一、科学的起源与发展
人类社会形态形成至今到现在只不过几千年的时间，千年一瞬，沧海桑田，我们已经从石器时代进入到了人工智能时代。所以我们完全可以说，科学是人类演变的决定性力量，而向为之进军是人类的天性，好奇心就是我们不断向前的不竭的动力。对此，中国科学院物理研究所研究员、博士生导师曹泽贤教授却有着自己精彩而独到的视角和观点，让我们用掌声有请曹教授。
大家好，我是曹泽贤，来自中国科学院物理研究所。我的本职工作就是学科学、做科学，有时候捎带着也做一些科学传播。今天我想和大家分享的话题是，科学是如何塑造人和人类社会的。在茫茫的宇宙中，有一个非常神奇的三体世界，就是由太阳、地球和月亮所组成的这样的一个体系。这个体系里面的一切都是安排的那什么刚刚好？什么意义上的刚刚好呢？就是刚刚好让我们的地球上出现生命，是那种种类繁多，千姿百态的生命，而且这其中出现了人类。
在很久很久以前，当我们的祖先中的某一只猿猴开始仰望星空的时候，人类就注定会成为一种智慧的生物。不要小瞧当初那么一只猿猴的短暂的仰望星空，那恰恰是正如刘慈欣所说的当生命意识到宇宙奥秘存在的时候，据他最终解开这个奥秘就只有一步之遥了。后来的人会有更多的也开始学着去仰望星空，当仰望星空的人多了以后，最终人类产生了科学。所以我想说，人类配得上科学的发生。我们的科学始于对星空的仰望。我们在对日月星辰的凝视的时候，不光是关注这些物体运动动的规律，它本身也是对光的思考。
从开普勒开始总结出行星运动定律以后，人类的科学就开挂了。中间经过牛顿的万有引力，像拉普拉斯的天体力学，像拉拉格朗日哈密顿雅科米的这个分析力学。接下来又会有索墨菲的所谓的uber麦莎尼克，他也不知道那是怎么回事，他管他叫超力学。紧接着就有max波恩的所谓的atom physic，mechanic就是原子力学。然后就到了1924年，正好是在这之前整整100周年的那一年的五月，那个文章的收稿日期是6月13号，波恩创造了quante mean，就是量子力学这个词。所以说量子力学距今天正好是整整100年。
接下来的一年里面，有了量子力学的矩阵子力学形式，有了量子力学的波动力学形式。在这之前又有了爱因斯坦的相对论。所以说在1928年又有了相对论量子力学方程。到了这个时候，我们可以说这开启了近代科学的全面发展。
二、科学解决吃饭问题
那么科学的意义是什么呢？我觉得科学的首要意义他是解决了我们人类的吃饭问题。我们大家想象一下，在很久以前，我们人类也只是一种很普通的动物。我们也只能像其他的略高等的一些动物一样茹毛饮血。但是我们人类慢慢学会了用火，学会了用工具，最终人类学会了等待与事物产生的农业。
农业虽然让我们的人类多少稳定地吃上了一口饭，但终究在天然的农业社会里面，人类依靠这种刀耕火种，实际上时常还是要忍饥挨饿。那么关于这个自然的天然的农业社会里，人们不得不挨饿这种事情，我想唐朝的这样一首诗是啊是非常准确的写照。所谓的叫春种一粒粟，秋收万颗子，四海无闲田，农夫犹饿死。为什么田种下去了，我们的农夫还会饿死呢？一个很重要的问题就是产量真的实在是太低了。
万幸的是我们人类有科学。到了1909年，我们人类终于学会了合成氨，有了化肥。但是此后又有很多很多的农业科技的发展，终于让我们人类到了今天这样可以免于饥饿，可以让我们人类活得更加有尊严。
到了1944年，一个伟大的物理学家，一个创造量子力学的物理学家薛定谔，给我们阐述了为什么要吃饭的背后的深刻道理。懂了这个道理，作为我们个人，我们大家一定要知道。薛定谔给我们指出的是吃饭就是为了保持我们生命这样的一个高度有序的结构。所以作为个人，请大家记住吃饭不丢人，所以说我们一定要好好吃饭。从社会层面上说，这个科学道理也告诉我们大家，为什么从国家层面上我们一定要坚持民以食为天的原则。
