量子物理学范例(3篇)

量子物理学范文篇1

近20年以来，基于图形处理器（GPU，GraphicsProcessingUnits）的计算模拟技术快速发展，研究内容几乎涵盖了各个学科。本书通过梳理GPU技术的发展历史，突出了GPU的技术优势，并重点介绍了图形处理器在电子结构计算方面的应用及进展。

全书分为两个部分。第一部分主要是计算科学的发展历史和常用的电子结构计算方法，包含第1-3章：1.介绍并行计算的历史背景和GPU技术的出现，突出GPU相对于CPU在海量数据处理方面的优势；2.介绍目前最流行的CUDA通用并行计算架构，并分析了GPU技术对硬件和软件的要求；3.总览电子结构计算方法，包括哈特利-福克方法、密度泛函理论、半经验理论等，并分析了不同的基组函数选择对计算效率的影响。第二部分主要是对各种不同基组函数和不同计算方法的细致分析，含第4-14章：4.基于GPU的高斯型基组的哈特利-福克方法和密度泛函理论的计算，进行了烯烃和水分子相互作用计算的实例，其主要应用于原子与分子的尺度；5.结合ADF软件，分析了GPU对Slater型基组密度泛函理论的计算效率的提高；6.基于小波变换的大规模并行混合架构密度泛函理论计算；7.基于平面波的密度泛函理论电子结构计算方法，并对几何结构弛豫、能带结构与电子密度计算进行了分析。相比于CPU，GPU的计算速度更快，同时也对计算软件的优化提出了更高的要求；8.GPU对线性标度算法中的稀疏矩阵乘法的加速；9.基于格点的投影缀加波方法，GPU在提升该方法计算速度方面还有很大的空间；10.GPU在实空间密度泛函和含时密度泛函理论方面的应用；11.GPU对半经验的量子化学计算方法的优化；12.GPU对MollerPlesset二级微扰理论计算方法的改进；13.基于GPU的迭代耦合簇方法，此方法主要解决多体问题，并主要应用于费米子体系；14.基于GPU的微扰耦合簇方法，并从单参考态耦合簇方法和多参考态耦合簇方法两个方面进行了分析。

本书对于图形处理器的电子结构的计算方法做了细致的介绍，并在每一章都列举了计算实例，辅助读者理解GPU在数据计算方面的优势。由于基于平面波的密度泛函理论是目前材料科学计算领域最常用的方法，因此作者在第7章花费了较多篇幅介绍了该方法的理论背景，并对CPU和GPU计算实例进行了比较，凸显了GPU的计算优势。因此本书对于从事计算软件开发和材料计算科学的研究人员有重要的参考意义。

梁飞，博士研究生

量子物理学范文

1．使学生了解物质的量及其单位，了解物质的量与微观粒子数之间的关系。

2．使学生了解学习物质的量这一物理量的重要性和必要性。

3．使学生了解阿伏加德罗常数的涵义。

4．使学生了解摩尔质量的概念。了解摩尔质量与相对原子质量、相对分子质量之间的关系。

5．使学生了解物质的量、摩尔质量、物质的质量之间的关系。掌握有关概念的计算。

能力目标

培养学生的逻辑推理、抽象概括的能力。

培养学生的计算能力，并通过计算帮助学生更好地理解概念和运用、巩固概念。

情感目标

使学生认识到微观和宏观的相互转化是研究化学的科学方法之一。培养学生尊重科学的思想。

强调解题规范化，单位使用准确，养成良好的学习习惯。

教学建议

教材分析

本节内容主要介绍物质的量及其单位和摩尔质量。这是本节的重点和难点。特别是物质的量这个词对于学生来说比较陌生、难以理解。容易和物质的质量混淆起来。因此教材首先从为什么学习这个物理量入手，指出它是联系微观粒子和宏观物质的纽带，在实际应用中有重要的意义，即引入这一物理量的重要性和必要性。然后介绍物质的量及其单位，物质的量与物质的微粒数之间的关系。教师应注意不要随意拓宽和加深有关内容，加大学生学习的困难。

