TUhjnbcbe - 2024/5/15 17:17:00
张首晟，高山大学（GASA）创始校董、美国华裔物理学家、美国斯坦福大学终身教授、美国科学院院士、中科院外籍院士、年度中华人民共和国国际科学技术合作奖获得者。张首晟对“拓扑绝缘体”和“量子自旋霍尔效应”有着开创性的研究，年他发现的“量子自旋霍尔效应”被《科学》杂志评为当年的“全球十大重要科学突破”之一。几乎包揽物理界所有重量级奖项，包括欧洲物理奖、美国物理学会巴克莱奖、国际理论物理学中心狄拉克奖、尤里基础物理学奖和富兰克林奖章等等。年12月1日，张首晟骤然辞世，年仅55岁。年，在长城会主办的美国圆石滩G-Summit全球科学创新峰会上，张首晟教授在演讲完毕之后，即兴为大家带来了一场别开生面的日食和月食科普演讲。以下为现场视频和文字摘录，以作纪念。点击边框调出视频工具条25:32演讲文字摘录如下：本周有两个重大事件，首先是全球科学创新峰会，然后周一有一场日全食。我和我家人前往俄勒冈州的塞勒姆观看了日全食，今天我要做一个即兴演讲，谈谈有关日食和月食的科学发现。我们这里有个标语写着“科学复兴”，这里的“复兴”是指什么，谁知道？“复兴”是指古希腊和古罗马时代知识的重生。在座各位，有谁知道人类是在什么时候测算出地球半径的？是在年前哥伦布环游世界的时候吗，还是公元前年？其实没有那么早。是在公元前年。我来给你们讲下事情的来龙去脉。太阳与地球的距离我们大概是在什么时候知道地球与太阳的距离的？公元前年到公元前年之间，古希腊人通过观察月食和日食的现象，先是测算出了地球半径，之后又知道了地球与太阳之间的距离。这两大发现就发生在短短一百年间。估算出的地球半径与真实的地球半径数值相差不到10%，虽然计算的太阳与地球的距离没那么准确，但也很不错了。现在我来给大家详细讲下故事的来龙去脉。这些发现展现了人类不可思议的精神和创新能力以及想象力和猜测的力量。这些发现都始于一个叫做亚历山大图书馆的地方。这座图书馆建于亚历山大大帝军事征战期间，他到处征战，到达埃及后，他决定建一座图书馆。他为什么要建一座图书馆呢？这源于他的老师。亚历山大大帝有两个老师，一个是他的父亲马其顿国王腓力二世，他的父亲传授他军事才能。征服世界，这是亚历山大大帝的梦想，他后来也确实征服了能够到达的所有地域。他的另外一个老师是当时最伟大的哲学家亚里士多德，亚里士多德向他传授毕生所学，亚历山大大帝不仅认真学习知识，还把老师的心愿铭记于心。他每征服一个地方就会建一座城池，当他来到埃及时，他希望在这里按照希腊文明建一座城池。于是他在一个海港建立了亚历山大城。我们今天仍然可以在埃及的地图上看到这个地方。他对手下的一位将军说：“请为我建一座图书馆，这座图书馆用来收集人类智慧和知识。”但要如何收集呢？亚历山大城是地中海地区一座重要的港口城市，来往的船只很多，所以他就命人在来往的船只上搜查，不是为了搜查毒品，而是为了搜查书籍。只要发现一本他们之前从未见过的书，他们就会没收这本书，并把这本书放进图书馆中，之后让抄写员把这本书抄写下来，做成副本。一年后等那艘船又经过这个港口时，他们不仅会物归原主，还会附赠一大笔钱。慢慢地，消息传开了，人们不再卖大米等货物，而是直接卖书。所以地中海地区的所有船只不管去哪里，都会寻找一些鲜见的书籍，等到去亚历山大港口时，就把书的抄写本卖给亚历山大图书馆。通过收集各种书的抄写本，亚历山大图书馆收录了那个时期几乎所有的书籍。纵观人类文明，我们会发现，历史上一些伟大的时刻都是在信息呈爆炸式增加时发生的，这个时候通常伴随着新事物的出现。当时的亚历山大图书馆就是地球上信息的聚集点，几乎任何书都可以在那里找到。他们雇了一些有学识的人，其中有一位卓越的图书馆馆长，名叫埃拉托色尼，管理着亚历山大图书馆的大小事务。他本身也读了很多书。，有一天，他读到一本书中记录了埃及的一个叫做阿斯旺的地方，距离亚历山大城很远。书中写道：“在阿斯旺夏至日这天，正午时分，从井口往下看，发现太阳直射到井底，并且一根直立在地面上的棍子在太阳底下是没有影子的。”看到这个，埃拉托色尼就想到，在夏至日这天，亚历山大城太阳底下直立的棍子是有影子的，为什么在阿斯旺就没有影子，为什么会出现不同的现象呢？思考这个问题时，他意识到地球是圆的。现在我来画一个地球，太阳光是这样照射的，假设这个地方是阿斯旺，你在这里直立一根棍子，在太阳底下当然就不会有影子，所以这就是阿斯旺在夏至日正午时的特别之处。但在与地心成一定角度的地方，在亚历山大城，如果在这里直立一根棍子，这根棍子在太阳底下就会有影子。受此现象启发，埃拉托色尼想到，他可以通过这种方法测量地球的半径。那么他是怎么做的呢？他请求埃及法老给他一个排的士兵，这些士兵受过良好的训练，可以长距离跋涉。埃拉托色尼让这些士兵在亚历山大城和阿斯旺之间行走，通过计算步数，估算他们行走的距离，就可以测量出亚历山大城和阿斯旺之间的距离D。同时我们把棍子长度设为L，影子长度设为l。假设地球半径为R，这个角度为θ，角度θ等于两地的距离D除以地球半径R，这两个角度的值是相等的，所以角度θ的正切值也等于l/L。考虑到θ值较小，所以角度θ的正切值约等于θ，也就是说D/R约等于l/L，知道了影子的长度l，棍子的长度L和两地之间的距离D，就可以推算出地球半径R。埃拉托色尼在公元前年计算出的地球半径与实际值误差在10%左右。这是今天故事的第一部分。西班牙女王资助哥伦布航海在讲述有关地球与月球以及地球与太阳的距离之前，我给你们讲一个有趣的事情。这个故事与复兴有关，复兴到底是什么意思呢？总的来说复兴是指重新