三、科学推动社会进步
好，在从前的这个社会里面，人类的一切活动只能靠我们人类自己。但是我们的人类的能力实在是有限，我们的体力，我们的速度都不是算动物里面最优的。所以说我们人类学会了驯化大型的动物，像牛、马去给我们干活。
但这也还不够，到了1699年，一个法国人阿姆东就率先提出了一个主意，我们能不能够用火，请大家记住，就是烧饭的火用火来替我们人类工作，用火去驱动机械帮我们干活。所以到了18世纪初，人类就发明了蒸汽机，用火去烧开水产生蒸汽，用蒸汽去驱动机器就可以给我们人干活。接下来我们人类就发明了火车，发明了蒸汽机，发明了轮船。大家想象一下火车的发明，那一列火车能够运输的货物，那是我们从前的人想都不敢想的。蒸汽机带来了火车，带来了轮船，但是最重要的是它带来了织布机，让很多很多的人类终于都能够穿上衣服，免了衣不蔽体的尴尬。
到了今天，我们的服装的产量实在是太多了也给我们广大的女性同胞带来了困惑。每天早晨上班的时候，最苦恼的事情就是不知道今天该穿什么。好，我们有了这么神奇的热机，我们一定要关切它背后的道理。那么对这个热机背后道理的深入的思考，就是让卡诺、克拉、百隆、克劳修斯、开尔文这四个K建立了一门深刻的学问，叫热力学。
在1824年，就是这个年轻的卡诺，他率先认识到了是要有一冷一热这两个光源才能够产生驱动力。也就是说热机它不是热机，而是一热一冷机，要一热一冷才能干活。而且他发现了我们这个热机的最深刻的原则，也是我们广大的剥削别人的老板最喜欢的的一个原则。就是凡是不以干活为目的的船越，都可以归结为浪费。这是一句非常深刻的关于大自然的一个物理的原理，懂得这个原理，我们就知道效率最高的这个热机工作的方式，就应该是用卡诺循环。
什么是卡诺循环？我不给大家细讲。但是接下来的克拉博隆老师把克卡诺的刚才那个思想就给画成了这样的一个不规则的四边形。请大家一定要花时间去理解这个平行四边形，因为这个才是真正的科学，会让你见识到科学的强大的威力。就是这个不规则四边形，这个不规四四边形是什么呢？就是卡诺刚才提出的那个效率最高的热机应该工作的模式，我们管它叫卡诺循环，或者说它叫可逆循环。
可逆循环。这是一个理想的过程，是一个完全不存在的过程。可是等一等一个完全不存在的事物，当你能够想到存在这种完全不存在的事物的时候，你已经有了了不起的进步。因为我们回顾一下我们热机是怎么工作的，它是从高温那个地方吸取热量，到低温这个地方放出热量，这中间捎带着给我们干活了。可是现在竟然冒出一个叫可逆的东西。那我可不可以把我这个热机我给它倒过来用，就是说我对着热机干活，或者说给这一套热机我喂它一点电，让他把热量从低温度低的地方给我带到温度高的地方。这样那个温度低的地方会怎么着，它的温度就更低了。于是乎人类学会了制冷。
大家想一下制冷这个事情有多重要。从前的皇上夏天想吃一口冰西瓜，他就得在冬天去凿冰，去放到很深的那个地窖子里储存，夏天才舍得拿出来用。可是在今天我们平常人家里都会有什么，有冰箱，有冰柜，我们都可以吃得上雪糕，就过上了我们的老祖宗说的那种神仙般的日子。
