我校黄志洵教授获“华夏高科技产业创新奖”特别创新奖
5月18日在国务院新闻办公室大厅举行第5届“华夏高科技产业创新奖”颁奖大会,我校信息工程学院黄志洵教授获特别创新奖,获奖项目为“超光速的理论与实验研究”。
“华夏高科技产业创新奖”由国家科技部批准设立,主要奖励在促进自主创新、推动高新技术产业化方面做出突出贡献的集体和个人。评委会由中国科学院院士、中国工程院院士及各方面专家组成。
黄志洵教授多年来在重大科学问题上锲而不舍坚持研究。本次获奖是对黄教授持之以恒努力创新的鼓励,也给我校带来了很高的学术荣誉。
黄志洵教授在第5届“华夏高科技产业创新奖”颁奖大会上的致辞(摘要)
很高兴参加第5届“华夏高科技产业创新奖”颁奖大会。发展科学技术创新、建立创新型国家是伟大的目标和事业,我们都应该为此努力。
基础科学的主要任务是发现和总结自然现象的规律,寻求新的科学知识,是决定一个国家的科学技术水平和经济发展水平的根本。所以我们必须重视重大科学问题的解决和新颖科学思想的提出。奋斗目标要高,要用国际标准来思考问题。这次的华夏高科技产业创新奖,组织者表现出对基础研究的超前意识和远大眼光。
在物理学中有三大科学理论体系:由Newton奠基的经典力学,由Einstein创立的相对论力学,和由多位物理学家共同提出的量子力学;它们是基础科学的核心。然而,矛盾和争论一直存在,例如关于速度问题,相对论力学认为物质的运动、能量和信息的传递都有一个上限,即真空中光速c;但经典力学和量子力学都不为速度设置上限!做超光速研究就是探索这方面的问题——自然界有超光速现象吗?在人类实验室中完成的多个实验究竟说明了什么?超光速通信有可能吗?未来能实现超光速宇宙航行吗?如此等等。它确实是物理学中困难而艰深的课题,也是挑战权威的课题。我选择它作为专题对象进行综合性、系统性的研究,从而促使国内对这个独特而又极其重要的方向有了深入的认识,迄今我已坚持了17年。
现在航天技术发展很快,最突出的是3个国家:美国、俄罗斯、中国。当前航天人的最大目标是去火星,这个星球比其他行星更像地球。去年11月美国航天局(NASA)发射了不载人火星探测器《好奇号》,飞抵火星用了8个月。今年4月有报道说,美国研究人员已做初步实验,使用核聚变能量形成推力,可缩短为2个月。这时速度仍远小于光速。飞船如以光速飞行,半小时就到了!太阳系以外最近的恒星(半人马座α星)距地球4.3光年(1ly≌1013km),按现有技术水平飞到那里要10万年。如以10c的超光速前往,不到半年可达。我国著名的老科学家(控制论专家和航天专家)宋健院士近年来一直关注超光速研究,曾于2003年召开小型科学家座谈会;2004年让我协助他组织和召开了第242次香山科学会议,主题是“宇航科学前沿与光障问题”。宋健认为存在“光障”的说法仅仅是假设,因为超光速运动超出了狭义相对论的范围,而且对“光速不可达到更不能超过”的论断也没有实验上的证明。他估计,在本世纪将有一批宇航员飞出太阳系并安全返回,而飞出太阳系是人类的伟大理想。当然这里面有许多理论和技术问题需要解决,其中包括加大航行速度——应当达到光速,可能的话应为超光速。对他的想法我曾作细致的研究,结论是“实现超光速宇宙航行非常困难,但并非毫无希望”。
未来的宇宙飞船设计师可能在心中总想着超光速。美国刊物《未来学家》于2012年发表文章称,为了登上其他行星,光速(或超光速)旅行是对人类的一项重大科学挑战。同年9月有报道说,美国航天局(NASA)着手研究超光速曲速发动机(warp drive engine)。这表示NASA已把超光速宇航问题提上日程,认为对未来的宇航而言超光速是必由之路。……另外NASA指出,1972年发射的《先驱者10号》探测器已于2003年飞出太阳系,但与其联系的时间长达11h;可见,光速c(每秒约30万公里)看起来很快,但宇宙之大使其不再是非常快的速度,能否以超光速实现通信联系的问题已摆在了科学界面前。国内外一些学术机构(如德国科隆大学、上海交通大学、台湾清华大学)已开展了一些相关研究,我正与他们保持联系。尽管有的物理学家不赞成,然而事实是中国已有一批专家学者从事超光速研究,既有理论工作也有实验工作。但相比起来理论成果较好,落后较多的是实验。因此我们呼唤国家层面上的支持。
再讲点我个人的情况。我是中国传媒大学信息工程学院教授、博士生导师。青年和中年时期在工厂和研究院、所工作,1985年转到高校任教。过去我曾从事电子仪器和电子设备的设计、研制和生产,后来又在“电磁场理论与微波技术”领域从事教学和研究。所以,对我的定位应为电子学家,或者具体一点讲是微波与光波学家。我在波导理论方面的建树较为突出,曾推导出许多全新的方程,专著《截止波导理论导论》曾获全国优秀科技著作奖。由于其他工作(计量学、电磁兼容学)也多次获奖。不过这些都还不是最基础性的科学研究。1996年以后,我转而研究电磁波的速度,实际上是做超光速研究。这是因为1985年我发表了一篇量子隧穿(quantum tunneling)方面的分析论文,而德国的G.Nimtz教授用完全相同的思想在1992年做成一项微波超光速实验。这件事使我受到触动,就把关注点转到超光速方面来,而且后来与Nimtz教授成了好朋友。我在中国计量科学院曾参加“光频测量”课题组,这是企图精测光的频率,到现在也没有几个国家能做到。不过这种经验更使我对光速测量和超光速可能性问题发生强烈的兴趣。我早在1991年即通过研究截止波导理论发现了负群速现象;又通过负相位常数发现了负相速,从而确立了超前波和波的负性运动的存在;而此前我已建立了量子势垒隧道效应等效电路模型,发展了消失态的量子理论。2003~2004年我带领课题组用模拟光子晶体的同轴系统在短波完成了群速超光速实验;中国工程院机关刊物《中国工程科学》以“国内首例超光速实验”为题作了报道。
最近我们课题组把模拟光子晶体的方法与左手传输线技术相结合,已显示可获得负群速的物理现象,这是创新的研究方法。新作《波科学与超光速物理》将在明年上半年出版,它将是更为深刻的论述新学科建立的专著。
最后,我要感谢国家教育部、中国传媒大学、中国科学院电子学研究所等单位的帮助,以及国内外专家学者们的帮助,包括一些老院士(宋健、程津培、孙俊人、陈太一、黄宏嘉、林为干、王越、吴培亨、张钟华)的指导和帮助。
2013年5月18日