量子磁性_量子磁系基金价值

1.南科大青年学者在量子主成分分析实验研究取得重要进展

2.磁学和磁性材料国家重点实验室的课题

3.给我一份丁肇中的资料

4.叶茂：“芯”之所向，全力以赴

5.世界上还有最聪明的科学家它有什么故事

南科大青年学者在量子主成分分析实验研究取得重要进展

近日，南方 科技 大学量子科学与工程研究院（简称“量子研究院”）、物理系在量子机器学习研究中取得重要进展。量子研究院助理研究员辛涛、副研究员李俊、物理系副教授鲁大为以及合作者之江实验室量子传感研究中心教授董莹联合，在基于核磁共振（NMR）量子计算平台的四量子比特自旋系统上实现了基于参数化量子电路的量子主成分分析算法，研究成果以“Experimental Quantum Principal Component Analysis via Parameterized Quantum Circuits”为题发表在国际著名期刊Physical Review Letters上。

主成分分析(PCA)是机器学习中一种常用且费时的无监督学习算法。这一方法利用正交变换把由线性相关变量表示的观测数据转换为少数几个由线性无关变量表示的数据，线性无关的变量称为主成分。这个算法主要用于发现数据中的基本结构，即数据中变量之间的关系。2014年，Lloyd，Mohseni 和Rebentros 提出了量子主成分分析算法(qPCA)并发表在国际著名期刊Nature Physics，能够指数规模地加快经典主成分分析算法，但是实现该算法需要消耗大量的实验，导致量子主成分分析提出至今仍然缺少实验证明。

图：量子主成分分析实现人脸识别实验流程图

图：经典-量子混合控制方法实验结果，图(a)为目标函数随迭代次数的优化结果，图(b)为实验得出的特征向量与理论特征向量相似度通过迭代不断增大，图(c)实验求出的特征值随迭代不断接近理想特征值，虚线为理论特征值。

为此，研究团队基于参数化量子电路(PQC)，提出了当前实验体系十分友好的量子主成分算法，可以将未知量子态对角化提取其本征值和征矢。PQC通常是由固定门（如受控NOT）和可调门（如量子比特旋转）组成。PQC将目标问题形式化为参数优化问题，并使用量子和经典硬件的混合系统来寻找近似解，已成为当前研究量子问题的热门工具。例如，变分量子本征求解器(VQE)已被用于搜索分子哈密顿量的基态。研究团队进一步将该算法应用在人脸识别问题上, 通过经典-量子混合控制方法对PQC进行迭代优化，在核磁共振量子模拟器实现了小规模的量子版本人脸识别实验。其中目标函数和梯度在量子处理器上测量，参数的存储和更新以及人脸识别在经典计算机上实现。

该创新成果在实验上首次通过参数量子电路的方法实现了量子主成分分析算法，为量子主成分分析的理论和实验应用研究找到了一条新的途径。在该研究成果中，辛涛为第一作者兼通讯作者，物理系博士研究生车良宇为共同第一作者，李俊、鲁大为为共同通讯作者。南科大为论文第一单位。该研究也得到 科技 部、国家自然科学基金委、广东省 科技 厅、深圳市科创委和南方 科技 大学等部门的大力支持。

文章链接：s://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.126.110502

磁学和磁性材料国家重点实验室的课题

课 题名称 编 号 负责人 起止时间 项目类别 1. 磁性隧道结材料、物理及器件研 2002CB610601 韩秀峰

詹文山 2002-2006 3 (a) 2. 自旋电子材料的显微结构表征科学 2002CB610605 成昭华 2002-2006 3 (a) 3. 基于自旋和量子效应的磁和半导体纳米存储与逻辑器件的研究 2006CB932200 韩秀峰 2006-2010 3 (a) 4. 稀土-过渡族金属间化合物的室温巨磁熵变研究 2006CB601101 沈保根 2006-2010 3 (a) 5. 超高压下的新型3d族氧化物的磁输运 2005CB724402 李庆安 2006-2010 3 (b) 6. 磁随机存储器件的基础性研究 KJCX1-SW-07-01 韩秀峰 2002-2006 院创新重大(a) 7. 北京散裂中子源BSNS前期预制研究冯　稷 2005-2007 院创新方向性项目(a) 8. 过渡金属氧化物中的巨磁电阻及其复杂的物理相图的实验研究孙　阳 2005-2007 院论文

专项资金 9. 钙钛矿结构氧化物中的超大磁电阻效应及相关物性孙　阳 2005-2007 百人

（a） 10. 具有高磁场灵敏度的磁性隧道结及其线性输出磁敏传感器的研究 2006DFA01900 韩秀峰 2006-2009 科技部中爱国际合作项目(a) 11. 纳米接触磁电阻材料及其自旋电子输运性质的研究 10274103 韩秀峰 2004-2007 国家基金委中爱国际合作项目(a) 12. 双势垒磁性隧道结的微制备及其自旋晶体管的应用基础研究 50528101 韩秀峰

张曙丰 2006-2008 国家基金委

海外杰出青年基金 (a) 13. 新一代稀土永磁薄膜材料 50331030 成昭华 2004-2007 国家基金委

重点基金 (b) 14. 掺杂Mott绝缘体中自旋-电荷-轨道耦合与奇异电子态研究 10334090 孙继荣 2004-2007 国家基金委

重点基金 (b) 15. 新型磁致伸缩材料的合金化和微观机制研究 50531010 吴光恒 2006-2009 国家基金委

重点基金（b） 16. 无机非金属类磁性材料 50225209 孙继荣 2003-2006 国家基金委

杰出青年基金 (a) 17. 金属磁性材料 50325104 韩秀峰 2004-2007 国家基金委

杰出青年基金 (a) 18. 微小磁性图型纳米磁结构的磁力显微学(MFM)研究 10374110 韩宝善 2004-2006 国家基金委

面上基金 (a) 19. 锰氧化物晶格自旋结构及动力学的中子散射研究 10375088 王芳卫 2004-2006 国家基金委

面上基金 (a) 20. 强制高有序合金磁性材料的研究 50371101 吴光恒 2004-2006 国家基金委

面上基金 (a) 21. 双自旋过滤和自旋极化隧道结的共振隧穿 50371102 赵见高 2004-2006 国家基金委

面上基金 (a) 22. 纳米氧化层原子扩散阻挡势垒的微结构与磁交换作用 50471055 蔡建旺 2005-2007 国家基金委

面上基金 (a) 23. CoNiFeGa四元磁场可控超弹性单晶的研究 50471056 陈京兰 2005-2007 国家基金委

面上基金 (a) 24. 低维受限体系磁性纳米团簇的磁各向异性和磁矩增强效应研究 10474132 成昭华 2005-2007 国家基金委

面上基金 (a) 25. Fe基磁制冷材料磁相变得强场穆斯堡尔谱的研究 10475111 邸乃力 2005-2007 国家基金委

面上基金 (a) 26. 锰氧化物基p-n异质结磁场效应研究 10474133 孙继荣 2005-2007 国家基金委

面上基金 (a) 27. 具有大振荡隧穿磁电阻的磁隧道结的制备及其振荡机制 50471054 朱 涛 2005-2007 国家基金委

面上基金 (a) 28. 半金属及非晶磁性金属复合隧道结的微制备与物理研究 10574156 韩秀峰 2006-2008 国家基金委

面上基金(a) 29. 分子磁体的中子散射和Mn12量子调控的研究 10505029 何伦华 2006-2008 国家基金委

面上基金 (a) 30. 稀土-Fe/Mn基室温大磁熵变材料的磁性和磁热效应研究 50571112 沈保根 2006-2008 国家基金委

面上基金 (a) 31. 马氏体相变中的非均匀原子团簇散射磁电阻研究 50571113 吴光恒 2006-2008 国家基金委

面上基金

给我一份丁肇中的资料

丁肇中(Samuel Chao Chung Ting )（1936年1月27日－），1936年出生，美国实验物理学家。汉族，祖籍山东省日照市涛雒，华裔美国人，现任美国麻省理工学院教授，曾获得16年诺贝尔物理学奖。他曾发现一种新的基本粒子，并以和自己中文姓氏“丁”类似的英文字母“J”将那种新粒子命名为“J粒子”。

生平概述

丁肇中

丁肇中1936年1月27日生于美国密歇根州安娜堡，先后在重庆、南京和青岛上小学。1948年随父母去台湾，又在台中读了一年小学。1949年丁肇中先考入台北成功中学，次年入台湾建国中学，接受严格的教育，他的数学、物理和历史学习成绩优秀。1955年建国中学高中部毕业，考入成功大学机械工程系。1956年转到美国密歇根大学，在物理系和数学系学习，1960年获硕士学位，1962年获物理学博士学位。1963年，他获得福特基金会的奖学金，到瑞士日内瓦欧洲核子研究中心(CERN)工作。1964年起在美国哥伦比亚大学工作。1965年成为纽约哥伦比亚大学讲师。1967年起任麻省理工学院物理学系教授。他是美国科学院院士，研究方向是高能实验粒子物理学，包括量子电动力学、电弱统一理论、量子色动力学的研究。他所领导的马克·杰实验组先后在几个国际实验中心工作。　丁肇中的思维与交流方式极其独特，初次与其交流会让人觉得他思维混乱。但仔细听来就会了解到，他的思维并非混乱，而是他想说的事情过于复杂以至于无法用语言合理表示出来。这点是想必听过他讲座的人都深有体会。