关于摩尔质量，教材是从一些数据的分析，总结出摩尔质量和粒子的相对原子质量或相对分子质量的区别和联系，自然引出摩尔质量的定义。有利于学生的理解。

本节还涉及了相关的计算内容。主要包括：物质的量、摩尔质量、微粒个数、物质的质量之间的计算。这类计算不仅可以培养学生的有关化学计算的能力，还可以通过计算进一步强化、巩固概念。

本节重点：物质的量及其单位

本节难点：物质的量的概念的引入、形成。

教法建议

1.在引入物质的量这一物理量时，可以从学生学习它的重要性和必要性入手，增强学习的积极性和主动性。理解物质的量是联系微观粒子和宏观物质的桥梁，可以适当举例说明。

2.物质的量是一个物理量的名称。不能拆分。它和物质的质量虽一字之差，但截然不同。教学中应该注意对比，加以区别。

3.摩尔是物质的量的单位，但是这一概念对于学生来讲很陌生也很抽象。再加上对高中化学的畏惧，无形中增加了学习的难点。因此教师应注意分散难点，多引入生活中常见的例子，引发学习兴趣。

4.应让学生准确把握物质的量、摩尔的定义，深入理解概念的内涵和外延。

（1）明确物质的量及其单位摩尔是以微观粒子为计量对象的。

（2）明确粒子的含义。它可以是分子、原子、粒子、质子、中子、电子等单一粒子，也可以是这些粒子的特定组合。

（3）每一个物理量都有它的标准。科学上把0.012kg12C所含的原子数定为1mol作为物质的量的基准。1mol的任何粒子的粒子数叫做阿伏加德罗常数。因此阿伏加德罗常数的近似值为6.02×1023mol-1,在叙述和定义时要用“阿伏加德罗常数”，在计算时取数值“6.02×1023mol-1”。

5.关于摩尔质量。由于相对原子质量是以12C原子质量的作为标准，把0.012kg12C所含的碳原子数即阿伏加德罗常数作为物质的量的基准，就能够把摩尔质量与元素的相对原子质量联系起来。如一个氧原子质量是一个碳原子质量的倍，又1mol任何原子具有相同的原子数，所以1mol氧原子质量是1mol碳原子质量的倍，即。在数值上恰好等于氧元素的相对原子质量，给物质的量的计算带来方便。

6.有关物质的量的计算是本节的另一个重点。需要通过一定量的练习使学生加深、巩固对概念的理解。理清物质的量与微粒个数、物质的质量之间的关系。

--方案一

课题：第一节物质的量

第一课时

知识目标：

1．使学生了解物质的量及其单位，了解物质的量与微观粒子数之间的关系。

2．使学生了解学习物质的量这一物理量的重要性和必要性。

3．使学生了解阿伏加德罗常数的涵义。

能力目标：

培养学生的逻辑推理、抽象概括的能力。

培养学生的计算能力，并通过计算帮助学生更好地理解概念和运用、巩固概念。

情感目标：

使学生认识到微观和宏观的相互转化是研究化学的科学方法之一。培养学生尊重科学的思想。

调动学生参与概念的形成过程，积极主动学习。

强调解题规范化，单位使用准确，养成良好的学习习惯。

教学重点：物质的量及其单位摩尔

教学难点：物质的量及其单位摩尔

教学方法：设疑－探究－得出结论

教学过程：

复习提问：“”方程式的含义是什么？

学生思考：方程式的含义有：宏观上表示56份质量的铁和32份质量的硫在加热的条件下反应生成88份质量的硫化亚铁。微观上表示每一个铁原子与一个硫原子反应生成一个硫化亚铁分子。

导入：56g铁含有多少铁原子？20个铁原子质量是多少克？

讲述：看来需要引入一个新的物理量把宏观可称量的物质和微观粒子联系起来。提到物理量同学们不会感到陌生。你们学习过的物理量有哪些呢？

回答：质量、长度、温度、电流等，它们的单位分别是千克、米、开、安（培）

投影：国际单位制的7个基本单位

物理量

单位名称

长度

米

质量

千克

时间

秒

电流

安[培]