时光来到了1831年，一个书店的学徒工，他叫法拉第。发现了电的磁感应，什么意思呢？就是你在磁场里面拔一个线圈，插插拔拔或者让它转起来的时候，它就能够连续的产生电。这个事情就简单了，把线圈放在磁场里面，用一头毛驴或者流动的水，或者刮起的风，只要带动这个线圈转动起来，它就不停的会给我们产生电。那么有了电，我们人类的生活品质就得到了极大的提高。电不可以不仅可以驱动机械给我们干活，他还能点亮电灯，让我们在晚上有光明。他还可以把我们的声音传到远方，让我们听，让亲人们听到我们的声音，这就是电话。他后来还产生了电影、电视，而这些都极大的改善了我们的人类的文艺生活，所以说甸是非常宝贵的，我们渴望用过上有电的日子，电可以说是一个社会文明的标志。
在上个世纪60年代，我们中国曾经努力实现的一个目标，就是希望我们能够有村级规模的发电水平。可是到了今天，我们的中国已经成了超高压输电的标准制造者，我们甚至希望能够成为整个世界的供电者。将来甚至我会想，我想甚至想说，店本身就是财富。好了，有了电，我们人类的科学研究也就在更加深邃、更加广泛的层次上开展。对带电粒子放电现象以及光的研究就这么一路曲折的发展起来。
结果到上个世纪的二三十年代，确切的说是1924年到1930年这个阶段，有人给我们发展出了一门学问叫量子力学。这屏幕上的这十来个人，就是那些给我们带来了量子力学学问的那些人。量子力学难不难呢？经常有人会问我这个问题，我想说量子力学很难，但是量子力学你能不能学会呢？我也可以负责任的说，你一定能够学会，为什么呢？因为我都能学会，我相信你也一定能够学会。量子力学这门学问是上个世纪的。高不可攀，但他应该在今天这个新世纪，他应该成为我们每一个人的知识标配。
我给大家举个例子，它对我们的社会影响有多大。有了量子学以后，在上世纪三四十年代我们就懂了为什么某些物体是导体，某些物体它是绝缘体。因此也就更好的理解什么叫半导体。半导体这个概念是1910年发现的，但是现在我们有了像量子力学这一类学问的加持，我们关于半导体的研究就突飞猛进。我们有了二极管、三极管，我们把它集成起来有集成电路，然后有了今天所谓的AI这个驱动的社会。这个中间大家注意没有？非常幸运的是，我们中国也能够赶上这个一AI为代表的所谓的工业4.0的时代。我们为什么能做到这一点呢？让我们把目光拉回到1947年的英国的爱丁堡。那年夏天有一个叫黄坤的28岁的中国青年在那留学。
他往那个从德国来的，就是那个量子力学创造者max bo恩教授的桌子上多瞟了一眼，波恩教授的桌子上乱七八糟的堆着很多书手稿。波恩看着这样的一个中国青年，于是就问，怎么着，小伙子对这感兴趣，你有没有想法把我这本书稿给接着完成了？结果黄坤说，行，我试试。于是乎从1947年一直到1954年，黄坤花了七年的时间，终于完成了这本英文版的金格的动力学理论。这本书连伯恩都赞叹，现在应该说这本书是黄的书，这本书是这个领域的经典。今天后来黄坤先生回国，他成为了我们中国半导体事业的奠基人。我们甚至可以这么说，今天的中国之所以我们还有半导体事业，能够赶得上信息时代的发展，多少与当年黄坤先生向波恩的那个桌子上瞟的那一眼，那个是一个开始的时刻。
当然了，今天的这个工业4.0的时代，是各种科学综合到一起来推进我们社会发展的时代。我们会看到有很多很多，这个怎么说呢？应该说是特别复杂的，这样一些技术的出现不停的改，给我们的社会带来改观。比方说各种通讯设备，更高级的太阳能利用的装置，像这种半导体激光，军事上的相控阵雷达等等，这很多。这些东西如果我们要想理解它的工作原理，可能都需要我们有非常深刻的科学知识。
四、科学塑造人格与未来展望
可是我想说，科学的威力不光是体现在刚才我提到的那些衣食住行的方面，科学的最终目的是人类的荣耀。具体到个人，那么科学最迷人的地方就是对人格的塑造。我这里面举了三位科学巨末级的大神像，创造力量子力学的普朗克，统计力学方面大神，不也是应该说是一个怎么说呢？实证实证主义哲学的创始人马赫，像右边的这个法国的科学大神庞加莱等等，这些都是给我们带来了科学的那些科学巨擘。他们的我就觉得说他们的这种风度真的是让人非常着迷，也非常敬仰。
