張朝陽對話物理學家:橫跨經典與前沿的物理「三連奏」

市場資訊
2025/08/12

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(來源:果殼)

7月,三場跨越時空的物理學思想盛宴在中文互聯網世界上演。

搜狐創始人、董事局主席兼首席執行官、物理學博士張朝陽接連對話了三位當代物理學界的重量級人物:2004年諾貝爾物理學獎得主戴維·格羅斯(David J. Gross),著名理論物理學家、科普作家徐一鴻(A. Zee),以及劍橋大學教授、知名理論物理學家湯大衛(David Tong)。這三場深度對談如同橫跨經典與前沿物理的 「三連奏」,以其宏闊視野和深邃洞見引發網友廣泛關注。

他們沿着物理學發展脈絡展開探討:從牛頓、麥克斯韋、愛因斯坦的奠基性革命到量子力學、量子場論的誕生,從物理學追求「統一性」的壯麗史詩到當下面臨的暗物質、暗能量、量子引力等研究挑戰,對話還延伸到粒子物理標準模型背後的漸近自由、夸克禁閉、希格斯機制等內容。

這些討論涵蓋宏觀宇宙與微觀粒子、歷史軼事與未來展望,既觸達物理學領域最前沿的動態與謎題,也賡續科學探索精神的傳承薪火。

跨越時空的智慧微光

物理學軼事中的啓示

過去兩千多年,人類始終在探索世界的基本原理,這些對無數自然現象的高度概括,構成了物理學的根基。其間無數偉大物理學家的名字如星辰般閃爍,在歷史上留下了諸多奇聞軼事。

在追溯物理學的源頭時,徐一鴻與張朝陽談到了牛頓時代那些有趣的誤解——當地球被確認為球體後,古人們便認為地心即地獄所在。更有意思的是,地球密度測量的一個錯誤,竟讓當時的科學家得出「地球是空心球」的結論,這更印證了「地獄處於地心」的設想。

實驗所得的結果並非總是絕對真理,誤差甚至錯誤在所難免,重要的是擁有堅持正確理論內核的勇氣。這一點,在麥克斯韋將電磁力實現歷史性統一後,其方程組與牛頓力學的矛盾最終催生相對論革命的故事中,再次得到了印證——理論與觀測的不協調孕育着突破

談到相對論時,徐一鴻還講述了一個關於「愛因斯坦的運氣」的故事。

Pixabay

早在1911年計算太陽引力場光線偏折角時,愛因斯坦最初竟得出了與牛頓力學相同的值,漏掉了關鍵的因子「2」。而首支試圖測量偏折角的考察隊在俄國境內遭受懷疑而被捕入獄,戲劇性地使愛因斯坦的廣義相對論避免了「被證僞」的命運,留出了讓這位天才修正這個「小小疏忽」的時間。即使是最偉大的頭腦也可能出錯,科學的腳步常常在不斷地修正中前行。

湯大衛則講述了一些科學史上的趣事:牛頓發現萬有引力定律後,雪藏了二十年才公之於衆;胡克、哈雷等人曾在倫敦咖啡館裏嘗試推導同一個公式;曾經砸中牛頓的那棵距今有四百年曆史的蘋果樹仍在結果……

這些軼事背後是更為宏大的科學發展脈絡:從開普勒定律到牛頓引力理論,物理學實現了首次重大的理論統一;拉格朗日力學、哈密頓力學以作用量和能量為核心,把費馬原理和牛頓定律統一起來,實現了物理學的第二次理論統一,並打破了人們對「力」的片面認識。

當然,科學史上不僅留下了巨人的豐碑,也寫滿了研究者個體的種種境遇。徐一鴻談及麥克斯韋,這位電磁學領域的大師職業生涯起步並非頂尖學府,而是在一所「非常普通的學校」任教。張朝陽也提到,愛因斯坦也曾在普通學校任教。他們以此激勵物理學子們大膽想象放手去做,因為學術道路上的挫折及所處平台的高低,並非衡量成就價值的標準。

嚴謹與通俗的較量:

巨匠心目中的科普

如何向大衆講清楚物理的本質?三位科學家和張朝陽都談了自己對科普的看法,為理解科學傳播的本質提供了寶貴思路。

作為諾貝爾獎得主,格羅斯在解釋粒子物理學核心概念時非常善於「化簡」。他給網友講自然界四大相互作用時,沒有堆砌公式,而是拿日常經驗為錨點。

他邀請衆人想象手中托起的一瓶水:引力看似強大(整個地球的原子都在吸引它),實則微弱至極——因為電磁力主宰着託舉的動作,這肌肉的力量本質上是電磁力的宏觀體現,它比引力強了整整40個數量級。

格羅斯還科普了物質質量起源。當公衆普遍將質子質量歸因於希格斯機制時,格羅斯指出了更本質的圖像:質子那巨大的質量(約938 MeV)絕大部分並非源於其內部夸克的微小固有質量(僅幾MeV),而是源於將夸克緊緊束縛在質子內部後產生的「被囚禁的能量」。

這股能量源自強力場(膠子)以及被強力束縛的高速運動的夸克的巨大動能。他形象地比喻:「當你站上秤發現自己重了一公斤,那增加的其實是一公斤被‘囚禁’的能量。」在格羅斯看來,科普是將深奧的理論精髓,凝聚成簡明、直觀的物理圖像。

湯大衛對科普保持着更為審慎的態度,甚至帶着一絲憂慮。他肯定了科普的價值是科學家對公衆知情權及背後財政支持的回應與責任擔當,但是擔心科普難以避免地過於依賴於比喻,而這些比喻往往與物理學的嚴謹表達——數學方程相去甚遠。