荣誉

由于丁肇中对物理学的贡献，他在16年被授予诺贝尔物理奖，并被美国授予洛仑兹奖，1988年被意大利授予特卡斯佩里科学奖。他是美国国家科学院院士，美国文理科学院院士，苏联科学院外籍院士，中国台北中央研究院院士，巴基斯坦科学院院士。他曾被密歇根大学（18）、香港中文大学（1987）、意大 丁肇中与妻子

利波洛格那大学(1988)和哥伦比亚大学(1990)授予名誉博士学位。他是中国上海交通大学和北京师范大学的名誉教授，是曲阜师范大学、日照职业技术学院名誉校长。17年获美国工程科学学会的埃林金奖章，1988年获意大利陶尔米纳市的金豹优秀奖及意大利布雷西亚市的科学金奖章。2005年世界物理年活动日前在欧洲启动。他领导着来自美、法、德、中等14个国家43所一流大学和科研院所的581名物理学家，在日内瓦建造的世界上能量最大的正负质子对撞机上，探索宇宙中的新物质、反物质。

编辑本段学术思想

科学的重要性　

丁肇中的学术思想的特点是，在科学研究中非常重视实验。　他认为，物理学是在实验与理论紧密相互作用的基础上发展起来的，理论进展的基础在于理论能够解释现有的实验事实，并且还能够预言可以由实验证实的新现象。当物理学中一个实验结果与理论预言相矛盾时，就会发生物理学的革命，并且导致新理论的产生。他根据近四分之一世纪以来物理学的历史和他亲身的经验指出，许多重要实验，例如 K介子衰变中电荷共轭宇称与宇称复合对称性(CP)不守恒的发现，J粒子的发现，以及高温超导体的发现，开辟了物理学中新的研究领域，但这些实验发现都是预先在理论上并没有兴趣的情况下作出的。又如高能加速器实验近年来作出的有关粒子物理的基本发现，除W粒子和Z 粒子外，几乎都是在加速器开始建造时未曾预言过的。他强调，没有一个理能够驳斥实验的结果，反之，如果一个理论与实验观察的事实不符合，那么这个理论就不能存在。他重视科学实验的观点，对科学工作者是很有教益的。

编辑本段主要成就

发现J粒子，获得诺贝尔物理学奖

1965年起，丁肇中领导的实验组在联邦德国汉堡电子同步加速器（束流能量为7.5×109eV）上进行了关于量子电动力学和矢量介子(ρ,ω,φ）的一系列出色的实验工作，其中包括光生矢量介子、矢量介子衰变的研究、矢量为主模型的实验检验、ρ、ω、φ介子光生相位的测量和ρ、ω介子干涉参数的精密测量等，推进了对矢量介子的认识（见介子）。还在实验上证明了量子电动力学的正确性。　12年夏，丁肇中实验组利用美国布鲁克海文国家实验室的3.3×1010eV质子加速器寻找质量在(1.5～5.5)×109eV之间的长寿命中性粒子。　14年，他们发现了一个质量约为质子质量3倍（质量为3.1×109eV）的长寿命中性粒子。在公开发表这个发现时，丁肇中把这个新粒子取名为J粒子，“J”和“丁”字形相近，寓意 丁肇中

这是中国人发现的粒子。与此同时，美国人B.里希特也发现了这种粒子，并取名为ψ粒子。后来(15)人们就把这种粒子叫作J/ψ粒子。J/ψ粒子具有奇特的性质，其寿命值比预料值大5000倍；这表明它有新的内部结构，不能用当时已知的3种味的夸克来解释，而需要引进第四种夸克即粲夸克来解释。J/ψ粒子的发现大大推动了粒子物理学的发展。为此丁肇中和里希特共同获得16年诺贝尔物理奖。　当时，新闻界有一个误会：以为J粒子就是“丁粒子”，是丁肇中以姓氏来命名的。其实，这纯属巧合。丁肇中的本意是，想用这个粒子来纪念他们在探索电磁流性质方面，花了10年时间才获得的这项重要新发现。加之物理文献中习惯用J来表示电磁流，因此，丁肇中便以拉丁字母“J”来命名这个新粒子。

量子电动力学

丁肇中的研究工作以实验粒子物理、量子电动力学及光与物质相互作用为中心。　到目前为止，他在学术上的主要贡献有：(1)反氘核的发现；(2)25年来进行了一系列检验量子电动力学的实验，表明电子、μ子和τ子是半径小于10－16厘米的点粒子；(3)精确研究矢量介子的实验；(4)研究光生矢量介子，证实了光子与矢量介子的相似性；(5)J粒子的发现；(6)μ子对产生的研究；(7)胶子喷注的发现；(8)胶子物理的系统研究；(9)μ子电荷不对称性的精确测量，首次表明标准电弱模型的正确性；(10)在标准模型框架内，证实了宇宙中只存在三代中微子。

热心培养高能物理人才

1981年起，丁肇中组织和领导了一个国际合作组——L3组，准备在欧洲核子中心预计在1988年建成的高能正负电子对撞机LEP上进行高能物理实验，将在质心系能量为1011eV能区中寻找新粒子，特别是电弱理论预言的黑格斯粒子（见黑格斯机制），并研究Z0及其他粒子物理新现象。L3组目前共有包括中国在内的约13个国家近400名物理学家参加。　丁肇中热心培养中国高能物理学人才，经常选拔中国青年科学工作者去他所领导的小组工作。他是中国科学技术大学等校的名誉教授，中国科学院高能物理研究所学术委员会委员。

领导“阿拉法磁谱仪”实验探索反物质

1998年6月2日，美东部时间凌晨6时零9分，发现号航天飞机腾空而起，机内载中、美等国共同研制的“阿拉法磁谱仪 丁肇中

”进行运行实验，此举揭开了人类第一次到太空寻找反物质和暗物质的序幕。　阿拉法磁谱仪实验是一个大型国际合作科学实验项目，实验由丁肇中教授领导，包括美国、中国、意大利、瑞士、德国、芬兰等国家和地区的37个研究机构的物理学家和工程师参加，仅中国参加的科学家和工程师就不下200人，其目的是寻找太空中的反物质和暗物质。　这次在航天飞机上运行的“阿拉法磁谱仪”传回的数据，从接收到的1%数据判断，它工作正常，并出现了预想的反质子，但由于数量太少，尚无法说已经发现了反物质。阿拉法磁谱仪将随航天飞机于本月12日返回地面。下一次将在2002年再一次进入太空，并在太空逗留3—5年，今年下半年将组建阿拉法太空站，第一批组件将于1998年11月20日首次进入太空。

编辑本段趣闻轶事

不放过任一个难题

丁肇中的祖籍是山东省日照市。父亲丁观海、母亲王隽英皆任教于大学。1936年丁观海和已有身孕的妻子王隽英到美国进行学术访问时，王隽英意外早产。这个提前来到人间的婴儿，就是丁肇中。　1948年冬，丁肇中开始接受正规教育。受家庭的影响，他对学习一丝不苟，读书专心致志，遇到疑难问题，便找遍书本，务必得到答案才肯罢休。一次物理老师出了一道思考题，很多同学想了想觉得很难就放弃了，等着老师讲解，丁肇中不是这样，他吃饭想、走路想，别的同学都出去活动了，只有他还 日照市丁肇中祖居

对着那道题苦苦思索，一个小时过去了，两上小时过去了……终于想到了解决问题的方法，他马上跑到图书馆查找资料验证自己的方法是否正确，直到确认自己的解题方法没有错误，他才满意而去。课堂上他聚精会神地听课，不论对自己的答案有没有把握，他总是第一个举手回答老师的提问。课后和同学们讨论问题时，往往要辩论到“甚解”才肯罢休。他的课余时间大部分是在图书馆度过的，很少与同学一起打球、看**。他认为“最浪费不起的是时间”。　由于丁肇中勤奋刻苦，各门功课成绩优良，尤其突出的是数理，这为他实现终身的奋斗目标打下了扎实的基础。

决定当实验物理学家

1956年9月，丁肇中依依不舍地告别了父母赴美国学习。开始了在密歇根大学的艰苦学习。　在大学期间，丁肇中能打破书本的局限去理解物理现象。他认为“作为一 丁肇中在发布会

