作者:张楠 来源:中国科学报 发布时间:2024/7/15 16:33:13
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张朝阳对话徐一鸿:不断实践才能培养物理直觉

7月13日,搜狐董事局主席、物理学博士张朝阳与著名物理学家、德国洪堡研究奖获得者徐一鸿展开了一场物理对谈,二人从量子世界、天体力学谈到相对论起源等,讲述多领域的物理学发展历程,探讨物理科普的价值与物理直觉的重要性。这场高密度的知识对谈持续了两个小时。

张朝阳对话徐一鸿。图片来源:搜狐

徐一鸿表示,做物理不是比学问,而是比谁更有创意、更有想法。张朝阳也强调“创造性比知识更重要”,建议要多接触自然,多进行实际的探索和思考,才能更好地培养物理直觉。

谈物理学史:徜徉不同领域的发展历程

对谈伊始,张朝阳与徐一鸿谈起量子物理语言和经典物理语言的不同。在经典物理中,一切都可以用实数去描述,而量子物理必须引入复数。傅里叶热传导方程和薛定谔方程正是差了一个虚数,就把指数衰减的热流,变成了振荡传递的波动。这些方程背后,都可以用傅里叶变换从频域角度去分析。张朝阳总结道,正是由于束缚条件的存在,量子世界才会出现分立的台阶,这也是“量子”一词的含义。

徐一鸿还介绍了很多相对论的发展史。爱因斯坦场方程的史瓦西解在质心之外还存在一个奇异值,现在称为事件视界。但当时,爱因斯坦错误地认为视界外的人碰到这个视界会反弹回来,是Kruskal第一个正确地指出视界只是一个坐标系选取得不恰当导致的奇异值,并不是一个物理奇点。而Kruskal本身是做等离子体物理的,并不专门研究相对论。

由此可见,做出重要成果不一定要有多么深厚的知识储备,而在于有没有原创的想法。

谈物理直觉:创造性比知识更重要

物理直觉是什么?张朝阳认为:“物理直觉是一种能够帮助我们直接理解物理现象和规律的能力。它不仅仅是基于知识的推理,更是一种深层次的理解。”

比如爱因斯坦场方程就是爱因斯坦基于直觉和猜测提出的,越过了需要大量计算的物理公式直接看到本质,而非通过传统的推导过程。

在徐一鸿看来,做物理不是讲学问,比谁知道的多,而是比谁更有创意、更有想法,“你在这个世界上第一个去想才是重要的。”他回忆在普林斯顿求学时,黑洞概念的提出者惠勒教授曾对他说,“你要先用直觉来想通答案是什么,再去计算。”因为很多学生甚至只看到树皮,被翘起的树根绊倒,就再也“爬”不起来了。

“创造性比知识更重要!”张朝阳也深以为然。他表示,人脑非常发达,可以进行跨学科计算,从而创造出独特的东西,不一定要学很多高深的学科才能进行创造。

谈物理科普:人类作为宇宙的一部分应该去了解宇宙

为什么要学习物理?张朝阳在2024跨年演讲中曾提到,人类是宇宙的奇迹,学习物理是因为我们是自然界的一部分,应该理解我们的存在。对话中徐一鸿也提出了同样观点,“我们作为人类虽然很渺小,但仍是宇宙的一部分,我们应该去了解宇宙,享受宇宙存在的价值,享受我们作为宇宙成员的意义。”

二人不仅自己研究物理,也致力于通过物理科普传递知识,点燃公众对科学的热情和好奇心。徐一鸿认为,科普的目的之一是鼓励年轻人走上科学研究的道路。他的权威教科书《果壳中的量子场论》《爱因斯坦引力导论》等,畅销科普书《可畏的对称》《爱因斯坦的玩具》等广为人知,惠及全世界学术研究者与科学爱好者。自2021年在纸壳上写下推演公式,到如今积累了2000张演算纸,《张朝阳的物理课》2年来直播了两百多期,已成为国内物理科普的代表力量。

当下人工智能飞速发展,但在徐一鸿看来,并不能帮助解决物理问题,因为短期内AI还是在模仿人类的行为,依赖于大量的数据处理和计算,而物理更多的是思考,需要去创造一些原始、原创的东西。

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