热力学温度

开[尔文]

发光强度

坎[德拉]

物质的量

摩尔

讲述：在定量地研究物质及其变化时，很需要把微粒（微观）跟可称量的物质（宏观）联系起来。怎样建立这个联系呢？科学上用“物质的量”这个物理量来描述。物质的量广泛应用于科学研究、工农业生产等方面，特别是在中学化学里，有关物质的量的计算是化学计算的核心和基础。这同初中化学计算以质量为基础不同，是认知水平提高的表现。在今后的学习中，同学们应注意这一变化。

板书：第一节物质的量

提问：通过观察和分析表格，你对物质的量的初步认识是什么？

回答：物质的量是一个物理量的名称，摩尔是它的单位。

讲述：“物质的量”是不可拆分的，也不能增减字。初次接触说起来不顺口，通过多次练习就行了。

板书：一、物质的量

1.意义：表示构成物质的微观粒子多少的物理量。它表示一定数目粒子的集合体。

2.符号：n

引入：日常生活中用打表示12个。“打”就是一定数目的物品的集合体。宏观是这样，微观也是这样，用固定数目的集合体作为计量单位。科学上，物质的量用12g12C所含的碳原子这个粒子的集合体作为计量单位，它就是“摩尔”

阅读：教材45页

讲述：1mol任何粒子的粒子数叫做阿伏加德罗常数。是为了纪念伟大的科学家阿伏加德罗。这个常数的符号是NA，通常用它的近似值6.02×1023mol－1。

板书：二、单位――摩尔

1.摩尔：物质的量的单位。符号：mol

2.阿伏加德罗常数：0.012kg12C所含的碳原子数，符号：NA，近似值6.02×1023mol－1。

1mol任何粒子含有阿伏加德罗常数个微粒。

讲解：阿伏加德罗常数和6.02×1023是否可以划等号呢？

不能。已知一个碳原子的质量是1.933×10－23g，可以求算出阿伏加德罗常数。

。因此注意近似值是6.02×1023mol－1。

提问：1mol小麦约含有6.02×1023个麦粒。这句话是否正确，为什么？

学生思考：各执己见。

结论：不正确。因为物质的量及其单位摩尔的使用范围是微观粒子。因此在使用中应指明粒子的名称。6.02×1023是非常巨大的一个数值，所以宏观物体不便用物质的量和摩尔。例如，地球上的人口总和是109数量级，如果要用物质的量来描述，将是10-14数量级那样多摩尔，使用起来反而不方便。

板书：3.使用范围：微观粒子

投影：课堂练习

1.判断下列说法是否正确，并说明理由。

（1）1mol氧

（2）0.25molCO2。

（3）摩尔是7个基本物理量之一。

（4）1mol是6.02×1023个微粒的粒子集合体。

（5）0.5molH2含有3.01×1023个氢原子。

（6）3molNH3中含有3molN原子，9molH原子。

答案：

（1）错误。没有指明微粒的种类。改成1molO，1molO2，都是正确的。因此使用摩尔作单位时，所指粒子必须十分明确，且粒子的种类用化学式表示。

（2）正确。

（3）错误。物质的量是基本物理量之一。摩尔只是它的单位，不能把二者混为一谈。

（4）错误。6.02×1023是阿伏加德罗常数的近似值。二者不能简单等同。

（5）错误。0.5molH2含有0.5×2＝1molH原子，6.02×1023×1＝6.02×1023个。

（6）正确。3molNH3中含有3×1＝3molN原子，3×3＝9molH原子。

投影：课堂练习

2.填空

（1）1molO中约含有___________个O；

（2）3molH2SO4中约含有__________个H2SO4，可电离出_________molH＋

（3）4molO2含有____________molO原子，___________mol质子

（4）10molNa+中约含有___________个Na＋

答案：（1）6.02×1023（2）3×6.02×1023，6mol（3）8mol，8×8＝64mol（因为1molO原子中含有8mol质子）（4）10×6.02×1023（5）2mol