个科学家，最重要的是不断探寻教科书之外的事物。”　丁肇中经过三年的努力，获得了数学和物理学硕士学位，之后又在密歇根大学物理研究所攻读了两年，提前获得博士学位。他本来想成为一个理论物理学家，但有两件事促使他改变了自己的志向。一件是在研究所中，他虚心向乌伯克·凯斯等学识渊博的名教授请教，他们都非常喜欢这个勤奋的中国学生。乌伦伯克教授告诉他：作一个实验家比理论家有用。另一件是进研究所的第一个夏天，有两位教授正在进行一项暑期实验工作，缺少一名助手，丁肇中应邀参加了实验。从此，他与实验物理结下了不解之缘。

关心祖国科学发展

丁肇中虽然入了美国籍，但他深深地知道他的根在中国。为了祖国高能物理的发展，他不辞辛劳，远涉重洋，多次来大陆从事学术交流和参观访问，介绍国际高能物理的发展，努力促进国际物理学界同中国物理学家合作。在他亲自指导和无微不至地关怀下，从事研究的中国科学工作者有的已经在欧美获得了博士学位。他不仅为中国培养了一批实验物理的科研人才，而且还热心为祖国培养实验物理的研究生而努力奔波。现在他受聘出任中国科技大学名誉教授。丁肇中说：“四千年以来中国在人类自然发展史上有过很多重要贡献，今后一定能做出更大的贡献。我希望在自己能工作的时间内，为中国培养更多的人才。”

学术思想特点

丁肇中的学术思想的特点是，在科学研究中非常重视实验，他认为，物理学是在实验与理论紧密相互作用的基础上发展起来的，理论进展的基础在于理论能够解释现有的实验事实，并且还能够预言可以由实验证实的新现象。当物理学中一个实验结果与理论预言相矛盾时，就会发生物理学的革命，并且导致新理论的产生。他根据近四分之一世纪以来物理学的历史和他亲身的经验指出，许多重要实验，例如K介子衰变中电荷共轭宇称与宇称复合对称性(CP)不守恒的发现，J粒子的发现，以及高温超导体的发现，开辟了物理学中新的研究领域，但这些实验发现都是预先在理论上并没有兴趣的情况下作出的。又如高能加速器实验近年来作出的有关粒子物理的基本发现，除W粒子和Z粒子外，几乎都是在加速器开始建造时未曾预言过的。他强调，没有一个理能够驳斥实验的结果，反之，如果一个理论与实验观察的事实不符合，那么这个理论就不能存在。他重视科学实验的观点，对科学工作者是很有教益的。

编辑本段亲历的几个片段

丁肇中教授是世界著名的实验物理学家。他1936年1月27日生于美国，祖籍中国山东省，中学时代是在台湾度过。1960年丁肇中获硕士学位，1962年获博士学位。1963—1964年在欧洲核研究中心工作，1964 —1967年在美国哥伦比亚大学工作。1967年起任美国麻省理工学院物理系教授，17年 当选为美国科学院院士。 丁肇中在讲话中

在14年，丁肇中与美国科学家里希特各自独立地发现了J/ψ粒子。为此，他们共同获得了16年诺贝尔物理学奖。在丁肇中所从事科学实验研究工作中，有几个他亲历并引以为自豪的精彩片段。

测量电子的半径

第一个片段是发生在1966年，丁肇中重做了当时世界上最重要的一个实验，那就是测量电子的半径。丁肇中得到的实验结果与理论物理学家推导出的理论相符合，因为早在1948年，理论物理学家根据量子电动力学的理论，得出电子是没有的体积的结论。但是到了1964年，实验物理学家经过实验得到电子半径为10—13厘米实验结果。随后，多个物理学家同样得到电子半径为10—13厘米实验结果，即得出了实验与理论不相符合的结论。1966年，丁肇中重做这个实验，证明以前那些科学家做的实验结果都错了。后来丁肇中总结这个故事得出的体会是“做实验物理，不要盲从专家的结论”。

J粒子家族被发现

第二个片段就是J粒子家族被发现的历史。这个发现，被国际高能物理学界誉为物理发展史上的一个重要里程碑。10年代初，物理学家们普遍认为，世界上只有三种夸克，用三种夸克的理论就能够解释世界上所有的现象。14年，丁肇中提出了“寻找新粒子与新物质”的实验方案，可惜未能被多数物理学家们重视。但他执著地求索，终于在实验中发现了新粒子——J粒子，它的寿命是通常粒子的1万倍，并近而发现了J粒子家族。这一实验结果证明了当时三种夸克的理论是错误的。丁肇中体会这段历史总会说：“做基础研究要有信心，你认为是正确的事，就要坚持去做；不要因为多数人的反对而不做，也不要去管其他人怎么看”。

胶子的发现

第三个片段是胶子的发现的实验。在物理学中，理论上认为夸克之间的力是胶子传递的。如果胶子是存在的，那么在高能正负电子对撞的实验中就会出现三个喷注的现象。如果胶子不存在，那么在高能正负电子对撞的实验上就不会出现三个喷注的现象，只会有二个喷注现象。在实验中，丁肇中果然发现了三个喷注的现象，这证明了胶子的存在。丁肇中根据这个“故事”告诫年轻科学家们，“做实验物理要对意外的现象有充分的准备”。

西欧核子中心

第四个片段是在过去20年间丁肇中在西欧核子中心开展的富有成效的国际合作研究工作。这个国际合作组有19个国家的600多个科学家参加工作，其中三分之一来自美国，三分之一来自欧洲，三分之一来自俄罗斯及其他国家。这个国际合作实验组取得了重要的研究进展，并且发表一大批学术论文，有75人获得了博士学位。那么这个国际合作为什么会得到那么多的国家、那么多的科学家的支持呢？丁肇中后来在一次演讲中讲到：国际合作最主要的是选择世界上最重要的、最有兴趣的题目，引起科学家的兴趣。没有兴趣，就没有意义。

国际空间站

第五个片段是在国际空间站上寻找由反物质粒子组成的宇宙（AMS）的实验。这一实验，是经过大量、激烈竞争后在国际空间站上进行的唯一的实验。反物质的存在，是1928年由英国物理学家P.Dirac推测出来的，1933年他因此获得诺贝尔奖。如宇宙是大爆炸来的，有物质，也有反物质。由反 丁肇中在接受访

物质组成的宇宙到哪里去了？所有的粒子都有反粒子，有没有由反物质组成的宇宙？丁肇中的AMS实验就是要回答这些问题。如果反物质存在，它会在太空中发射出反氦或反碳等原子核，这些反原子核会穿过太空接近地球，我们应该能够在太空中探测到。因此，这个实验需要到外太空去测量带电粒子，需要用测量磁场的方法来确定它们。这个实验也是一个国际合作研究工作，它由15个国家的科学家共同参与，将在2006年11月用美国128号航天飞机将AMS实验送到国际空间站，实验为期3—5年。丁肇中为这个实验付出了大量的心血，在实验取得不断进展的时候，他曾深有体会地说，对一个做实验物理的人来说，要实现你的目标最重要的是要有好奇心，对自己做的事情要有信心，同时要去努力工作。

编辑本段自传

16年诺贝尔物理学奖得主丁肇中在1980年写了一篇自传性的文章《在探索中-一个物理学家的体验》。这篇文章一开头，就引用了元帅的《攻关》诗：　攻城不怕坚，攻书莫畏难。　科学有险阻，苦战能过关。

1936年

丁肇中说他于1936年1月27日出生在美国，但出生3个月后，父母又把他带回到中国。他说："由于当时中国的境况，我一直是一个难民，不断地从一个地方逃到另一个地方。当然，那时使我不可能得到任何的正规教育。"在他12岁时，随全家迁往台湾，才进中学读书，因而十分珍惜上学的机会。高中时，他特别喜欢理化，刻苦钻研，成绩很好，他的一个同学曾在毕业纪念册上给他这样的赠言："你的理科可以说在班上无敌手，我希望你集中全力向理科进攻，发明几个丁氏定律！"中学毕业后，丁肇中被保送进台湾成功大学机械工程系。1956年他20岁时只身赴美，进密歇根大学，于1962年获得了物理学博士学位。丁肇中选定了实验物理作为他的主攻方向。12年他领导一个小组在纽约的布鲁克国家实验室进行了一系列实验去寻找新的重粒子。对于实验的艰巨性和复杂性，他曾经这样比喻道： "　在雨季，一个象波士顿这样的城市，一分钟之内也许要降落下千千万万粒雨滴，如果其中的一滴有着不同的颜色，我们就必须找到那滴雨。"

14年

14年11月12日，在实验室里夜以继日地工作了两年多，全力攻关的丁肇中向全世界宣布，他的小组发现了一种未曾预料过的新的基本粒子-J粒子。这种粒子有两个奇怪的性质：质量重，寿命长，因而它一定来自第四夸克，这推翻了过去认为世界只由三种夸克组的理论，为人类认识微观世界开辟了一个新的境界，被称为是"物理学的十一月革命"。

