本文是2008年10月12日李政说念先生在东说念主民大礼堂举行的“挂牵千里镜发明400周年科学各人文告会”上的文告亚洲色图 中文字幕，原题目为《以天之语，解物之说念》。文章为挂牵伽利略运转用千里镜不雅测天体400周年而作，总结了千里镜的发明、中国古代的天体物理、20世纪物理学的发展和21世纪物理学的出路。
今天我讲的题目是《以天之语，解物之说念》。共有四个部分∶（1）千里镜的发明；（2）中国古代的天体物理；（3）20世纪物理学的发展；（4）21世纪物理学的出路。
01 千里镜的发明
民众知说念，千里镜发明还是有400年了。1608年秋天在欧洲传播着一个音尘，说有东说念主发明了千里镜。不久伽利略就发表了他划时间的著述“星际信使”（Sidereus Nuncius）。他说：“10个月之前，有一条音尘传到我的耳朵，说有一位Fleming地区（今荷兰、比利时）的东说念主制造了一种小千里镜。应用这种千里镜，可以来看物体，诚然物体离眼睛较远，但仍然能被理会地看到，好像它就在目下⋯⋯”于是伽利略也制造了一架千里镜，如图1所示，即是伽利略制造和使用过的千里镜。那时上帝教招供的说法是一切星体都是围绕着地球在动弹，地球是中心。然而伽利略用他我方制造的千里镜不雅看木星，却得出了不同的论断。1610年1月7日，伽利略在不雅察时，发现木星右边有一个小星，左边有两个小星，见图2；第二天看就形成右边有三个小星，左边莫得小星；再过两天看，右边小行星不见了，左边却有两个小暗星；再过一天，左边的一个小暗星变大了；又过一天，系数的小暗星都不见了，形成右边一个小星，左边二个小星。再过一天（1月13日）木星两旁的小星阵式又有大变，成为右三左一！字据这七天的不雅察成果，伽利略推断这些小星都是木星的“月亮”，即是说木星有四个月亮，而这些木星的月亮都是绕着木星转，而不是绕着地球转！这即是说，并不是一切星辰都围绕着地球转，推翻了那时上帝教的造作说法。
图1 伽利略使用过的千里镜，现珍爱谨防大利佛罗伦萨（Florence）的物理博物馆内（Alinari照相）
图2 伽利略对“天之语”的初步“解语”
伽利略的首要发现还有，1591年提议惯性质地和引力质地等价、1609年以后发现月亮上有山脉和陨石坑以及金星的位相配等。1632年他又发表了遑急的著述“对话”。然而在这之后，1633年，伽利略被罗迅速帝熏陶软禁起来了。在教皇的敕令下，不准他发表论文，不准演讲，不准指挥，不准和一又友接洽学术问题。四年以后，1637年伽利略的眼睛瞎了，五年后1642年1月8日他就过世了。伽利略的去世有可能使处于萌芽情景的近代科学短命，但是就在同庚，也即是1642年12月25日牛顿降生了。由于那时的罗马教皇的势力莫得达到英国，莫得达到全欧洲，使得牛顿能够接替伽利略赓续发展了近代科学，不然欧洲的近代科学势必延伸发展，也很可能中断。而在中国，两年之后，1644年，明朝崇祯天子自裁，明朝沦一火，中国科学的发展停滞，近代科学未得萌芽，更无须说快速发展了。
1991年，为了挂牵伽利略“惯性质地和引力质地等价”实验的遑急发现400周年，中国刊行了挂牵明信片，那是我想到打算的（见图3）。
图3 1991年李政说念想到打算的明信片
1993年梵蒂冈教皇约翰·保罗二世代表上帝教为伽利略翻案并向全球的科学家景歉。那时是由我代表全球的科学家发言（见图4）。我面对教皇说，是地球绕太阳转，如故太阳绕地球转，这两个说法都可以。因为这是相对论。在伽利略时间，东说念主们还不解白这个旨趣。不合的是教皇强逼伽利略搁置我方的不雅点，强逼伽利略不可讲学并将他软禁。目前能为他翻案，我感到很欢快。
图4 1993年5月8日梵蒂冈（Vatican）教皇约翰·保罗二世（John Paul Ⅱ）为伽利略翻案，向全球科学家景歉，李政说念代表全球科学家发言
中国古代的天体物理
