的意识形态相契合的哲学思想之中。Kojevnikov教授的研究向我们展示,早期苏联年轻一代的物理学家,一方面以巨大热情为量子力学这一新兴理论作出了重要贡献;另一方面,为了应对主要来自固守“经典”物理世界观的物理学家们的哲学批评,他们也试图以一种哲学语言和诠释重新包装量子物理,使之在革命的苏联社会与政权中更具吸引力、更容易被接受。
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Alexei Kojevnikov教授
中国科学院自然科学史研究所文恒副研究员作了题为“周昌寿与量子物理学在中国的早期介绍”的报告,他与南方科技大学胡大年教授合作,在该报告中考察了量子理论从日本引入中国的历程。在普朗克提出能量子的概念约二十年之后,“量子”这一中文术语始现于中国。现代物理学在当时的中国尚处发展的萌芽阶段,几乎无人能领会该思想的革命性意义。最早接触量子理论并主导其引介工作的,是负笈海外(尤其是日本)的中国留学生。周昌寿便是其中的先驱——他于1906年赴日求学,1920年毕业于东京帝国大学物理系,关于新量子物理的撰述颇丰。其著述显示出他曾广泛涉猎西方原始科学文献,对量子理论的早期发展及截至1910年代中期欧洲学界的相关讨论形成了扎实而系统的认识。虽然周昌寿并未在量子物理领域从事原创性研究,但他是迄今所知第一位在国内积极传播量子物理的中国物理学家。
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左:文恒副研究员 右:胡大年教授
主题四:女性物理学家的贡献
关于女性物理学家对苏联早期物理学发展的贡献,Alexei Kojevnikov教授在他的报告的前半部分作了简短的介绍。美-法联姻的著名物理学家伉俪Bryce DeWitt和Cécile DeWitt-Morette的女儿Christiane DeWitt也应邀在线上参会。结合许多珍贵的老照片,DeWitt女士深情地回忆和叙述了其母亲的传奇科学生涯。
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Cécile DeWitt-Morette
她的母亲,原名Cécile Morette,出生于一个显赫的法国家庭。1944年6月6日盟军对诺曼底的大轰炸,不仅摧毁了她的家园,而且夺去了她大部分家人的生命,而她自己只是因为恰好离家去巴黎参加硕士学位考试才幸免于难。此后不久,她成为了弗雷德里克·约里奥-居里的研究助手。与英国物理学家狄拉克的谈话让她深刻意识到了法国在量子物理理论教学和研究方面的滞后,促使她决心赴薛定谔在爱尔兰创办的都柏林高等研究院(DIAS)留学。在当时任教于DIAS的中国理论物理学家彭桓武的热情指导下,Cécile顺利完成了她的博士论文。日复一日的授受与叩问,也让师生二人互生情愫。虽然Cécile真诚地爱恋着彭桓武并确实准备与他共谐连理,但是当彭桓武1947年决意返回中国时,她犹豫了:作为一位不懂中文的西方人前往一个陌生且正处于战乱之中的国度,她担心自己会成为彭桓武的累赘;而且可能无法经常返回法国的前景也令其惴惴不安。最终,她放弃了已先行返华的彭桓武为她预订好的前往香港的船票,从此二人天各一方,直至1980年代才在北京重逢。与彭桓武分别之后,Cécile曾先后受邀赴哥本哈根的玻尔研究所和普林斯顿高等研究院访问,结识了众多闻名世界的物理学家。她自己后来一直在美国任教,最终成为德州大学奥斯汀分校的冠名教授。她最为人所称道的成就,是在法国阿尔卑斯山创建了“莱苏什物理学校(Les Houches School of Physics)”,从而为20世纪下半叶的物理学发展作出了巨大贡献。至少有45位诺贝尔物理学奖获得者和1位菲尔兹奖章获得者,在获奖之前曾经在该校研习或访问过。
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左上:Christiane DeWitt女士
主题五:量子物理发展史的跨国研究