17年

17年秋，丁肇中访华期间向建议中国科学院派遣物理学家参加他的实验小组工作。自18年1月他迎接第一个中国物理学家小组迄今十年来，已有上百人去到他的身边。他说："与中国的合作令人满意。"他还说："　这几年，中国科研人员的素质有了很大改善从领导到一般科技人员，都大大年轻化了。科学，尤其是自然科学的重要发现都靠年轻人。像牛顿、法拉第、李政道、杨振宁，他们的重要发现都是在年轻的时候。因此，我对科学院年轻的科技人员抱有很大的希望。"

编辑本段三个“不知道”

来历

2004年11月7日，南航报告厅座无虚席，师生们在聆听诺贝尔物理学奖获得者、著名美籍华人丁肇中教授作报告，内容关于寻找太空中的反物质和暗物质。一个小时的精彩报告后，按照惯例，丁教授回答同学们的提问。　“您觉得人类在太空中能找到暗物质和反物质吗？”　“不知道。”　“您觉得您从事的科学实验有什么经济价值吗？”　“不知道。”　“您能不能谈谈物理学未来20年的发展方向？”　“不知道。”　一问三不知！而且回答“不知道”时，表情自然诚恳，没有任何明知不说的矫揉造作。在场的所有同学都大感意外，短暂的沉默后开始有人窃窃私语起来。旋即，丁教授微笑着说，不知道的事情绝对不能去主观推断，而最尖端的科学很难靠判断来确定是怎么回事。简短而平实的几句话，赢得了全场热烈的掌声，经久不息。

典故

无独有偶，《庄子·齐物论》也记载了一个三问而三不知的故事：“啮缺问乎王倪曰：‘子知物之所同是乎？’曰：‘吾恶乎知之！’‘子知子之所不知邪？’曰：‘吾恶乎知之！’‘然则物无知邪？’曰：‘吾恶乎知之！虽然，尝试言之：庸讵知吾所谓知之非不知邪？庸讵知吾所谓不知之非知邪？’”　学海无涯，而我生有涯。上知天文，下知地理，前观八百年，后观五百年，这样博学的人世所罕见。所以，有所不知并不是什么丢人的事情。孔子老早就教人“知之为知之，不知为不知 丁肇中:“爱祖国 爱科学 双爱双荣”

，是知也”，但真正做到却很难。一般人都爱面子，在知识上总爱表示自己知道，即使不知道，也不愿意教人家知道自己不知道。遇着事儿，凡有一点儿腾挪的空间，他们一定不会轻易吐出“不知道”三个字的。　丁肇中，这位在华人中享有盛誉的科学家，据说经常回答“不知道”。正是“不知道”激发的强烈求知欲，使他读起书来孜孜不倦，成为美国密歇根大学百年历史上从学士到博士完成时间最短的学生。当时该校每年学费1000美元，他因表现出色一直受到校方资助，从大学到博士的6年间，他仅用了100美元学费。也正是“不知道”激发的强烈好奇心，使他不断探索“不知道”的领域，为人类揭开了很多很多的“不知道”，并最终登上了诺贝尔领奖台。　这里有一个反面的寓言故事：百灵鸟歌喉婉转，蝉来求艺。刚学了发声，蝉就扯开嗓子高喊“知了——”。亿万年来，它只会“知了知了”地叫，为世界制造些噪音。所以，如果我们要像丁教授那样有所作为，就不能以不知为知，而是勇敢地启开牙关，吐出那三个字“不知道”，然后再发奋努力，变“不知道”为知道。

编辑本段树高千丈，落叶归根

科学是没有国界的，而科学家总属于他自己的祖国。”2005年6月18日，蜚声中外的物理学大师丁肇中携妻将子回到故乡山东日照寻根祭祖，实现了一个海外游子多年的夙愿。　在故乡涛雒镇南门里，面对上千名久久迎候的父老乡亲，丁肇中难以掩饰激动的心情。种德堂西厢房是丁肇中父亲丁观海和母亲王隽英曾经住过的屋子，参观完西厢房，大家邀请丁肇中题字留念，丁肇中请妻子苏姗先题。　苏姗会意一笑，这位金发碧眼的美国女士坐到古色古香的八仙桌前，在白纸上用英文深情写道：“今天对丁氏家族来说，是一个特殊的日子：树高千尺，叶落归根。苏姗。2005年6月18日。”丁肇中从夫人手里接过笔，让儿子克里斯托弗签上自己的名字，最后，在题字下面，又一笔一划地签上了自己的名字：丁肇中。　丁氏家族是日照的名门望族，祖上屡出进士、举人，书香浓郁。丁肇中的祖父丁履巽肄业于上海复旦大学，父亲丁观海早年就读于山东大学，是一位土木工程学家。抗战初期，幼小的丁肇中曾在故乡度过无邪的童年。　跟随父亲回乡的克里斯托弗·丁是丁肇中惟一的儿子，这位19岁、身材高大的小伙子正在父亲母校——美国密歇根大学念二年级。爷爷丁观海专为心爱的孙子起了一个中文名字：丁明童。老人还为丁肇中的另外两个孩子分别起了中文名字，叫丁明美、丁明明。　丁明童对父辈家乡的一切充满了好奇。每到一处，丁肇中都不厌其烦地用英语向儿子解说。他告诉儿子：“美国人喜欢去欧洲，那是去找他们的祖先；而你来中国，也是找自己的祖先。”在丁肇中心里，他是多么渴望儿子和他一样了解和热爱自己的故国家乡！　伫立在祖父丁履巽的墓前，丁肇中表情沉重的脸上有了一丝宽慰。回忆1985年，少小离家的丁肇中首次回到阔别40多年的家乡探亲。2002年6月14日，丁肇中在第二次回乡祭扫祖墓后说：“真应该带儿子回来，让他看看，让他知道他的根在这里。”如今，鬓毛已衰的丁肇中终于带着儿子回来了。整理一下花圈上的挽联，丁肇中牵着夫人苏姗的手，凝视着儿子，缓缓地用英语说：“Your root is here.（你的根在这儿。）”黑色的墓碑上镌刻着丁肇中亲拟的碑文：怀念我的祖父，一位鼓励家人为世界做贡献的人。　短暂的故乡之旅即将结束时，丁明童感慨地说：“这一次我回到了父亲和爷爷的家乡，参观了故居，了解了几代人在这儿生活的情景，这将是我一生中最难忘的经历。”

叶茂：“芯”之所向，全力以赴

2018年4月17日凌晨，美国商务部宣布，将禁止美国公司向中兴通讯销售零部件、商品、软件和技术7年，直到2025年3月13日。该消息一出，在我国国内引起了轩然大波，上至中国，下至普通百姓都深刻意识到，中国自行设计、制造芯片已刻不容缓。一块指甲盖大小的芯片，如今已成为全球企业竞争、 科技 比拼的重要筹码。

同年，还在美国密歇根大学攻读博士的叶茂在导师推荐下，开始独立负责一门研究生课程，主讲芯片集成纳米制造技术。看着教室里不同肤色、不同国家的学生，想到闹得沸沸扬扬的中国芯片被美国“卡脖子”，站在讲台上传授芯片集成纳米制造技术的叶茂，心中越来越不是滋味。在密歇根冰天雪地的深夜里，有一个想法在他的脑袋里冒了出来：“我或许可以做点什么”。

当这个想法越来越多地出现后，叶茂开始为回国做准备了。“我就在想，我既然掌握着芯片集成纳米制造这门技术，为什么要留在美国给外国学生讲呢，我应该回到国内去，给国内的学生讲这些知识。”几次辗转奔波之后，2020年，叶茂正式加入北京航空航天大学。

春寒料峭，市场的需求，政策的加持，科研的创新……在“中国芯”迎来绝地反击的“春天”里，叶茂就此蓄势发力，向着更多的可能全力奔跑。

即便已经跨入而立之年，叶茂的身上仍保持着最初的那种纯粹：无畏无惧，一往无前；随心而行，随遇而安。

2007年，叶茂考进华中 科技 大学材料科学与工程学院。在大学期间，叶茂并不算一个特别勤奋和“听话”的学生，他在学习上的动力大多来源于兴趣，喜欢做什么就去做什么。有一天，他突然萌生了“想出国去看一看”的想法，于是就自己准备出国考试（托福和GRE），并拿到了奖学金，去了美国密歇根大学攻读机械工程硕士。

叶茂的硕士导师是一个印度人，在美国密歇根大学有着举足轻重的影响力和地位。叶茂来到他的门下时，获得了一份研究工作，以此可以全免学费同时还有一份科研助理的工资，是很好的待遇。叶茂问导师：“我的成绩不是最好的，简历也不是最漂亮的，这么好的待遇为什么给我呢？”