在各式不同的天体星辰中，有两类星辰最为超过。一类是“新星”；另一类是“超新星”。新星的亮度梗概是太阳亮度的几万倍，超新星的亮度是太阳的百万万倍。新星和超新星都是中国最早发现的。发现新星是在公元前13世纪，这在一派甲骨上有记录（见图5）。这片甲骨上刻有“新大星并火”几个字，上头记录说，某月的第7日傍晚月亮出来的时候，发现了新大星。践诺上还有另一派甲骨，说两天以后这个星就散失了。超新星的最早发现也在中国，是在宋朝仁宗至和元年。记录说，1054年8月7日太空眨眼间出现一颗很亮的星，大如鸡蛋。每天都记录它有多亮，一直记录到1056年7月看不见为止。
图5 刻有“新大星并火”几个字的甲骨
《周礼·春宫·大量伯》说：“以苍璧礼天，以黄琮礼地”。苍璧是什么？黄琮是什么？它们都是玉器。苍璧是圆形的亚洲色图 中文字幕，代表天；黄琮是方的，代表地。苍璧是圆的，但中间有一个洞；黄琮是方的，中间也有一个园洞。为什么礼天的苍璧和礼地的黄琮这两件周代的玉器中间都有园洞呢？还有一件商周时期的玉器叫璇玑（见图6），字据《书·舜典》记录：“璇好意思玉也，玑为转远，径八尺，圆周二丈五尺强，玉者正天文之器。”正本，璇玑是一架遍及的天文仪器。然而本日看到的璇玑是商周的遗物，直径仅约30厘米驾御，想来这架商周前的巨大天文仪器，到了商周时间还是减弱成为记号性的玉器了。
图6 以苍璧礼天，以黄琮礼地
在线看a片然而商周前的璇玑，径八尺，那是什么样的天文仪器呢？如何用来不雅察，又不雅察什么呢？中华英才的文化是炎黄文化，是大陆型文化，与其他文化源流不同。可以联想，五千多年前咱们的祖宗，每天夜间仰不雅星辰，一定会注重到系数星辰均在动弹，每十二时辰动弹一周。而这动弹有一个轴心它的位置是“正极”。我的假设是，商周前的“王者正天文之器”的“璇玑”是用来定“正极”的一架巨大天文仪器，（见图7）。这台“璇玑”有一直径约八尺的转盘。盘周有三个凹口，用来深信三个不同星座的位置，随天而转。转盘的轴是一长约20尺的竹管，内取微孔，以定正极之位。假设微孔直径约2毫米，则所测定的正极角位的精准度可达0.013°。为了固定这个竹管，在它的外面包以大石块。这长长的“石柱”就演形成其后的“琮”，而这大转盘则演变为其后的“璧”和“璇玑”。
图7 假设用“璇玑”来定“正极”的天文仪器
然而地球的自转轴是在进动的，其进动周期约为二万五千年。目前正极的位置恰好是北极星（见图8）。然而商周前就皆备不同了。另一个条目是，转盘三个凹口必须各对着一个较大的星。什么年代有较大的，各相距离约120°的星而“璇玑”也正值能够定位在正极地方呢？从天文历中，咱们可以查到，能合适这些条目的，梗概是公元前2700年。那时候紫薇星的右枢正值在目前北极的位置，比目前的北极星离正极还更近一丝。周围刚好有三颗较亮的大星对着凹口，它们是紫薇星座的“少宰”、“上辅”和北斗星座的“摇光”，刚好即是这三个位置（见图9）。假如这个主义是对的，就示意说，在公元前2700年，咱们的祖宗还是有天文仪器可以把那时正极星的位置定位到约0.013°的精准度而紫薇星恰是那时候的正极，这即是为什么紫薇星座自古以来，一直被以为跟君主和国度的兴一火相干系的原因。这梗概是公元前2700年，离目前约4700年时的情形，也可能是炎黄文化源流运转的时间。咱们目前看紫薇星座，就很丢丑出它有什么遑急性。
图8 目前北极星近邻的星图
图9 4700年往时的北极星是紫薇星
太阳黑子的不雅测，古代中国亦然最初的。据李约瑟著《中国之科学与时髦》一书称：欧洲东说念主因为有天体完好的观念，就不注重天体景色的权贵事例，比方太阳黑子的发生。在欧洲，不雅测太阳黑子，是由伽利略使用千里镜不雅测而得到的。最初发现是在公元1610年末，这是科学前进的一步。但是，中国太阳黑子的记录就咱们所知是最久而最完备的，比西方要早一千六百多年。那即是公元前28年刘向时期的记录。从那时到公元1638年，中国正史中记录权贵的太阳黑子景色有120次，不包括很多地方志、列传绝顶他出书物所作念的记录在内。太阳的黑班在中国书中被称作“黑气”、“黑子”或“乌”，其大小常被形容如“钱币”。