日本京都大学伊藤憲二教授的报告题目是“走向量子物理学的全球史”。伊藤教授在发言中介绍了他正在用日语撰写的量子物理学史专著项目。与已在日本出版的多部量子力学史著作不同,伊藤计划走一条截然不同的路径。他寻求跳出耳熟能详的革命史观和欧洲中心论叙事,该叙事聚焦于1925—1926年间在欧洲发生的决定性变革——其间确立了量子力学的理论形式及其随后向世界各地的传播。这种传统叙事将量子物理史简化为少数"天才"凭借其非凡的能力改变科学与世界的英雄史诗。与此相异,伊藤提出了一个围绕三个主题的长期叙事框架:首先,他想通过粒子化与场域化这两种自然现象描述模式之间的互动去审视量子物理的发展。其次,他认为量子物理学史应该是一个“思想集体”(Denkkollektiv)的历史,这个集体不仅限于“科学共同体”,而应该是囊括了印度、美国、日本等多地物理学家、其他学科的科学家、工程师、哲学家、政治家、公众参与者,乃至核装置与科研机构等非人的实体。第三,他将思想集体的思维过程延伸到狭义的科研活动之外,把量子物理学的发展视为现代世界大历史演进的有机组成部分。通过摒弃“影响”和“冲击”等单向或双向作用的表述,伊藤致力于将科学动力与社会动态编入一幅统一的历史图景。
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伊藤憲二教授
加州州立理工大学普莫娜分校王作跃教授在线上发言,其报告题目为“开放科学的重要性:从量子革命到气候变化的跨国科学史探索”。他探讨了跨国互动在开放科学发展中的关键作用,其案例的时间跨度从20世纪初的量子革命,延伸至近期围绕气候变化与核武器管控等全球问题所展开的研究与政策制定。除了国家主导的科学外交外,王教授还强调了非政府科学家与科学机构(如华裔美国科学家以及尼尔斯·玻尔研究所)在推动国际科技交流的过程中所发挥的重要作用。
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右下:王作跃教授
主题六:量子物理与怀特海和莱布尼茨的哲学思想
北师香港浸会大学的郭海鹏教授以“量子力学百年省思与怀特海(Whitehead)过程哲学”为题,回溯了与量子理论几乎同时诞生的怀特海过程哲学(1925–1929)。郭教授希望展示怀特海过程哲学以事件、关系性和创造性进展为核心的本体论,如何预期了量子力学的关键洞见;反过来,一个世纪以来的量子实验与诠释努力也经验性地印证了怀特海对实体形而上学的批判,以及他对因果性的激进重构:因果性是内在或然性和交易性的。展望未来,郭教授认为,在基础性争论中常被忽视的怀特海之“有机实在论”可以为量子引力、意识研究等新兴范式提供统一的语言。因此,郭教授号召人们利用量子百年华诞这个契机,以过程哲学思想重新想象量子的基础:既衔接过去未解之问,也通往未来跨学科的前沿。
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左:郭海鹏教授 右:胡晓倩博士
香港中文大学(深圳)的胡晓倩博士在题为“莱布尼茨与量子力学——个体性的跨世纪反思”的报告中,探讨了莱布尼茨“不可分辨者的同一性原则”(PII)与量子力学挑战之间的复杂互动。PII认为,自然界中不存在完全不可分辨、缺乏内在差异的实体。然而,量子力学对PII的有效性提出了质疑,因纠缠态中的量子粒子往往共享所有内在与状态属性,甚至最弱形式的PII亦不成立。在简述形而上学方案与关系进路之争,以及外尔与马根瑙的哲学论战后,胡博士指出,量子力学中结构主义与实体论形而上学的冲突,揭示了个体性与关系性问题的深层根源。她认为,量子力学不仅暴露了PII的适用边界,迫使我们重新思考个体性的内涵,还凸显了探讨量子纠缠哲学后果、物理学中关系的角色及数学结构本体论基础的重要性。同时,这也彰显了莱布尼茨思想在现代哲学中的持续影响力。
9月21日,在中国科学院自然科学史研究所刘金岩研究员作总结发言后,研讨会顺利闭幕。
本次会议汇聚世界多国的知名专家和学者,围绕量子力学的百年历程与未来趋势开展了跨学科、跨文化的深度对话,在物理学、物理学史与物理哲学的维度均取得了丰富的交流成果。
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刘金岩研究员
人文视角下的科学沉思:话剧《哥本哈根》
作为会议的重要环节,9月20日晚,南方科技大学学生社团季风剧社为与会学者和全校师生上演了世界著名的科学史话剧《哥本哈根》,以艺术形式呼应本次会议的主题。该剧探讨了科学发现与道德责任的关系,为学术会议增添了人文色彩,引发了观众对科学伦理的深入思考。剧社同学们的精彩演出与富有创意的改编,受到了在现场观剧、参加研讨会的中外籍物理学家和物理学史专家的高度称赞,并且已经有兄弟院校的著名中国物理学家提出邀请该剧组外出巡演。
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