叶茂的导师回答说，因为他觉得叶茂在这项研究上很有自己的想法。在去美国之前，叶茂已经和导师有过一些交流，在交流中，针对一些研究上的问题，他给出了多种解决方案，自此给他的导师留下了深刻的印象。“他觉得这是我很大的一个亮点。”跟随硕士生导师，叶茂从事了利用纳米生物材料仿生骨支架的相关工作，并取得了一系列成果。

2014年，叶茂硕士毕业后原本打算直接工作。他坦言道：“我读博士其实是一件十分偶然的事情。”当时，叶茂刚刚找到工作，偶然在一次学术报告上碰到了刚来到密歇根大学工作的Yasha Yi教授，通过交流，两个人碰撞出了很多新的想法，然后他的博士生导师对他说：“我们或许可以实现它们（这些想法）”。就这样，叶茂放弃了到手的工作机会，选择继续在密歇根大学攻读电子与计算机工程博士。

叶茂的主要研究方向是芯片集成光电子器件与芯片集成纳米制造技术。简单来说，后者是为前者服务的，为了制造芯片集成光电器件，往往需要花大量的时间和精力在芯片集成纳米制造技术上面。自2014年起，叶茂就进入美国顶级（state of the art）大型芯片集成实验室劳瑞纳米加工技术实验室（Lurie Nano Fabrication Facility）学习基于硅基材料的纳米制造和芯片集成技术，并在之后的研究工作中逐渐掌握了这项技术。

在国外的学习期间，叶茂主要围绕可见光波段光学超构表面和超构透镜、医用闪烁体的光抓取纳米结构及芯片集成激光雷达光学相控阵（OPA）器件等方面进行了深入系统研究，取得了若干国际领先的重要成果。

叶茂开发了基于大折射率富硅基氮化硅的超构透镜设计与制造工艺体系，突破了可对抗刻蚀延迟的超构透镜和无色散超构透镜设计技术，解决了可见光波段光学超构表面和超构透镜制造难度大、成本高及存在色散等难题，研制了基于可见光波段的光栅结构超构透镜、线偏振超构透镜和具有聚焦结构的超构透镜等集成光子学器件；他开发了可用于医用闪烁体材料的光抓取纳米结构，极大地提高了常规医用闪烁体的发光效率；针对芯片集成激光雷达中的核心偏光组件，他提出了基于光学相位矩阵（OPA）和光学超构表面相结合的非机械式可控偏光方案，可极大地减小激光雷达的体积、重量和成本。相关成果已在领域内知名学术期刊发表论文20余篇，授权国际专利1项。

其中叶茂研发的可设计聚焦结构的光学方法被世界知名 科技 评论《麻省理工 科技 评论》（ MIT Technology Review ）专题报道，并指出了此技术在未来芯片光刻行业具有重要应用前景（文章题目为“为什么超构透镜即将为芯片制造业带来革命”“Why metalens are about to revolutionize chip-making”）。

在国外学习和研究多年，叶茂与导师之间的关系更像是朋友和合作伙伴，这种关系一直维持到现在。叶茂说，他和他的博士生导师都是十分理想主义的人，总想着可以做出一些东西去改变世界。因此，他们的研究十分务实，往往会考虑一些前沿技术在工业界大规模应用的可行性，比如研发比较前沿的超透镜时要去研究如何降低成本，以实现大规模生产。

在与导师及其他老师的不断交流中，叶茂越来越坚定这种价值认知：做出好的成果不是为了发论文，不是为了功与名，而是为了去改善人们的生活，让这个世界变得更好。“我们一直在朝着这个目标前进，我们在做出成果时，往往第一时间就会想到，这个能不能得到应用？跟同行业相比，它的优势在哪里？我们做研究最终的目的一定是让科研成果惠及人类，惠及世界。”叶茂说道。

就像是一场修行，叶茂在美国不断汲取知识，增长见识，提升能力，迅速成长为芯片制造行业内的知名青年学者。他表示：“芯片集成纳米制造工艺的开发是非常费精力的，但是当你亲手制造出40纳米、20纳米的结构及器件后，你了解了芯片制造工艺的每一个细节，这都是非常宝贵的经验。现在，回过头想一想，这是我在美国最大的收获之一。”

即便已经在国外打下了一片自己的天地，但是叶茂回国就职的道路依然不是顺遂的。

在美国待了7年多，叶茂不认识国内学术界任何人，只能在网上搜索求职，海投简历。好在当时国内很多学校都有海外青年论坛，一些高校对叶茂热情地发出了邀约。于是，在2018年短暂的圣诞期，他回国一次性跑了4所高校。但这不是一次成功的旅程，相比于叶茂拿出的一些纳米制造技术和器件成果，他当时碰到的老师们似乎对简历上论文的影响因子更感兴趣。那年的冬天，他第一次知道还有论文分区这回事。

也曾有人劝叶茂先在一些高影响因子的期刊多发几篇论文，再以此为台阶回国就业。思考过后，叶茂拒绝了。“我或许可以这么做，但这并不是我做研究的初心，研究成果的价值在于它是否能推进其所在领域的进步。我觉得能真正解决问题，能真正可以应用上的研究就是好的研究。”即便2018年的那次短暂回归没什么收获，但叶茂仍然坚持回国的想法。博士毕业后，他继续做了一年的博士后研究，将之前没有完成的工作完成，并于2019年年底又回到了国内。

这一次，叶茂遇到了懂他的“伯乐”——房建成院士。在经过一番深入的交流之后，房建成院士对他说：“你的研究做得不错，我们很需要你这样的做芯片集成光电子器件与纳米制造技术方面的人才。相比论文我们更看重能实际应用的成果，能解决问题，能真正有用且好用就行。”就这样，叶茂加入了北京航空航天大学，任副研究员。

“做研究，需要找到志同道合的人，我跟房院士的想法很一致，就是做出实际有用的东西。相比发文章，我们更在乎的是能不能把芯片集成事业做起来，在自己的领域制造出中国自己的芯片并付诸产业化，改变芯片工业的格局，使中国的芯片事业追上，甚至超赶美国。”叶茂说道。

相比于芯片的设计，芯片的制造才是制约我国芯片集成事业发展的关键“短板”。如何将光电子器件进行芯片化，做得那么小的同时还降低成本，有完善的功能、好的性能、高的良品率，是一个较大的难题，而叶茂就为了解决这个难题而归。

利用多年来在芯片集成光电子器件领域的研究积累，面向国家对关键测量与导航仪器的发展需求，叶茂回国后立即开展了芯片集成量子精密测量器件理论方法与制造技术研究工作，主要包括芯片集成原子磁强计、芯片集成原子陀螺仪、功能型光学超构表面技术、面向商用的平面集成光学超构透镜等，致力于为我国在短时间内实现核心关键光电子芯片技术的突破提供强大的技术支撑。同时，叶茂还依托国家重大科研项目的开展进行了相关平台建设和教学工作。

从事科研成果多年，叶茂鲜少有负面情绪的时候。回顾自己一路走来，他说：“有问题就解决问题，我其实没有那么多时间和精力去解决情绪上的事情。”

在美国时，虽然叶茂所在团队的不少，但是团队的人却很少，只有他和他的师弟两个博士。那些年，就是他们两个人完成了一项又一项科学研究。在芯片集成光电子器件的制作过程会出现各种各样的问题。但是叶茂和他的师弟没有一句怨言，只是埋头工作，最终完成了多项具有严格工程指标的科研任务。“其实，我们并没有觉得很累，就是一方面有地去做研究，另一方面发散思维多想办法，多尝试。我们没有时间去想：这个好难，做不出来怎么办？或者说，这个太难了，不想做了。这不可能，我们既然开始做了，就一定要做出来，而且要做好。”

回国时，虽然一开始没有得到认可，但是叶茂从未想过放弃。他想的还是：什么问题都是可以解决的，只要我把成果做出来，且能用上，总有一天会有人认可的。正是这样的乐观、坚韧的精神造就了现在的叶茂。

基于原子无自旋交换弛豫（SERF）效应的原子磁强计是目前最高精度的磁场测量传感器，其理论精度可达亚飞特量级，是目前战略磁测量与医学生物磁测量设备中的核心器件。原子磁强计的芯片化将极大地缩小目前器件体积（从传统的厘米级缩小至毫米甚至微米级），降低功耗和成本，是未来高精度、微型化、阵列式量子磁传感器件的必经之路。多种军用以及医疗装备如微型量子导航系统、微型深海探潜系统、高分辨脑磁成像装置和体内介入式生物磁测量设备等，都对原子磁强计的芯片化提出了迫切需求。

2014年美国桑迪亚国家实验室受美国国家卫生研究院（NIH）和美国能源部核安全部门（DOE-NNSA）等多家单位的支持，开启了微型芯片化SERF原子磁强计阵列（OPM）原理样机的研制。此外美国国家标准技术研究所（NIST）获得美国策略环境与发展研究（SERDP）资助，于近年开发了适用于芯片集成制造方法的垂直键合式原子磁强计原理样机，率先开始了芯片集成原子磁强计的研究。同时，我国也在“十四五”规划中明确提出了对芯片集成量子精密测量器件的迫切需求。而对原子磁强计进行芯片化的核心就是解决芯片集成原子磁强计中光子学操控与耦合的问题，这是一项微纳光子学、芯片集成纳米制造和量子精密测量多学科交叉的卡脖子问题。