20世纪物理学的发展
20世纪物理学最遑急的发展是相对论、量子力学和对核能的了解。1905年爱因斯坦发表了5篇论文，其中一篇提议了狭义相对论，接着在20年代出现了量子力学。这都是划时间的发展。
1939年8月2日，爱因斯坦给罗斯福总统写信，指出铀元素不久可能成为一种遑急的能源。1942年12月2号，由费米辅导的科学家队伍，初度已毕了东说念主工可舍弃的核能。东说念主类初度可以不依靠太阳而得到能量。那时芝加哥大学康普敦讲解从芝加哥大学打电话给总统科学督察人康南特，用朦胧的言语通报了核响应堆实验得手的音尘。康普顿说:“意大利帆海家刚抵达了新天下。”康南特问:“土产货东说念主的响应如何？”康普顿回答说:“绝顶友善。”这是因为在1942年的时候，意大利和好意思国在干戈，是以通电话要绝顶小心。康普敦说的意大利帆海家即是指费米，他借了当年哥伦布发现新大陆的故事，讲述核响应堆的运转得手。
火的发现和应用运转了东说念主类的文化。火的能量起首是太阳能，太阳能是核能，太阳本人即是一架遍及的氢核响应堆。1942年12月2日，费米辅导的科学家队伍，初度已毕了东说念主类可舍弃的核能，使东说念主类能够欠亨过太阳而得到能量。这是20世纪的首要科技朝上，亦然东说念主类历史上划时间的科技朝上。
铭记在40年代我作念费米至意的计议生的时候，费米至意每星期都花半天时候跟我用“一双一”的状貌接洽。有一次他问我，知不知说念太阳里面的温度是若干。我说未必是一千万度。他说，你算过吗？我说我莫得算过。他说这不行，一定要我方算。我说筹划太复杂。筹划太阳的温度有两个公式，其中之一需要温度的18次方，另一式需用温度的6.5次方。因此筹划相配笨重。费米说我帮你作念一个专用算尺，可以化简筹划。于是咱们全部最先作了一个大的木头筹划尺（见图10）。筹划尺上的刻度，位于上边的是18Log，下边的是6.5Log。有了这个算尺，我就像用玩物似地把太阳里面的温度算出来了。这件事即是至意对学生的一双一的为人师表，使我终生不忘。
图10 1948年，费米和李政说念手作念的，为筹划主序星里面温度溜达专用筹划尺。上边是18Log，下边是6.5Log
21世纪物理学的出路
上头说过，在103年前，即是公元1905年，爱因斯坦写了五篇论文。这五篇论文影响了全球东说念主类文化的发展，因此三年前纠合国决定1905年为天下物理年。爱因斯坦的第一篇文章是测量分子大小的新法度。第二篇提议了光量子。第三篇是讲布朗畅通。第四篇是狭义相对论。第五篇提议了闻明的质能方程式 E=mc 2。今天我想讲的是，爱因斯坦的科学成就，对21世纪的影响可能会与上世纪疏导，以致更大。
目前咱们知说念，在咱们“大爆炸”（big bang）寰宇中像咱们这么的已知物资的能量只占总能量的5%，此外暗物资的能量占25%，暗能量则占70%。这是很奇怪的。什么是暗物资，咱们不理会，什么是暗能量，咱们也不理会。像咱们这么的物资也即是已知物资，是由电子、质子、中子和极少许的正电子、反质子组成的。暗物资不是咱们这么的物资。通过天体间引力场的测量，可以推理算出，暗物资的能量约是咱们已知物资能量的5倍。不仅如斯，最近几年通过哈勃千里镜发现咱们的寰宇不仅在彭胀，况兼是加快地彭胀。彭胀的原因是因为有负压力。这个负的压力，即是由于有暗能量的缘由，而这负压力是爱因斯坦较早提议来的。这个负压力即是暗能量，它占咱们已知的物资能量的14倍。2004年我发表了一篇论文，探讨暗能量的起首，不雅念是“悠悠忘返”。什么是悠悠忘返呢？我以为，暗能量的存在，很可能确认在咱们的大爆炸寰宇除外，会有更多、更多的寰宇。
