2021年9月22—23日，清华大学携手中国物理学会和香港中文大学，在清华大学大礼堂举行了庆祝杨振宁先生百年华诞学术思想研讨会。大会特别设置了“圆桌论坛”环节，邀请物理学界几位非常具有代表性的学者，围绕21世纪物理学的发展趋势展开深入讨论。此次论坛一共邀请了6位嘉宾，由中国物理学会理事长张杰院士担任主持人，其他5位嘉宾按照发言顺序分别是：中国科学院高能物理研究所陈和生院士、香港中文大学杨纲凯教授、美国犹他大学吴咏时教授、中国科学院物理研究所向涛院士、中国科学院理论物理研究所蔡荣根院士。嘉宾们以其精湛的物理学功力和深厚积累，围绕物理学未来发展的趋势进行了深入的观点交锋和激烈的思想碰撞，所论及物理问题的深度和广度充分体现了中国物理学界对于物理学未来发展的见识和愿景。清华大礼堂现场气氛热烈，当天通过直播平台观看会议的超过10万，参会者都为圆桌论坛的精彩纷呈和深刻洞见而赞叹，堪称中国物理学家一次高水平的思想交流。
或许在未来的某一天，当我们回忆这次圆桌论坛的观点和预言时，也许会更加深刻地体会其深刻意义。《物理》编辑部经活动主办方授权，根据圆桌论坛视频整理成文，并经受邀嘉宾审阅定稿，刊登于此，以期更多华人读者领略当日圆桌讨论的精髓，尤其希望更多的青年读者能够从本次圆桌讨论的观点和展望中获益。

激子绝缘体是20世纪60年代初由诺贝尔物理学奖获得者莫特提出的一种新物相。众所周知，激子是固态系统中最典型的集体激发之一，简单地可视为电子—空穴由于库仑相互作用而形成的束缚对。在常规绝缘体或半导体材料中，单粒子能隙远大于激子束缚能。而在某些特殊的材料体系，如窄能隙半导体和二维材料中，激子的束缚能可能大于体系的单粒子能隙，因此体系内会自发形成大量的激子，进入激子绝缘体相。激子绝缘体是体系的基态，低浓度下激子可视为组合玻色子，在低温下会形成宏观相干态——激子玻色—爱因斯坦凝聚。文章简要地回顾了激子绝缘体的发展历史，并介绍了激子绝缘体、玻色—爱因斯坦凝聚和自旋超流的最新进展。

以石墨烯为代表的层状材料具备显著区别于三维材料的新奇物理特性。更为重要的是，原子级平整的二维材料使得科学家们可以将不同的二维材料通过堆垛或者把相同的二维材料通过堆垛加扭转构成范德瓦耳斯异质结。通过层间耦合作用，可对异质结的能带结构和物理性质进行有效调控，从而衍生出单个二维材料所不具备的新奇物性。范德瓦耳斯异质结的能带调控极大地拓宽了二维材料的科学研究和应用前景。

研究类脑器件是构建一个能够与大脑相媲美的类脑信息处理系统的重要基础。二维材料凭借优异的电学与光电特性、可多自由度调控以及可三维垂直集成等优势，为设计多功能的类脑器件提供了丰富的材料和机制选择。文章围绕二维材料及异质结类脑器件的设计展开，通过总结最近的重要研究进展，探究该领域未来可能面临的机遇与挑战。

光电测试技术是太赫兹辐射研究的重要基础技术。文章首先介绍两种太赫兹量子器件的工作原理和最新进展，随后主要介绍太赫兹量子器件在脉冲激光功率测量技术、快速调制与直接探测技术、激光偏振转换与测量以及光纤损耗测量技术及相关测试系统中的应用。最后总结基于太赫兹量子器件的光电测试技术的特点和优势，并对未来的发展进行展望。

一锤定音的本领来自对十八般兵器的样样精通。 ——作者
庞加莱(Henri Poincaré，1854—1912)，法国数学家、物理学家、工程师、哲学家，数学界最后一个啥都懂的人。庞加莱以数学家、物理学家的身份闻名于世，其对相对论和量子力学的建立都有开创性的贡献，参见拙作《磅礴为一》。庞加莱的物理研究涉及各个领域，自然会关切黑体辐射的研究。庞加莱批评普朗克的理论缺失振子间交换能量的机制，为此他提出两个可能：其一为多普勒效应，不同运动速度的振子会发出不同的频率；其二，不同本征频率振子间的碰撞导致频率迁移。这个批评对黑体辐射研究意义不大。

拓扑学作为数学中的一个重要分支，主要研究拓扑空间在拓扑变换下的不变性质和不变量。近年来，拓扑学与材料科学的关联日益紧密，拓扑的概念逐渐被引入研究凝聚态物理中的奇异态，包括实空间中具有新颖极化/自旋构型的拓扑结构以及倒易空间中的拓扑现象等。铁电薄膜由于场致翻转的非易失性自发极化，在信息存储/处理、传感、谐振和能源等先进纳米功能器件中具有重要应用价值，因此探索其中的新颖拓扑结构及其物性成为当前凝聚态物理研究的重点之一。

由于其迷人的魅力，晶体在过去几个世纪里一直吸引着我们的注意。人们所熟知的晶体，从雪花到钻石，通常都是由原子或分子在空间中规则排列所构成的。对晶体的研究帮助我们建立了一整套框架，可以用于理解其他的空间有序相，例如超导体、液晶和铁磁相。