为解决这一技术难题，叶茂申请了自然科学基金青年科学基金项目“芯片化原子磁强计中集成光子学操控与耦合问题的研究”。在项目研究中，他将 探索 芯片级微小型原子磁强计中的精准光学操控方法、光/量子耦合机制，在此基础之上开发用于芯片化原子磁强计的集成光子学操控与耦合方案，最后结合微型原子系综进行集成光/量子耦合极弱磁测量实验，以期为实现芯片集成原子磁强计从无到有的突破奠定基础。

芯片集成原子磁强计中光子学操控与耦合问题的解决，是突破现有瓶颈，开发高精度、阵列式、集成化精密量子测量系统的第一步，更是实现国家“十四五”规划纲要提出迫切需求的高分辨脑磁成像、深海/深地磁探测，以及芯片化量子测量系统所要解决的核心问题。

在更加贴近人们生活的应用方面，叶茂也提道：“举个例子，我们的手机里面有陀螺仪传感器，虽然对于人们的生活已经够用了，但是其实还没有到很理想的状态。如果把量子陀螺仪做到芯片化，那手机的导航定位会更加灵敏和精确。目前，大部分自动驾驶系统依靠激光雷达作为核心测距传感器，但现在的雷达还是比较大，只能放在车顶，如果做到芯片化，不但可以减小体积，更重要的是降低成本，这样一辆车上可以安装多个不同维度扫描的芯片集成激光雷达，从而使自动驾驶更加精确和安全。”

目前，相关的工作正在有序进行当中。叶茂表示，饭要一口一口吃，路也要一步一步走。制造中国自己的芯片不是一蹴而就的，但他愿意为了这个目标不懈努力。

除此之外，叶茂以全美顶级的芯片集成超净间实验室劳瑞纳米加工技术实验室为模板，致力于建造芯片集成超净间实验室体系。芯片集成超净间实验室是微结构微系统方向重要的实验制造平台，它对未来整个电子、电气、机械、材料、生物和光学等学科可以起到重要的支撑作用。不过，平台的建设是一个长期的项目，初期的目标是以建设百级的超净间和气体净化内循环体系，人员管理和使用体系为主。5年的预期目标是可以在实验室里自行制造超越我国目前工业芯片精度的纳米结构。

“回国后，我发现国内的芯片发展已经热了。如雨后春笋般，很多制造芯片的实验室也都搭建起来了。但是，相对的，国内缺少专业的设备调试、维护及工艺开发等相关人才。”虽然实验室的建设已经提上日程，但在前期的研究当中，叶茂提出暂时使用国内建设的公共纳米制造平台。他说：“因为国家在建造芯片制造实验室方面已经花了很多钱了，我们要充分地利用好它们。相比于欧美一些成熟实验室，它们可能没有足够的工艺积累，但设备还是很好的。我们可以进行合作，利用海外的工艺经验一起开展研究攻关，提升精度，达到一个利益最大化。”

同时，叶茂也表示，为了技术的自主可控，肯定要建立自己的实验室，但是在这之前，首先要培养或引进一批相关的人才，等搭建好成熟的人才储备与管理体系，才能更好地助力实验平台的建设。

在北京航空航天大学，叶茂拟开设全英文芯片集成纳米制造课程。这门课程目前在国内学校还比较少见，即便在美国，也只有条件优秀的几所大学开设了。然而整个工业界对于电子和光学器件的趋势都在往小型化、微型化方面发展，因此芯片集成纳米制造技术不光是用来制造芯片，更是制造多种功能的新型纳米结构/器件的必经之路。这项技术在未来必然会越来越普及。依托在美国教授这门课程的经验，叶茂希望通过开设这门课程，使国内学生更加了解这项技术，为我国培养更多的芯片集成纳米制造方面的人才。

对于自己的学生，叶茂有着自己的要求和期望。一是，他希望学生拥有一颗强大的内心，不能因为研究工作难而回避，甚至放弃，要有百折不挠的精神；二是，他希望学生可以将研究的过程变快乐一点，去享受科研的过程。“经验是最宝贵的财富，哪怕这个事情你最终没有做出来，但是过程中已经积累了很多宝贵经验。如果你不去尝试，不去 探索 ，怎么可能会获得经验呢？我还是那句话，有问题解决问题，不要去逃避，不要放弃，要有把它干成的精神。”

打篮球，学习吉他，跟着短练就一手好厨艺……工作之余的叶茂也很认真地在生活。无论是工作，还是生活，他保持着自己的节奏，不骄不躁。对于未来，叶茂不做过多设想，也不会因为未知而焦虑，于他而言，唯一明确要做的事情，就是把握当下、拼搏努力，全身心投入到自己热爱的科研事业里。

世界上还有最聪明的科学家它有什么故事

物理学家介绍——霍金

1942年1月8日,霍金出生于英国牛津.这一天正是伟大的物理学家、天文学家伽利略300年前阖然长逝的日子.伽利略是最先提出了惯性定律原理（一切物体在不受外力作用时都会保持原来的运动状态）的人,后来牛顿系统地归纳了这个定律（因此后人也叫它“牛顿第一定律”）,使之成为一切力学定律的基石.爱因斯坦提出狭义相对论和广义相对论,彻底改变了人类的时空观念.霍金的成就与这几位前辈相比又如何呢?他有资格跻身科学名人堂吗?让我们从他在学术界的第一次亮相看起：

10年,28岁的霍金和彭罗斯（R. Penrose）合作,证明了“奇点定理”：在一定条件下,按照广义相对论,宇宙大爆炸必然从一个“奇点”开始.为此,他们共同获得1988年的沃尔夫物理奖.

霍金的贡献——对黑洞性质的研究和提出量子引力论——论重要程度虽赶不上牛顿的万有引力定律和爱因斯坦的两个相对论,但是足以为他在科学名人堂中留下一席之地.尤其是他的量子引力论,整合了现代物理学的两大领域,自成体系,使他能与创立分子生物学（生物学与量子力学的成功结合）的科学家平起平坐.

在霍金之前,所有的宇宙理论都以广义相对论为基础,但是只有霍金发现并证明了广义相对论只是一个不完全的理论,它不能告诉我们宇宙起源的细节.因为根据广义相对论得出的结论,所有的物理理论（包括它自己在内）都将在宇宙的开端处失效.显然,广义相对论只是一个不完全的“部分”理论,所以奇点定理真正所显示的是,在极早期宇宙中有过一个时刻,那时宇宙是如此之小,以至于人们不得不考虑用20世纪另一个伟大的“部分”理论——专门描述微观世界的量子力学——来研究它.霍金和他的搭档被迫从对极其巨大范围的理论研究转到对极其微小范围的理论研究.

恰好有这样一种可能存在的微型天体可作为研究对象.正如霍金后来回忆的：“研究黑洞的性质,有助于我们同时理解大爆炸奇点,因为他们之间实在是太相似了.”于是他开始潜心研究黑洞问题.

名词解释 黑洞：一颗内部燃烧尽了的大质量恒星由于自身的重力作用,外壳不断向中心坍塌缩小,最后就会形成致密的黑洞.黑洞是宇宙中的实体微粒,它们的体积趋向于零,而密度（密度＝质量÷体积）几乎是无穷大,由于具有强大的引力,物体只要靠近这个微粒,就会被强大的引力吸住,连每秒传播30万千米的光也不能幸免.也就是说,没有任何信号能够从黑洞的作用范围内传出,这个作用范围的界限被称为“视界”,人类无法看到里面的情形——对于观测者来说,那就是漆黑一片——这也是黑洞名字的由来.

11年,霍金指出,宇宙大爆炸时间可能产生像质子那么小（半径10-13厘米）的重约十亿吨的“太初黑洞”,它们的寿命大约和宇宙年龄相同.

13年霍金、卡特尔（B. Carter）等人严格证明了“黑洞无毛定理”：“无论什么样的黑洞,其最终性质仅由几个物理量（质量、角动量、电荷）惟一确定”.即当黑洞形成之后,只剩下这三个不能变为电磁辐射的守恒量,其他一切信息（“毛发”）都丧失了.“黑洞”的命名者惠勒（J.A. Wheeler）戏称这特性为“黑洞无毛”.