讨论：通过上述练习同学们可以自己总结出物质的量、微粒个数和阿伏加德罗常数三者之间的关系。

板书：4.物质的量（n）微粒个数（N）和阿伏加德罗常数（NA）三者之间的关系。

小结：摩尔是物质的量的单位，1mol任何粒子的粒子数是阿伏加德罗常数，约为6.02×1023。物质的量与粒子个数之间的关系：

作业：教材P48一、二

板书设计

第三章物质的量

第一节物质的量

一、物质的量

1.意义：表示构成物质的微观粒子多少的物理量。它表示一定数目粒子的集合体。

2.符号：n

二、单位――摩尔

1.摩尔：物质的量的单位。符号：mol

2.阿伏加德罗常数：0.012kg12C所含的碳原子数，符号：NA，近似值6.02×1023mol－1。

1mol任何粒子含有阿伏加德罗常数个微粒。

3.使用范围：微观粒子

4.物质的量（n）微粒个数（N）和阿伏加德罗常数（NA）三者之间的关系。

探究活动

阿伏加德罗常数的测定与原理

阿伏加德罗常数的符号是NA,单位是每摩（mol-1），数值是

NA=(6.0221376±0.0000036)×1023/mol

阿伏加德罗常数由实验测定。它的测定精确度随着实验技术的发展而不断提高。测定方法有电化学当量法、布朗运动法、油滴法、X射线衍射法、黑体辐射法、光散射法等。这些方法的理论依据不同，但测定结果几乎一样，可见阿伏加德罗常数是客观存在的重要常数。例如：用含Ag+的溶液电解析出1mol的银，需要通过96485.3C（库仑）的电量。已知每个电子的电荷是1.60217733×10-19C,则

NA=

下面着重介绍单分子膜法测定常数的操作方法。

实验目的

1．进一步了解阿伏加德罗常数的意义。

2．学习用单分子膜法测定阿伏加德罗常数的原理和操作方法。

实验用品

胶头滴管、量筒（10mL）、圆形水槽（直径30cm）、直尺。

硬脂酸的苯溶液。

实验原理

硬脂酸能在水面上扩散而形成单分子层，由滴入硬脂酸刚好形成单分子膜的质量m及单分子膜面积s，每个硬脂酸的截面积A，求出每个硬脂酸分子质量m分子，再由硬脂酸分子的摩尔质量M，即可求得阿伏加德罗常数N。

实验步骤

1．测定从胶头滴管滴出的每滴硬脂酸的苯溶液的体积

取一尖嘴拉得较细的胶头滴管，吸入硬脂酸的苯溶液，往小量筒中滴入1mL，然后记下它的滴数，并计算出1滴硬脂酸苯溶液的体积V1。

2．测定水槽中水的表面积

用直尺从三个不同方位准确量出水槽的内径，取其平均值。

3．硬脂酸单分子膜的形成

用胶头滴管（如滴管外有溶液，用滤纸擦去）吸取硬脂酸的苯溶液在距水面约5cm处，垂直往水面上滴一滴，待苯全部挥发，硬脂酸全部扩散至看不到油珠时，再滴第二滴。如此逐滴滴下，直到滴下一滴后，硬脂酸溶液不再扩散，而呈透镜状时为止。记下所滴硬脂酸溶液的滴数d。

4．把水槽中水倒掉，用清水将水槽洗刷干净后，注入半槽水，重复以上操作二次。重复操作时，先将滴管内剩余的溶液挤净，吸取新鲜溶液，以免由于滴管口的苯挥发引起溶液浓度的变化。取三次结果的平均值。

