張朝陽對(duì)話物理學(xué)家徐一鴻:我們作為宇宙的一部分應(yīng)該去了解宇宙

速途網(wǎng)7月15日消息(報(bào)道:李楠)近日,搜狐創(chuàng)始人、董事局主席兼首席執(zhí)行官、物理學(xué)博士張朝陽與著名物理學(xué)家、德國(guó)洪堡研究獎(jiǎng)獲得者、美國(guó)藝術(shù)與科學(xué)院院士徐一鴻教授展開了一場(chǎng)物理對(duì)談,二人從量子世界、天體力學(xué)談到相對(duì)論起源等,講述多領(lǐng)域的物理學(xué)發(fā)展歷程,探討物理科普的價(jià)值與物理直覺的重要性。這場(chǎng)高密度的知識(shí)對(duì)談持續(xù)了整整兩個(gè)小時(shí)。

徐一鴻教授表示,做物理不是比學(xué)問,而是比誰更有創(chuàng)意、更有想法。張朝陽也強(qiáng)調(diào)“創(chuàng)造性比知識(shí)更重要”,建議要多接觸自然,多進(jìn)行實(shí)際的探索和思考,才能更好地培養(yǎng)物理直覺。

談物理學(xué)史:徜徉不同領(lǐng)域的發(fā)展歷程

對(duì)談伊始,張朝陽與徐一鴻教授先談起量子物理語言和經(jīng)典物理語言的不同。在經(jīng)典物理中,一切都可以用實(shí)數(shù)去描述,而量子物理必須引入復(fù)數(shù)。傅里葉熱傳導(dǎo)方程和薛定諤方程正是差了一個(gè)虛數(shù),就把指數(shù)衰減的熱流,變成了振蕩傳遞的波動(dòng)。這些方程背后,都可以用傅里葉變換從頻域角度去分析。張朝陽總結(jié)道,正是由于束縛條件的存在,量子世界才會(huì)出現(xiàn)分立的臺(tái)階,這也是“量子”一詞的含義。

天體物理的發(fā)展也離不開量子力學(xué)。張朝陽以白矮星為例,它可以看做一團(tuán)致密的電子氣體,在電子低速運(yùn)動(dòng)的情況下,泡利不相容原理導(dǎo)致的簡(jiǎn)并壓正比于1/R?,而它自身引力產(chǎn)生的壓強(qiáng)正比于1/R?。講解中,他在黑板上畫下兩條曲線——它們交匯于一點(diǎn),所以兩個(gè)壓強(qiáng)可以達(dá)到平衡。但在高速運(yùn)動(dòng)情形下,電子質(zhì)量會(huì)顯著增大,簡(jiǎn)并壓的增速會(huì)相應(yīng)地放緩,最后無法抵抗引力。所以白矮星的質(zhì)量存在上限,稱為錢德拉塞卡極限。徐一鴻教授補(bǔ)充道,引力像是體育比賽的進(jìn)攻方,簡(jiǎn)并壓像是防守方,在高速的情形下,防守方有時(shí)候會(huì)招架不住跑去幫助進(jìn)攻方,這樣白矮星就會(huì)坍縮為中子星。他稱贊張朝陽對(duì)物理量的冪指數(shù)依賴關(guān)系有相當(dāng)敏銳的物理直覺。

徐一鴻教授還介紹了很多相對(duì)論的發(fā)展史。愛因斯坦場(chǎng)方程的史瓦西解在質(zhì)心之外還存在一個(gè)奇異值,現(xiàn)在稱為事件視界。但當(dāng)時(shí),愛因斯坦錯(cuò)誤地認(rèn)為視界外的人碰到這個(gè)視界會(huì)反彈回來,是Kruskal第一個(gè)正確地指出視界只是一個(gè)坐標(biāo)系選取得不恰當(dāng)導(dǎo)致的奇異值,并不是一個(gè)物理奇點(diǎn)。而Kruskal本身是做等離子體物理的,并不專門研究相對(duì)論。由此可見,做出重要成果不一定要有多么深厚的知識(shí)儲(chǔ)備,而在于有沒有原創(chuàng)的想法。

談物理直覺:創(chuàng)造性比知識(shí)更重要

物理直覺是什么?張朝陽解釋了這一概念:“物理直覺是一種能夠幫助我們直接理解物理現(xiàn)象和規(guī)律的能力。它不僅僅是基于知識(shí)的推理,更是一種深層次的理解?!北热鐞垡蛩固箞?chǎng)方程就是愛因斯坦基于直覺和猜測(cè)提出的,越過了需要大量計(jì)算的物理公式直接看到本質(zhì),而非通過傳統(tǒng)的推導(dǎo)過程。