他認為,「科普經常是在講故事和類比,但那不是物理學的真諦。」湯大衛的理想科普,似乎是架設一座橋樑,溝通專業的數學框架與公衆的初步理解,而非提供看起來很美但實質模糊的替代品。

湯大衛這種看重「數學內核」的科普觀,張朝陽也十分認同。他在對話中也毫不掩飾對於「薛定諤的貓」等哲學討論的保留態度,認為這並非量子力學的核心。在以往的物理直播課中,他就曾多次強調,學習物理就得動手去算,只有算出來了纔是真的懂物理。正是這種理念,讓《張朝陽的物理課》能抵達物理的本質,而不是停留在表面泛泛而談。

宇宙的深壑與物理的基石:

對話中的物理前沿與傳承

當對話觸及宇宙的起源與時空的本質時,格羅斯走向了物理學最深邃的疆域。他坦言,回溯至大爆炸的「奇點」,無論是經典理論、量子力學還是弦論,都可能面臨失效的窘境。

時間——這一習以為常的概念,在格羅斯眼中依然充滿神祕。在廣義相對論中,時空是動態的實體,而量子引力的不確定性則讓時空在普朗克尺度下劇烈漲落,挑戰着我們的理解極限。而弦論似乎還暗示了一種驚人的可能:時空並非基本存在,而是某種「湧現」現象。

格羅斯強調,在探討宇宙起源時,諸如「時間從何開始」這類問題本身可能就需要被重新審視,因為在極端條件下,傳統的時空框架或許已經不再適用。

與宇宙起源的宏大敘事相比,徐一鴻的討論則相對「樸實」一些。在學生互動環節中,有人問到量子場論的未解之謎,對此,徐一鴻肯定了量子場論作為「最完善、最精確的已驗證理論框架」的地位,例如電子磁矩計算的驚人精度,同時他也坦言,量子場論並非完美無缺。

他列舉了標準模型面臨的關鍵挑戰:為何粒子物理中存在三種基本相互作用而非一種?標準模型為什麼有那麼多的自由參數?他鼓勵年輕人積極投身於這些尚待探索的重要問題中。

在張朝陽與湯大衛的對談中,話題還延伸到了物理教育。湯大衛表示,執教二十年來他每年都推出新課程,並希望在退休前把所有物理課程都教完。

他尤其呼籲人們重視流體力學在物理學教育中的重要地位。他指出,在英國,流體力學並不是物理系學生的主要課程。但描述流體運動的納維-斯托克斯方程擁有驚人的普適性,甚至能刻畫極端條件下形成的夸克-膠子等離子體。他強調,流體力學是一門極其精彩的學科,值得認真學習與研究,

這點已在《張朝陽的物理課》中得以體現。此前,張朝陽也曾花費大量課時,帶領網友深入剖析流體力學原理和納維-斯托克斯方程的魅力。

AI的螢火:

物理學家眼中的智能邊界

圍繞「AI能否觸及物理學的核心創造力」這一主題,三位科學家與張朝陽展開了思辨,觀點各不相同。

其中,格羅斯對當前的AI熱潮持最為審慎的態度。他認為,大語言模型本質上是一場「過度炒作」。這些模型不過是精於編織「聽起來合理」話術的機器,缺乏真正的理解力、邏輯嚴謹性與創造力。

格羅斯舉例指出,詢問ChatGPT「7和9哪個更大」或「葛底斯堡演說的第五個詞是什麼」,它都可能給出荒謬的錯誤答案。在他看來,這些大型語言模型既不懂驗證答案的嚴謹性,也不在乎邏輯正確性,只求輸出悅耳的語句,它們根本不具備真正的創造力。「這些機器終將取代大量只會說漂亮話的人。」

面對「AI能否像人類一樣湧現物理直覺」的提問,徐一鴻反問:「如果1924年就有AI,它能‘發現’量子力學嗎?」,隨後他給出明確否定的答案。他認為,AI的工作方式更像是在牛頓力學框架下不斷堆疊變量,而不具備引領物理學範式轉換所需的革命性思維能力。正如海森堡開創量子力學時所展現的「超級大腦」式的洞見,是AI難以企及的。張朝陽一語點破:「簡單來說,AI是沒有直覺的。」

相比之下,湯大衛則對AI技術持更為開放的態度。他親身體驗了AI作為工具的強大效能,並分享了藉助AI編寫腳本,快速計算Christoffel符號或繪製拓撲絕緣體能帶結構的可能性。對於繪製拓撲絕緣體能帶結構。這令他十分驚歎,「短短兩分鐘便能完成,太神奇了!」

談及AI未來的應用潛力時,湯大衛將其視為過去五十年來計算機技術發展的自然延伸。他進一步指出,針對納維-斯托克斯方程奇點問題等重大數學物理難題,AI的適用性取決於目標的性質——如果需要嚴格的數學證明,目前AI尚難企及;但如果目標是尋找可能帶有奇點的特定流體構型,AI則可以高效輔助。

這一觀點張朝陽深以為然,並指出這是人類大腦和人工智能的完美結合。人工智能可以做髒活累活,人類大腦記不住所有這些事情,而人工智能可以彌補這一點。

三位物理學家的觀點清晰地劃定了當前AI能力的邊界:儘管AI可以作為強大的推理和計算工具,但它在理解物理世界和進行顛覆性創造方面仍存在侷限性。張朝陽的總結點明瞭關鍵:AI的價值在於解放人類於繁複的計算和數據處理,讓我們的大腦得以專注於真正需要創造力和深刻洞見的領域——那些定義物理學乃至人類智慧巔峯的核心能力。AI目前稱得上得力的助手,但遠非創造力的替代者。

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