我的科学梦

    小的时候，经常听到一个问题：你的梦想是什么？有的孩子会回答，我想当警察，去维护社会治安，抓坏人；有的孩子会说，我想当个医生，救死扶伤，拯救生命；也会有人说，想当一名科学家，发明很多很多有趣的东西……最初，听到“科学家”这个词大概是在电视上吧。当时，在我的脑海里，科学家是一个孤僻的怪人，他总是在屋子里摆满了一堆乱七八糟的仪器，废寝忘食地做着研究，就像《环太平洋》里的Dr. Hermann Gottlieb或者《瑞克和莫蒂》里的瑞克外公。他们是一群无所不知的人，可以创作出令人惊讶的道具，甚至是拯救世界的技术。所以，在我看来科学家是离我那么遥远，根本无法碰触。 

    随着年龄的增长和知识的不断积累，渐渐明白小时候的那些科学家的形象是被戏剧化之后的结果，生活中的科学家并不是像电影中那样，无所不知，无所不能。但是，那种孤独的人物形象也许会保留一部分吧。回顾历史会发现，很多科学史上深具影响力的大科学家都喜欢独自工作，例如，艾萨克·牛顿的科学成就，他不仅对经典物理学做出了卓越的贡献，还创造了一种新的数学工具——微积分，他就是以独自工作的一个例子；还有詹姆斯·克拉克·麦克斯韦，他将电和磁的理论统一到了一起建立了麦克斯韦方程组，对物理学的发展做出的重要的贡献，他也偏好一个人工作。这些名垂青史的科学家也是平凡的人，只是他们更有毅力，有天赋，再加上一些机遇就取得了这么伟大的成就。我渐渐觉得，其实科学家也没有那么遥远。 

    时光飞逝，如今我已经是一门中国科学技术大学的研究生了，对于科学家这一身份的理解也有了更深的体会。在科大的学习过程中，每一位上课的老师都是一名优秀的科研工作者，他们虽不及牛顿，麦克斯韦那样伟大，却也用自己的智慧和双手为国家的科研事业努力着。例如中科大的“量子GDP”团队郭光灿，杜江峰，潘建伟，由他们分别领导的三个团队为中国的量子信息方面的研究做出了巨大的贡献，早就了今天中国量子信息技术在世界的先进地位，他们就是令中国人骄傲的科学家们。 

    随着对凝聚态物理的逐渐了解，我渐渐的开始喜欢上了物理学的理论。在学习朗道相变理论，Ising模型以及重整化群方法等理论的过程中，深深地被这些物理模型吸引，比如朗道相变理论里，朗道通过自己的不断研究，找到了相变中的参数——序参量，并提出相变是的核心是对称性破缺的结果，所以我们通过写出序参量的形式，通过一些计算就可以找到临界点，从而研究一些材料的特殊性质和特殊结构。像这种通过方程来表示物体的性质的例子在物理世界非常普遍，任何一个物理模型下的方程的每一项都有着特定的物理意义，是一个方程的灵魂，这也是物理学与数学的最大区别了。而在学习过程中，让我体会更深刻的另一个特点就是近似。物理学中的近似有很多，这些近似大大的简化了我们的计算，并且让我们对材料的性质也有一个良好的把控。在固体物理学中，最重要的三个近似就是：绝热近似；周期势近似；平均场近似。在这三个近似下，我们可以研究晶体材料的结构、性质及二者的关系。这就是科学理论最吸引我的地方了。通过学习这些理论，让我对物质的理解又深了一层，理解了光的波粒二象性，知道为什么天空是蓝色，知道了什么是多普勒效应……发现，其实科学理论离我们并不遥远，它就在我们的日常生活中，只是我们没有去关注它们。现在的我，渴望去了解那些曾经被忽略掉的那部分生活乐趣。 

    有一句话曾被无数次的引用，那就是“天才是百分之一的灵感加百分之九十九的汗水”，虽然我们后来知道，这句话的后半句是“但没有百分之一的灵感，那百分之九十九的汗水也是徒劳的”，但是这并不否定努力在科研生生活中的重要性。我们都知道爱因斯坦为物理学的发展做出了重要的贡献，他成功的解释了光电效应并因此而获得诺贝尔物理学奖。但是，比光电效应影响更加深远的则是他的广义相对论和狭义相对论。在相对论的世界里，爱因斯坦认为只有一个东西是绝对的：光速。所有别的食物都和这最终的速度极限有关。时间和空间被统一起来，成为时空但，当物体的速度渐进光速时，运动着的物体会改变而时间会膨胀，这表明时间和空间不再是刚性的，他们是塑性的，与物体的速度接近光速的程度有关。这一理论成功解释了迈克尔-莫雷的实验结果。 

    最初的狭义相对论用于解释无巨大质量的物体体系，但是爱因斯坦坚信这个理论通过一定的修正后在有大质量物体支配的宇宙中也是成立的，即将狭义相对论推广至广义相对论。这个想法源自一个有趣的演讲，在演讲中爱因斯坦说，“如果有一个人自由地落下，他讲不会感觉到他自身的重量。这使我大吃一惊。正是这个简单的额想法给了我深刻的印象，它激励我研究引力理论”，最终，将引力理论与相对论结合——创立了广义相对论。爱因斯坦创作广义相对论的道路充满了坎坷，他通过理论证明了光在大质量物体附近会发生弯曲，但这一现象却很难从现实中观察到，为此，他自学了很多天文学的理论，并且结识了一些天文学家，希望能够早日观察到这一现象，从而证明他的理论，因为他坚信：未经物理验证的理论是没有什么价值的！ 

    我们现在都知道，爱因斯坦的广义相对论是正确的，这是他的坚持和不断地努力探索造就的智慧结晶。纵观整个广义相对论的发展历程，爱因斯坦自学所需的数学理论，并结合物理模型做出理论预言，然后自学天文学知识及测量原理，亲自参与观察光线在大质量物体附近会弯曲的这一现象。在面临一次次的失败，面对来自其他同行的反对，他依然坚信自己的理论是对的，正式这份坚持，这份信念，造就了今天的广义相对论这一伟大的理论，为我们探索未知的宇宙提供了理论支持。 

    在我逐渐了解了一下理论的发展历程后，我对物理的理论越来越有兴趣，因为你只要用一张纸，一支笔，就可以建立一个物理模型，研究那些现实中难以完成的物理实验，就像量子力学中的“思维实验”那样。整个实验是建立在逻辑的基础上，然后一步步的分析最终得出结论。现在我已经深刻体会到，所谓的科学家，所谓的那些拯救世界的理论，离我们并不遥远，它们就在我的眼前，那些最新的前沿技术，那些新提出的理论模型，我只需要在数据库里搜索，就可以了解到。我想我现在有了目标，我想像物理学家一样去观察这个世界，去试着理解它们所隐藏的秘密，这就是我的科学梦。