华裔著名物理学家介绍

吴有训

吴有训先生于1916年考入南京高等师范学校理化部,受教于留美归来的胡刚复博士.在胡先生的指导下,吴有训在国内即对X射线有了一定的了解.1921年以优异成绩获得赴美留学机会.该年底吴有训赴美,1922年初进入芝加哥大学.其时,著名物理学家A?H?康普顿正以访问学者身份在芝加哥大学从事研究与教学,1923年他正式成为该校教授,该年5月康普顿发表了解释X射线被石墨散射后频率改变现象（后称康普顿效应）的论文.当时也研究这一现象的美国物理界一位重要人物杜安已有所谓“箱子效应”和“三次辐射”的理论,因此他极力反对康普顿的工作.吴有训先后以十几种元素为散射物质进一步做了大量深入研究,通过精心设计实验方案以无法辩驳的事实对康普顿的理论给予了极大支持.这些成果得到了国际物理界的关注和承认.相关数据被一些国际著作引用.吴先生1926年获博士学位.国外有的物理教科书,因尊重吴先生的工作而将康普顿效应称为康普顿—吴有训效应.

严济慈

严先生1923年赴法国留学,1927年获科学博士学位.1880年著名物理学家比埃尔?居里发现了晶体的压电效应,但压电效应的定量数据的获得,是严先生深入研究并精确测量给出的.严济慈的导师是物理学家夏尔?法布里,他是居里夫妇的好朋友.玛丽?居里夫人对严先生的研究非常支持,并把四十年前居里用过的石英晶体样品借给了严济慈.著名的物理学家朗之万对严济慈也非常赏识,给予了许多指导和帮助.严先生在大量实验基础上,总结出了石英晶体的压电效应及其反效应具有各向异性、饱和现象以及瞬时性等特性,扩充发展了居里的理论.1927年法布里当选为法国科学院院士,在就职仪式上他宣读了他的得意弟子---严济慈的博士论文.1931年严先生回国.1935年与著名物理学家F?约里奥—居里及卡皮察同时当选为法国物理学会理事.

赵忠尧

赵忠尧先生1927年到美国加州理工学院受教于1923年诺贝尔奖得主密里根,1930年获博士学位.19年丁肇中在西德同步幅射中心“佩特拉”加速器落成典礼时,向十多个国家上百名科学家这样介绍赵忠尧：“这位是正负电子产生和湮灭的最早发现者,没有他的发现,就没有现在正负电子对撞机”这是指赵先生在研究密里根给出的第二个课题（第一个课题被赵先生拒绝了）“硬γ射线通过物质时的吸收系数”时,测量到了反常吸收和特殊辐射现象.所谓反常就是与当时比较公认的克莱因---仁科公式有很大出入,即只有在轻元素上的散射才符合而在通过重元素时相差很大,如当硬γ射线被铅散射时吸收系数比公式结果大了约40%.由于密里根相信克莱因---仁科公式的结果,而对赵先生的结果不甚相信,以至将论文搁置了2个多月.后来由于鲍文教授十分了解赵先生的工作,向密里根作了保证,文章才于1930年5月在美国《国家科学院院报》发表.在接下来的实验中赵忠尧发现γ射线被铅散射时,除康普顿散射外,伴随着反常吸收还有一种特殊的光辐射出现.由于当时所用的方法不能显示详细的机制,只能断定这两种现象不是由于核外壳层电子而是由于原子核所引起的.事实上,反常吸收是由γ射线在原子核周围产生正负电子对而减少的结果,而特殊辐射就是一个正电子和一个负电子碰撞湮没而产生二个（或二个以上）光子的湮没辐射.

王淦昌

丁肇中先生说过：“中国老一辈物理学家能留名学史上的有赵忠尧和王淦昌先生等.”

王先生1930年考取官费留学生,到德国柏林大学威廉化学研究所,师从迈特纳,他先后在哥廷根和柏林大学有幸听过玻恩、米泽斯、海特勒、诺特海姆、弗兰克、薛定谔以及德拜等人的课.1933年26岁的王先生完成博士论文《ThB+C+C11的β谱》,年底由著名物理学家冯?劳厄、玻登斯坦以及迈特纳等人组成的答辩委员会审查并通过了王淦昌的博士论文.1934年1月王淦昌参观了卡文迪许实验室,拜会了卢瑟福、查得威克等物理学家.1934年4月回国.

王先生的科学贡献主要有：提出了验证中微子存在的实验方案；利用宇宙线研究了μ介子衰变特性；首次发现了反西格马负超子；首次观察到在基本粒子相互作用中产生的带奇异夸克的反粒子,获1982年国家发明一等奖.

王先生参与了我国两弹研制的试验研究和组织领导,是我国核武器研制的主要奠基人之一.

钱学森

钱学森(1911—),中国科学家,火箭专家,1911年12月1日生于上海,3岁时随父来到北京,1934年毕业于上海交通大学机械工程系,1935年赴美国研究航空工程和空气动力学,1938年获加利福尼亚理工学院博士学位.后留在美国任讲师、副教授、教授以及超音速实验室主任和古根罕喷气推进研究中心主任.1950年开始争取回归祖国,受到美国迫害,失去自由,历经5年于1955年才回到祖国,1958年起长期担任火箭、导弹和航天器研制的技术领导职务.1959年,加入中国***.现任中国科技协会名誉等职.

钱学森1935年进入麻省理工学院航空工程系.当时美国唯独加州理工学院有一所空气动力学实验室,主任是匈牙利著名学者冯?卡门（也译为冯?卡曼）.冯?卡门早年也是有成就的物理学家,是麦克斯?玻恩的好朋友及合作伙伴之一.后来,卡门专门研究流体动力学和空气动力学,成为在这两方面极富盛名的权威.1936年秋,钱先生慕名到加州访问卡门.卡门对钱学森敏捷而又富于智慧的思维非常欣赏,建议钱学森到他这里来读博士学位.从此钱学森在卡门指导下专攻高速空气动力学.中国学生赢得了卡门的特殊感情,除钱先生外,他还培养出了林家翘、钱伟长及郭永怀等中国著名数学家、科学家.他常说：“世界上最聪明的民族有两个,一个是匈牙利,一个是中国”.

在卡门的指导下,钱学森1933－1945年间在《航空科学》、《应用力学》等杂志发表8篇论文,推出了卡门---钱学森公式,提出了跨声速流动相似律等许多开创性工作.1945年卡门任美国空军科学顾问团团长,授少将军衔,钱学森任顾问团火箭组组长,上校军衔.第二次世界大战结束后,美国空军当局高度评价钱学森的工作,认为他为战争的胜利作出了巨大的贡献,卡门更是器重他的得意门生,称他为火箭方面最得力的专家.钱学森几经磨难1955年才得以回国,为新中国火箭、导弹以及航空航天技术的发展做出了奠基性的工作.1991年荣获《国家杰出贡献科学家》的称号.

钱三强

钱三强(1913—1992),中国实验物理学家,浙江省吴兴县.1929年考入北京大学理科预科,1932年考入清华大学物理系,1936年清华大学物理学系毕业.1937年赴法国留学,在约里奥?居里夫妇指导下,在巴黎大学镭学研究所居里实验室和法兰西学院原子核化学实验室进行原子核物理的研究工作,1940年获法国国家博士学位,1942年底赴里昂等待乘船回国,由于太平洋航线中断,他滞留里昂大学任教,1944年和1947年起先后担任法国国家科学研究中心研究员和研究导师,1946年获法国科学院亨利?德巴微奖金.1948年回国后,任清华大学物理学系教授和北平研究院原子学研究所所长.中国科学院成立后历任近代物理研究所副所长、所长、局副局长、局长,学术秘书处秘书长,1956—18年任副秘书长、1958年任原子能研究所所长,18—年任副院长；1955年受聘为数学物理学化学部(现为数学物理学部)学部委员,任中国科学院团成员,特邀顾问.1956—18年还担任第二机械工业部副部长.1951年起选为中国物理学会副理事长,1982年被选为理事长.18年被遴选为中国人民政治协商会议第六届全国委员会常务委员.1992年6月28日0时28分于北京病逝,终年79岁.

钱三强1948年回国后培养了一批从事研究原子核科学的人材,建立起中国研究原子核科学的基地.1955年起参加了原子能事业的建立和组织工作,将近代物理所改建为原子能研究所,

领导并促进了这一事业的发展以及有关科技工作的开展,对中国科学院和中国原子能事业的建设、和学术领导都做出了贡献.

1937年,钱三强考取了中法教育基金委员会留法公费生.夏到达巴黎,当时正在法国参加会议的严济慈亲自将他介绍给了伊莱娜?居里.伊莱娜?居里和约里奥?居里人称“小居里夫妇”.钱三强进入居里实验室后,尽量多干具体的工作.除了自己的论文工作,有机会就帮助别人,目的是想多学一点实验本领.有人问他为什么这样?钱三强说：“我比不得你们,你们这里有那么多人,各人各干各人的事.我回国后只有我自己一个人,什么都得会干才行.”就这样东问西问两年多的实验室工作使钱三强增加了丰富的知识和实际技能.

