张朝阳对话物理学家徐一鸿:作为宇宙的一部分,我们应该去了解宇宙

读特新闻记者 邱思艳
2024-07-15 14:21

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谈量子物理、天体力学、相对论。

近日,搜狐公司创始人、董事局主席兼首席执行官、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、美国艺术与科学院院士徐一鸿,展开了一场深度物理对谈。

两人跨越量子世界、天体力学,直至相对论起源等多个领域,细数物理学发展历程中的点滴,并深入探讨了物理科普的价值以及物理直觉的重要性。这场高密度的知识对谈,持续了整整两个小时。

徐一鸿在对话中表示,做物理不是比学问,而是比谁更有创意、更有想法。张朝阳对此深表赞同:“创造性比知识更重要”。他建议,要多接触自然,积极进行实际的探索和思考,从而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

天体物理的发展也离不开量子力学。张朝阳以白矮星为例,形象地将其比作一团致密的电子气体,在电子低速运动的情况下,泡利不相容原理导致的简并压正比于1/R⁵,而它自身引力产生的压强正比于1/R⁴。他边讲解边在黑板上绘出两条曲线,这两条曲线交汇于一点,表明两个压强可以达到平衡状态。但在高速运动情形下,电子质量会显著增大,简并压的增速会相应地放缓,最后无法抵抗引力。所以白矮星的质量存在上限,称为钱德拉塞卡极限。

徐一鸿补充道,引力像是体育比赛的进攻方,简并压像是防守方,在高速的情形下,防守方有时候会招架不住跑去帮助进攻方,这样白矮星就会坍缩为中子星。他称赞张朝阳,对物理量的幂指数依赖关系有相当敏锐的物理直觉。

此外,徐一鸿还介绍了相对论的发展史。爱因斯坦场方程的史瓦西解在质心之外存在一个奇异值,如今被称为事件视界。然而,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首次正确地指出,视界只是一个由于坐标系选择不当而导致的奇异值,并非真正的物理奇点。

值得注意的是,Kruskal本身从事等离子体物理的研究,并非专门研究相对论。这一事实再次证明,做出科学成果并不一定要拥有深厚的知识储备,关键在于是否具有原创性的想法。

谈物理直觉:创造性比知识更重要

物理直觉是什么?张朝阳对此做出了解释:“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。”他进一步举例说明,爱因斯坦的场方程便是基于这种直觉和猜测提出的,它让爱因斯坦能够越过繁琐的物理公式,直接洞察到事物的本质。

在徐一鸿看来,从事物理研究并非比拼学问的广博,而是看谁的创意和想法更为独到。“在这个世界上,第一个去思考某个问题的人才是最重要的。”他回忆起在普林斯顿求学时,黑洞概念的提出者惠勒教授曾告诫他:“你应该首先用直觉去探寻答案,然后再进行计算。”因为很多学生往往只看到问题的表面,一旦遇到障碍就如被翘起的树根绊倒的行人,再也“爬”不起来了。

“创造性比知识更重要!”张朝阳也深以为然。他认为,人类的大脑具有强大的跨学科计算能力,能够创造出独一无二的事物,而创造并不一定要建立在高深学科的学习之上。他建议减少玩手机的时间,更多地接触自然,进行实际的探索和思考,这样才能更好地培养物理直觉。“我小时候在自然界中玩耍的经历让我受益匪浅,它赋予了我更直接的三维思考能力。”

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?在2024年的跨年演讲中,张朝阳曾提到,人类是宇宙的奇迹,学习物理是因为我们本就是自然界的一部分,理应探寻我们的存在之本。徐一鸿也提出相同的观点,他表示:“人类在宇宙中显得渺小,但我们仍是其不可或缺的一部分。我们应当去了解宇宙,体验其存在的价值,并领悟作为宇宙成员的意义。”

二人不仅自己深耕物理研究,还致力于通过物理科普传递知识,激发公众对科学的热情与好奇心。徐一鸿认为,科普的重要目的之一就是鼓励年轻人踏上科学研究的征途。他的权威教科书,如《果壳中的量子场论》(Quantum Field Theory in a Nutshell)、《爱因斯坦引力导论》(Einstein Gravity in a Nutshell)等,畅销科普书《可畏的对称》(Fearful Symmetry)、《爱因斯坦的玩具》(An Old Man's Toy)等,都深受全球学术研究者与科学爱好者的喜爱。而张朝阳的《张朝阳的物理课》,自2021年起在纸壳上写下推演公式,至今已积累了2000张演算纸,两年来直播了两百多期,已成为国内物理科普的代表力量。

张朝阳认为,大脑的思维是无限驰骋的,学习应培养自主思维。即使只有基础的物理知识,也可以进行推导。他分享了自己用近一年时间自学广义相对论的经历:三分之一的时间阅读教科书和维基百科相关资料,三分之一的时间在脑海中推导,剩下的时间则在黑板上进行推导。

这一自学经历赢得了徐一鸿教授的极高赞誉:“You win my respect!”他比喻说,在金庸小说的武侠世界里,每个人都需要高人指点,没有自学成才的武术家。但在现实世界中,张朝阳这种出于兴趣而自主学习、实践的方式是值得学习和尊敬的。

当前,人工智能飞速发展,但在徐一鸿看来,它并不能帮助解决物理问题。因为短期内,AI仍在模仿人类行为,依赖于大量的数据处理和计算。而物理更多的是思考,需要创造一些原始、原创的东西。正如当年加州大学圣芭芭拉分校理论物理研究所的年轻人,抱怨研究所的计算机太落后时,院长Schrieffer的回应所言:“真正的计算机在我们头上。”

(受访企业供图)

编辑 高原 审读 郭建华 二审 李怡天 三审 刘思敏

(作者:读特新闻记者 邱思艳)
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