2005年我另有一篇论文，是探讨一种强相作用夸克-胶子等离子体的产生和结构。它的不雅念是“核天承接”。我以为在暗能量的负压力下会产生新的物资。这新物资可能和核能承接。最近在好意思国布鲁克黑文实验室，用高能量的金核离子相撞，试图发现这种新物资的存在。好意思国布鲁克黑文国度实验室还是有了很多成果，产生了新的核物资，咱们称它sQGP，即是Strong Interacting Quark-Gluon Plasma（强相互作用夸克-胶子等离子体）。因为夸克模子的核子中也含有负压力，核能也许可以和寰宇中的暗能量相变承接。
爱因斯坦最早提议的负压力——暗能量在咱们寰宇中占据了如斯遑急的地位，是以说爱因斯坦对21世纪科学发展的影响也可能比20世纪更大。了解暗物资，了解暗能量是21世纪物理学濒临的很大挑战，我信赖咱们会得手的。
1952年我和杨振宁合写了两篇统计力学论文。爱因斯坦看过咱们的论文后，请他的助手考夫曼（Bruria Kaufman）来问咱们，是否可以和他全部接洽。咱们到了爱因斯坦的办公室，看到在他的桌子上放着咱们的论文。他说，这两篇论文很有有趣并督察了“格气”的细节。他的问题都把稳于物理的基本不雅念。我的回答使他很安定。他说的英语带有很浓厚的德国口音，讲得较慢。咱们接洽的边界很往常，进行了梗概有一个多小时。临了，他站起来和我持手说:“祝你异日在物理学中得到手利。”我铭记，他的手大、厚而和蔼。对我来说，这真实是一次铭刻的资历。他的道喜使我深深感动。
今天，咱们要挂牵400年前千里镜的发明，咱们也挂牵100多年前爱因斯坦对物理的孝敬，和他五十多年前的过世，咱们更要挂牵伽利略和爱因斯坦一世对东说念主类的孝敬，为科学的献身。咱们的地球在太阳系是一个不大的行星，咱们的太阳在系数这个词星河系四千亿颗恒星中也不怎么荒芜。咱们系数这个词星河系在系数这个词寰宇里面也相配狭窄。然而因为咱们有炎黄文化，有400年前千里镜的发明，因为爱因斯坦和伽利略在咱们小小的地球上生计过，咱们这个黄土蓝水的地球，就比寰宇其他部分有特质，有贤达，有东说念主的说念德。谢谢民众。
补记：
绝顶走时，《物理》杂志剪辑部将我的文章《以天之语，解物之说念》汲取为《岁月留痕——（物理》四十年集萃》中40篇经典作品之一。2008年10月在东说念主民大礼堂，我为挂牵伽利略第一次用千里镜不雅测天体400周年作了文告。这篇文章是在该文告的基础上写稿而成的。
2009岁首，天下实验室主席安东尼诺·皆基基（Antonino Zichichi）博士邀请我想到打算伽利略铜像，我即以伽利略用千里镜第一次不雅察到木星的四个卫星图为主题，画了一个想到打算创意图（如附图1所示）（《以天之语，解物之说念》一文先容了伽利略的这一划时间的科学孝敬）。想到打算图中，伽利略身穿长袍，手持他成就和使用过的千里镜扫视辽远，长袍上雕镂了四排大小点组合，别离代表了木星和它的卫星在不同日子的位置，伽利略铜像宽阔、宏伟，坐落在由闻明文艺报恩各人米纯真琪罗（1475～1564）晚年想到打算的国立圣玛利亚天神与殉说念者大教堂前。这是该教堂成就后约450年历史中唯独的新增泥像。
附图1 李政说念想到打算的伽利略铜像草图
2010年4月28日举行了恢弘的落成典礼，天下实验室主席安东尼诺·皆基基博士独揽庆典，意大利文化部部长卡乘德罗·邦迪（Sandro Bondi）、中国驻意大利大使丁伟等稀客出席典礼（如附图2所示）。丁伟大使为铜像揭幕（如附图3所示），并在致词祝贺中示意，伽利略铜像手脚中国高档科学本事中心送给意大利科学界的礼物，再次展现出中国东说念主民对意大利东说念主民的友好心扉，也体现了中国科技界对意大利同业的尊敬。但愿两国东说念主民以伽利略勇敢、念念考与追求真义的伟大精神为能源，联袂共创东说念主类愈加和平、愈加好意思好的异日。
附图2 出席落成典礼的稀客合影
附图3 丁伟大使为铜像揭幕
21世纪的物理学给咱们带来了极大挑战和机遇。我渴望故国的年青科学家以伽利略为榜样，为科学为东说念主类作出更大更出色的孝敬。
李政说念
2012年2月28日亚洲色图 中文字幕