在徐一鴻教授看來,做物理不是講學(xué)問,比誰知道的多,而是比誰更有創(chuàng)意、更有想法,“你在這個(gè)世界上第一個(gè)去想才是重要的?!彼貞浽谄樟炙诡D求學(xué)時(shí),黑洞概念的提出者惠勒教授曾對(duì)他說,“你要先用直覺來想通答案是什么,再去計(jì)算?!币?yàn)楹芏鄬W(xué)生甚至只看到樹皮,被翹起的樹根絆倒,就再也“爬”不起來了。

“創(chuàng)造性比知識(shí)更重要!”張朝陽也深以為然。他表示,人腦非常發(fā)達(dá),可以進(jìn)行跨學(xué)科計(jì)算,從而創(chuàng)造出獨(dú)特的東西,不一定要學(xué)很多高深的學(xué)科才能進(jìn)行創(chuàng)造。他建議要減少玩手機(jī)的時(shí)間,多接觸自然,多進(jìn)行實(shí)際的探索和思考,才能更好地培養(yǎng)物理直覺?!拔业靡嬗谛r(shí)候在自然界中玩耍,這讓我有了更直接的三維思考能力?!?/p>

談物理科普:人類作為宇宙的一部分應(yīng)該去了解宇宙

為什么要學(xué)習(xí)物理?張朝陽在2024跨年演講中曾提到,人類是宇宙的奇跡,學(xué)習(xí)物理是因?yàn)槲覀兪亲匀唤绲囊徊糠?,?yīng)該理解我們的存在。對(duì)話中徐一鴻教授也提出了同樣的觀點(diǎn),“我們作為人類雖然很渺小,但仍是宇宙的一部分,我們應(yīng)該去了解宇宙,享受宇宙存在的價(jià)值,享受我們作為宇宙成員的意義?!?/p>

二人不僅自己研究物理,也致力于通過物理科普傳遞知識(shí),點(diǎn)燃公眾對(duì)科學(xué)的熱情和好奇心。徐一鴻教授認(rèn)為,科普的目的之一是鼓勵(lì)年輕人走上科學(xué)研究的道路。他的權(quán)威教科書《果殼中的量子場(chǎng)論》(Quantum Field Theory in a Nutshell)、《愛因斯坦引力導(dǎo)論》(Einstein Gravity in a Nutshell)等,暢銷科普書《可畏的對(duì)稱》(Fearful Symmetry)、《愛因斯坦的玩具》(An Old Man’s Toy)等廣為人知,惠及全世界學(xué)術(shù)研究者與科學(xué)愛好者。自2021年在紙殼上寫下推演公式,到如今積累了2000張演算紙,《張朝陽的物理課》2年來直播了兩百多期,已成為國(guó)內(nèi)物理科普的代表力量。

張朝陽認(rèn)為,大腦的思維是非??v橫馳騁的,學(xué)習(xí)要有自主思維。哪怕只有一些很基礎(chǔ)的物理知識(shí),都可以去做一些推導(dǎo)。他分享自己用近一年時(shí)間自學(xué)廣義相對(duì)論的過程——三分之一略讀教科書和維基百科的相關(guān)資料,三分之一在腦子里推導(dǎo),剩下三分之一在黑板上推導(dǎo)。這一自學(xué)經(jīng)歷讓徐一鴻教授稱贊道,“You win my respect!”他形容在金庸小說的武俠世界里每個(gè)人都有高人指點(diǎn),沒有自學(xué)成才的武術(shù)家,但現(xiàn)實(shí)世界中,張朝陽這種出于興趣自主學(xué)習(xí)、實(shí)踐的方式值得學(xué)習(xí)和尊敬。

當(dāng)下人工智能飛速發(fā)展,但在徐一鴻教授看來,并不能幫助解決物理問題,因?yàn)槎唐趦?nèi)AI還是在模仿人類的行為,依賴于大量的數(shù)據(jù)處理和計(jì)算,而物理更多的是思考,需要去創(chuàng)造一些原始、原創(chuàng)的東西。正如當(dāng)年加州大學(xué)圣芭芭拉分校理論物理研究所的年輕人們抱怨研究所的計(jì)算機(jī)太落后時(shí),院長(zhǎng)Schrieffer的回應(yīng),“真正的計(jì)算機(jī)在我們頭上。”

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