1939年军队占领法国,钱三强随同事想逃难,但未能成功.这时他的公费留学费用中断了,回国不能,留下又没有生计.在钱三强最困难的时候,当时不肯离开法国的约里奥向他伸出了援助之手,他说：“既然是这样,那还是想法留下吧,只要我们自己能活下去,实验室还开着,就总能设法给你安排”.1943钱三强回到了巴黎继续在居里实验室做研究工作,直到回国.钱三强不仅完成了学业,而且凭他的卓越贡献已成为著名的物理学家.1946年他领导的研究小组利用核乳胶研究铀裂变,发现了著名的铀核三分裂四分裂现象,荣获法国科学院享利?德巴微物理学奖金.约里奥曾说：“铀核三分裂和四分裂是第二次世界大战以来法国核物理界一个重要工作.”1947年钱三强担任法国国家科学研究中心研究导师一职.

1948年钱三强回国时小居里夫妇给他写的评语中说：“他对科学事业的满腔热忱,并且聪慧有创见.我们可以毫不夸张地说,在那些到我们实验室来并由我们指导的同一代科学家中,他最为优秀.我们的国家承认钱先生的才干,曾先后命他担任国家科学研究中心研究员和研究导师的高职.他曾受到法兰西科学院的嘉奖.”

“钱先生还是一位优秀的组织工作者,在精神、科学与技术方面他具备研究机构的领导者所应用的各种品德.”

彭桓武

在《我的一生和我的观点》一书中玻恩提到：“在我的学生中有四个很有才华的中国人；其中之一是黄昆...”,另外三人是彭桓武、程开甲和杨立铭.

彭桓武1915年生于吉林长春市,1938年秋赴英在爱丁堡大学随玻恩学习,1940年获哲学博士学位,1945年获科学博士学位,1947年底回国.玻恩在他的著作《我的一生》中回忆说：“我的第一个中国学生是个矮小而强壮的小伙子,名叫彭（桓武）.他天赋出众...我记得有一次他在一个理论问题上出了一个错,错误找出来后,他非常沮丧,以致决定放弃科学研究,代之以为中国人民撰写一部大《科学百科全书》,包括西方所有重要的发现和技术方法.当我说到我以为这对单个人来说是个太大的任务时,他回答道,一个中国人能做10个欧洲人的工作.他被任命为爱尔兰都柏林薛定谔高级研究院的教授,作为亥特勒（W.Heitler）的继任,...我想彭是得到欧洲教授职位的第一个中国人.几年以后他决定回中国,在走以前他来看望我们并和我们（指玻恩一家,本文作者注）一路到苏格兰西北高地的尤拉浦尔去,我们在那里度.我们一起度过了美好的几天.然后他离开了我们再没见过他,他也没写信来.”玻恩说：“彭除了他那神秘的才干外是很单纯的,外表象一个壮实的农民.”从玻恩的字里行间渗透出他对这位倔强的中国北方小伙子的喜爱欣赏与想念.彭先生在英国时与亥特勒合作做介子理论方面的研究,并由于在理论物理方面的贡献1945年与玻恩分享了英国爱丁堡学会麦支杜加尔---布列斯班奖.回国后继续进行核物理研究,对分子结构提出了以电子键波函数为基础的计算方法.1956－1957年在他的领导下邓稼先与何祚庥、徐建铭、于敏等合作发表一系列重要论文,为中国核物理研究做了开拓性工作.

彭先生1982年获国家自然科学奖一等奖.1985年获国家科技进步特等奖.

杨振宁

杨振宁(1922—),美籍华人,理论物理学家,1922年10月1日生于安徽省合肥县(今合肥市).

在西南联合大学物理学系吴大猷指导下完成学士论文,1942年毕业后即入研究院深造,在王竹溪指导下研究统计物理学.1945年赴美,入芝加哥大学做研究生,

受E?费米熏陶,在导师E?特勒的指导下完成博士论文,1948年获博士学位.1948—1949年任芝加哥大学教员,1948—1955年在普林斯顿高级研究院工作,1955—1966年任该所教授,1966年任纽约州立大学

石

溪分校的爱因斯坦物理学讲座教授,并任新创办的该校理论物理研究所所长,授予他1985年的国家科学技术奖章.1948年12月27日,北京大学授予杨振宁名誉教授授证书.

杨振宁对理论物理学的贡献范围很广,包括基本粒子、统计力学和凝聚态物理学等领域.对理论结构和唯象分析他都有多方面的贡献.

邓稼先

邓稼先(1924—1986),中国核物理学家,1924年6月25日生于安徽怀宁,祖父是清代著名书法家和篆刻家,其父是著名的美学家和美术史家.七七事变后,全家滞留北平,16岁随其姐来到四川江津念完高中.1941—1945年在西南联大物理系学习,受业王竹溪、郑华炽等著名教授.1945年抗战胜利后,迁返北平,应聘于北大物理系任教.1948年到美国印第安那州普渡大学念研究生,被选入“留美科协”总会干事会.新中国的诞生促使他决心尽早回到祖国.1950年8月,在他取得学位后的第九天,冲破重重险阻登上了回国轮船.1950年10月在中国科学院近代物理研究所任助理研究员,从事原子核理论研究.1958年8月调到新筹建的核武器研究所任理论部主任,负责领导核武器的理论设计,后历任研究所副所长、所长,核工业部第九研究设计院副院长、院长,核工业部科技委副主任,国防科工委科技委副主任,是我国核武器研制与发展的主要组织者和领导者.

1956年加入中国***,曾任第十二届委员会委员,中国科学院委员.

1985年7月患直肠癌,坚持工作直到生命的最后一刻,1986年7月29日卒于北京,终年62岁.

李政道

李政道(1926—),理论物理学家.1926年11月25日生于上海.1943—1944年在浙江大学(当时一年级在贵州永兴)物理学系学习,得到老师束星北的启迪,而开始了他的学术生涯.1944年因翻车受伤停学.1945年转学到昆明西南联合大学物理学系.1946年受他的老师吴大猷的推荐,得国家奖学金,去美国深造,入芝加哥大学研究院,1948年春天,李政道通过了研究生资格考试,开始在费米的指导下作博士论文研究.

1949年底,在费米的指导下,李政道完成了关于白矮星的博士论文,获得博士学位.以后在该校天文学系半年和加利福尼亚大学(伯克莱)物理系一年任讲师并从事研究工作.

1950年,李政道和来自上海的大学生秦惠君结婚.他们有两个孩子,长子李中清,现任加州理工学院历史教授；次子李中汉,现任密歇根大学化学系助理教授.1951年到普林斯顿高级研究院工作.1953年任哥伦比亚大学物理学助理教授,1955年任副教授,1956年任教授,1957年获诺贝尔物理学奖,1960—1963年任普林斯顿高级研究院教授兼哥伦比亚大学教授.1963年任哥伦比亚大学物理学讲座教授,1964年任该大学费米物理学讲座教授,1983年任该大学全校讲座教授.他还是美国科学院院士.

李政道对近代物理学的杰出贡献是：1956年和杨振宁合作,深入研究了当时令人困惑的“θ?γ”之谜,即后来所谓的K介子有两种不同的衰变方式,一种衰变变成偶宇称态,一种衰变成奇宇称态.认识到很可能在弱相互作用中宇称不守恒.进一步提出了几种检验弱相互作用中宇称是不是守恒的实验途径.次年,这一理论预见得到吴健雄小组的实验证实.因此,李政道与杨振宁的工作迅速得到了学术界的公认,并获得了1957年诺贝尔物理学奖.

丁肇中

丁肇中(1936—),实验物理学家.祖籍山东日照.1956年到美国密执安大学,在物理系和数学系学习,1960年获硕士学位,1962年获物理学博士学位.1963年,他获得福特基金会的奖学金,到瑞士日内瓦欧洲核子研究中心(CERN)工作.1964年起在美国哥伦比亚大学工作.1965

年成为纽约哥伦比亚大学讲师.1967年起任麻省理工学院物理学系教授.他的研究方向是高能实验粒子物理学,包括量子电动力学、电弱统一理论、量子色动力学的研究.他所领导的马克?杰实验组先后在几个国际实验中心工作.

由于丁肇中对物理学的贡献,他在16年被授予诺贝尔物理奖(发现J/Ψ粒子),并被美国授予洛仑兹奖,1988年被意大利授予特卡斯佩里科学奖.他是美国国家科学院院士,美国文理科学院院士,前苏联科学院外籍院士,中国台北中央研究院院士,巴基斯坦科学院院士.他曾被密歇根大学(18年)、香港中文大学(1987年)、意大利波洛格那大学(1988年) 和哥伦比亚大学(1990年)授予名誉博士学位.他是中国上海交通大学和北京师范大学的名誉教授.他曾获得过许多奖章,如17年获美国工程科学学会的埃林金奖章,1988年获意大利陶尔米纳市的金豹优秀奖及意大利布雷西亚市的科学金质奖章.他也是《原子核物理B(Nuclear Physics B)》、《核仪器方法(Nuclear Instruments and Methods)》和《数学模型(Mathem atical Modeling)》等科学期刊的编委.