5．计算

（1）如称取硬脂酸的质量为m，配成硬脂酸的苯溶液的体积为V，那么每毫升硬脂酸的苯溶液中含硬脂酸的质量为m／V。

（2）测得每滴硬脂酸的苯溶液的体积为V1，形成单分子膜滴入硬脂酸溶液的滴数为（d—1）（详见注释），那么形成单分子膜需用硬脂酸的质量为：

（3）根据水槽直径，计算出水槽中水的表面积S。已知每个硬脂酸分子的截面积A=2.2×10－15cm2，在水面形成的硬脂酸的分子个数为：S／A。

（4）根据（2）和（3）的结果，可计算出每个硬脂酸分子的质量为：

（5）1mol硬脂酸的质量等于284g（即M=284g／mol），所以1mol硬脂酸中含有硬脂酸的分子个数，即阿伏加德罗常数N为：

注释：当最后一滴硬脂酸溶液滴下后，这滴溶液在水面呈透镜状，说这滴溶液没有扩散，即没有参与单分子膜的形成。这时单分子膜已经形成完毕，应停止滴入溶液，所以，在计算形成单分子膜所需硬脂酸溶液的滴数时，应将最后一滴减掉，即滴数计为d—1。

说明：

一、实验成功标志

根据实验数据计算的阿伏加德罗常数NA在（5-7）×1023范围内为成功。

二、失败征象

实验测定的阿伏加德罗常数数量级不等于1×1023。

三、原因分析

1．因为苯是易挥发的溶剂，故在配制、使用硬脂酸苯溶液的过程中因为苯的挥发，造成浓度的变化。

2．在测量每滴硬脂酸苯溶液体积时是连续滴液的，在形成单分子膜时的滴液是间歇的，同时，滴管内液体多少不同，手捏胶头的力不同这些因素，均可导致液滴的大小不均匀。

3．水槽洗涤不干净，将会造成很大的误差。

4．水槽水面直径测量不准确也会造成误差。

四、注意问题

1．苯中有少量的水，可用无水氯化钙或氧化钙除去。

2．配好待用的硬脂酸苯溶液一定要严加密封，防止苯的挥发。在使用过程中要随时加塞塞住。

3．在使用胶头滴管滴液时，均要采取垂直滴入法，以保持液滴大小均匀。

量子物理学范文

人物=P

文小刚=W

P：2016年10月，你因为拓扑序理论及应用获巴克利奖，而你最早提出这一概念是在1989年。27年过去，你的研究有了哪些突破，为什么拓扑物态逐渐成为凝聚态物理研究的热点？

W：世界上有很多物质态，像液态，气态，各种晶格，各种各样的铁磁、泛铁磁态，做凝聚态物理就是研究各种物质状态的。怎么用一个理论描写所有的物质状态呢？朗道（列夫・达维多维奇・朗道，因凝聚态特别是液氦的先驱性理论，被授予1962年诺贝尔物理学奖）就提出，物质的状态之所以不同是因为对称性不同，物质从一个相变到另一个相的相变，是一个对称性的变化。这就是很有名的朗道对称性破缺理论。长期以来，大家觉得郎道理论能描写所有的物态和所有的相变。所以很多人觉得凝聚态物理做到头了。因为有一个理论把所有的物质态都包括了，下来也没有什么好做的了。正是在这个背景下，我提出了拓扑序的理论。

当时我是在做高温超导，自旋液体，这个自旋液体呢，就是一个没有对称破缺、没有任何自旋排列结构，这样一个无序的状态。后来，我在理论研究中发现，有好几种不同的无序态，它们的对称性都完全一样。没法用对称性理论来区分。我就觉得，这里面有玩意，应该是以前没有发现的一个超出对称性的一个物质结构。我发现，这种类型的物质态，虽然不能够用对称性来区别它们，但是可以用其不同的拓扑性质来区别它们。所以我就把这种新状态叫做拓扑序。后来又花了差不多十几年的时间才明白，原来这个拓扑序就是多体量子纠缠的构形。量子计算、量子纠缠只有到1995年之后，才变得非常热门。但是早期拓扑序这个名字就留下来了，没有把它重新叫做量子纠缠序。