我再给大家举一个例子，这张照片里面左侧的这个人是个英国人，叫迪拉克。1925年仅仅23岁的迪拉克在刚学物理不到两年的时间，就参与了对量子力学之波动，量子力学的矩阵力学形式的创造。在1926年，24岁的迪拉克把自己不用导师问世的情况下，把自己培养成了世界上的第一个量子力学博士。一再过了两年，1928年他自己创立了相对论。量子力学这一个几乎可以说是人类最高水平的一门学问，当然了顺带着也把自己培养成了诺贝尔物理奖的得主，所以说我们大家看看他的神态，当然了右边那个也是后来的量子力学的贡献者费曼，也是个物理学诺贝尔奖得主。但是我们看这个狄拉克的神态，我觉得他真正的体现了一个什么叫恬淡飘逸。
好，这个科学塑造社会的品质，科学也塑造我们个人的气质。今天我们处在这样一个伟大的时代，什么样的时代呢？我把它归结为这是一个技术超越了神话的时代。这也是一个科学沉淀非常丰厚，也在仍然在迅猛发展，并且定义了我们社会生活方方面面的这个时代。
在这样的一个时代里面，一个人哪怕仅仅是为了让自己的生活多少方便一点，你也应该去学一些科学，要掌握一些科学，特别是对于我们青少年来说，你要学科学，而且一定要把科学学到什么，能够用科学甚至创造科学的地步，这样的话你才能成为一个对国家，对促进人类福祉有用的人我特别想说，当一个人真正能够做到用科学对社会做贡献的时候，很可能你的贡献底得上千军万马。我给大家举几个例子，我们看这有三位我们中国的科学家。最左边的这个是钱学森先生，他是个力学专家。可是正是因为有了它，我们的中国才有了最先进的导弹技术和航天技术。钱学森先生对中国的中华民族的贡献是怎么高度评价都不算过分。
中间这位是冯康先生，一位数学家。这是一个能够把微分、差分、变分三个概念糅合到一篇文章里的一个人。而他的。对一个叫做有宣言方法的贡献，那恰恰是今天我们能够实行大基建的学术基础。右边这位王选先生，一个计算机专家，是他让汉字的计算机处理成为了现实，然后才及时的完美的实现了我们中华民族的文化和这个信息时代的融合。我想从他们我们从他们身上我们就能够看出，一个人要想对这个社会做出巨大的贡献，就是一定要在这个时代要掌握最前沿、最先进的科学与技术。所以说我特别想给我们的广大青少年们想说的一句话是，学习学科学不要流于浅薄，我们一定要学深刻，学到抽象的地步。
我要举一个简单的例子，看蜻蜓小鸟，我们人类都特别羡慕蜻蜓小鸟能够飞。经过一代一代人的努力，我们终于做出了飞机，做出了那种很大的大飞机。可是我们念念不忘的还是这种小鸟和蜻蜓的飞行。终于在现在你看我们的科学家已经能够做出了这样的一个铺意的机器，无人的蜻蜓或者说机器蜻蜓。我们看到的是这样的一门非常酷的技术，或者一个非常酷的食物。可是这后面有很多很多的学问，包括物理学的、空气动力学的、材料学的、自动控制的，以及数学等等。那都是一些什么看不见的科学。可是恰恰是这些看不见的科学，以及在幕后那些我们看不到的科学家的劳动，才让我们今天走到了这样一个丰衣足食、住的宽敞、行的迅捷的是生活啊。
我想说，科学是仰望星空的事业，无数的前辈已经为我们做出了卓有成效的努力。那么在今天，仰望星空应该是我们所有人，尤其是我们中华少年们的惯常姿态。因为少年们是科学的未来，也是国家的未来。我衷心祝愿我们的少年朋友们，能够张开你的翅膀，到科学的天空中去翱翔。加油，我在中国科学院等你们。谢谢大家。