拓扑序这个概念的重要性，就在于它指出我们有一个未发现的新大陆新世界。而这一新世界中的主角，不是对称性，而是量子纠缠。这一新的世界观，甚至把物质材料理论跟基本粒子理论联系起来了。我们的真空本身可能就是一个物质，是由很多很多量子比特所组成的，量子比特中间有很多纠缠。如果这个量子纠缠合适的话，那么这一量子比特海就可以产生所有的基本粒子。这就回到150年前的以太的说法，麦克斯韦（詹姆斯・克拉克・麦克斯韦，经典电动力学的创始人）发现他的方程之后呢，他总觉得电磁波是某种媒介的波动。这种媒介被叫做以太。可是以太一直没有发现，大家就放弃了。现在以太又回归了，它就是高度纠缠的量子比特海。这一量子比特海不仅能给出光子，还能给出其它所有基本粒子。所以拓扑序量子纠缠，除了新的物质态之外，还能够对基本粒子起源提出一个新的看法。

P：每次物理革命都伴随着新数学的发展，你现在的研究又需要怎样的数学工具？

W：因为拓扑序所对应的多体量子纠缠是一个新现象，这时候就有意思了。新现象总是要用新语言来描写，而新的语言数学家有没有发明，就看你的运气了。这种新现象需要新数学，在历史上，发生过很多次。

第一次物理革命我们叫做机械革命。当时牛顿研究他的牛顿力学的时候，描写牛顿力学的工具还没有发明。牛顿很了不起，他既发明了牛顿力学，又发明了数学工具微积分。所以当时数学和物理是齐头并进的。

第二次麦克斯韦电磁革命，就运气一些。因为电磁革命所需要的数学语言，偏微分方程之类的，当时已经发明了。所以麦克斯韦不用发明新数学，只要拿来用就好了，用已知的数学就能描写电磁波现象。这一理论统一了电，磁，和光学现象。

第三次革命是爱因斯坦发明他的广义相对论。当时需要用到黎曼几何，爱因斯坦不太懂黎曼几何，所以他写他的理论时比较困难。但是黎曼几何已经被发明了，所以他学一学就可以把他的理论写出来。

量子力学呢，是第四次物理大革命，要用到的线性代数早就被发明了，所以不用再发明。量子力学是一个非常深刻的革命，它统一了波和粒子的概念，统一了频率和能量。

这次由拓扑序多体量子纠缠所导致的新的世界观，我把它叫做第二次量子革命。它不仅揭示了很多新的物质态的存在，还能用量子信息，来统一所有的相互作用，和所有的基本粒子。甚至连空间几何和其中的引力，也可能来源于纠缠的量子信息。多体量子纠缠是新的物理现象，其需要新的数学语言来描写。在这第二次量子革命中，物理跟数学是齐头并进的。它所用到的数学可能是所谓的张量范畴学，这也是现在数学家正在发展的一个理论。所以物理和数学会有很大的互动。物理学家研究的东西会告诉数学家，什么方向会最有意思，可能会有物理意义;那数学家可以告诉物理学家，可能有这个结构，这个性质，也许可以用到你的物理理论中。所以最近我也花很多时间来学数学，什么张量范畴学啊，代数拓扑学啊，很多这种东西。

P：大部分高能物理学家都持有还原论的观点，觉得基本粒子可以无限分到最小，将万物还原为简单基本定律。但是在凝聚态领域，更多学者支持演生论，不同层次的物质可以演生出全新的基本规律。你怎么看两种观点的分歧？

W：还原论基本上就是想找我们世界的基本构件，觉得几个基本的构件可以构造出世界的所有东西。还原论可以说是科学的主流，但是我们走到现在这个地步，已经发现电子、光子、夸克这些基本粒子。要要更深刻地理解世界，就需要把它们分成更小的粒子。这时候就有问题了：我们一直没有找到这些粒子的更小组成部分。也许到了现在这个阶段，寻找更小的基本构件，根本就是一个错误的方向。演生论的观点就是认为这些基本粒子根本没有更小的部分，进一步用分解的思路理解电子光子是错误的。错在它认为空间是一个空的舞台，而物质是这个空的舞台上的演员。这一分解的思路，还原论的思路，把空间和物质分隔开了。但是现在我们发现，空间和物质本身是一体的，空间本身不是空的舞台。空的空间是最复杂最丰富的东西。这是个很有哲理的观念。所以，我们认为真空本身是一个媒介，那这个媒介是由什么组成的呢？最简单的东西是量子比特。真空可以是一个量子比特的海洋，然后量子比特海洋的波动和缺陷就给出了所有的基本粒子。

某种意义上讲，演生论也有点还原论的哲理，但是它不是把物质分成越来越小的构件，它是把空间分成最小的构件，没有比量子比特更小更基本的东西了。基本构件本身不是用来构造物质，而是用来构造空间的。演生论跟还原论的不同之处在于演生论强调结构，强调纠缠，而通过纠缠的扰动形变来产生不同基本粒子。演生论不把基本粒子，看作构成宇宙的基本构件。

P：你说过“创新的生命力在小科学中”，为什么以高能物理、天体物理为代表的“大科学”在21世纪面临危机，而凝聚态领域的研究层出不穷？

W：我自己并不反对大科学，我也是很支持大科学的。像高能粒子物理的实验，它的条件是很苛刻的，只有通过建大型的设备才能探索新的基本粒子。天体物理也类似，需要大型的天体望远镜，卫星等等，才能看得更远更清楚。为什么大家觉得大仪器值得做？这是因为大仪器能探索新的参数空间，探索未知的世界。在这些从来没有被探索过的地方，有时就能看到新的东西。

目前呢，中国做大型加速器实际上是分两步走，第一个是正负电子对撞机，这个第一步能量并没有提高多少，但是电子数的强度提高了很多，所以能做细致的实验，也许能发现一些新东西。第二步呢，需要的一些新技术还有待解决，这个新技术就能增加很多能量。这里就有一个问题，对撞机的设计观念并没有太新，只是给它加大一号。可以说这种做法太暴力了。我更希望能有一个新的设计，一个从来没有的东西，像探测引力波的设计就是。

其实，大科学小科学都很重要，只是大科学需要更多的支持，需要说服别人，说能看到新的东西。但是一旦你说服的理由成立，那看的这个东西就不是真正的新东西，因为它已经有了名字，常常是理论上已经预言的东西。其实最好的理由应该是：我不知道能看到什么，我就是想去看看。做探索的思路跟做工程是不一样的，做工程是有预期的，做科学探索，没有预期的预期，是最好的预期。如果你看到预期的东西，其实是代表失败。所以现在的LHC看到了Higgs，大家说是成功了，但是这个成功是失败的成功。没有新发现。

所以说，当你要钱的时候呢，最科学的理由就是，我不知道能看到能发现什么东西，我也不能告诉你能发现什么东西，因为这些东西在发现之前连名字都没有。但这就可能要不来钱。小科学的话花钱没有那么多，可能就没有这个问题，你就可以随意地去探索，可能看到没想到的东西。有时你太为了某个目的设计实验的时候，为了看到已经知道的东西，反而可能看不到旁边一些没有想到的东西，会丧失发现新东西的机会。总的来说，科学探索是为了发现连名字都没有的未知，而不是发现有了名字的已知。

P：杨振宁先生在《美与物理学》中说，狄拉克（保罗・狄拉克，量子力学奠基者之一）给人感觉是“秋水文章不染尘”，而海森堡（沃纳・海森堡，量子力学主要创始人）的文章则朦胧、有渣滓。你做研究的风格是怎样的？

W：这个很难讲，你很难说一个艺术家他的审美观念是什么东西，但是每个艺术家都有自己的审美观念。很重要的是，我觉得每个人一定要有自己的审美，以自己的审美观点来发展自己的科学研究，这才有科学研究的多样性，才会有创新。现在国内的训练太标准化了，就是把每个人的审美都训练成一样，这样不是太有利。