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张朝阳对话著名物理学家徐一鸿

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  中国经济新闻网讯(毛晶慧)7月16日,搜狐创始人、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(Anthony Zee)展开物理对谈,内容涵盖牛顿力学、量子力学、狭义相对论及量子场论等领域,回溯物理学统一历程,并分享了海森堡、爱因斯坦等科学家的故事。徐一鸿强调未来物理学发展需年轻人创造,张朝阳则指出基础科学研究应源于本能好奇心。

        物理学统一之路:百年锤炼铸就量子场论

        张朝阳提出,2025年是狭义相对论120周年、广义相对论110周年、海森堡矩阵力学100周年等重要理论的纪念节点。徐一鸿梳理了物理学统一脉络:牛顿统一天体与地面力学规律;麦克斯韦完成电与磁的经典统一;爱因斯坦以狭义相对论解决电磁学与牛顿时空观的冲突,后又通过广义相对论揭示时空和引力的联系。量子力学领域,薛定谔波动方程与海森堡矩阵力学共同构成主流理论框架,狄拉克、费曼和施温格等科学家进一步将量子力学和狭义相对论统一,构建出量子场论。

         徐一鸿表示,量子力学能精准计算原子光谱,量子场论对电子磁矩的计算精度更高,堪称人类有史以来最成功的理论。在此基础上,粒子物理标准模型总结了基本粒子性质,将电磁、强、弱相互作用纳入统一框架,科学家们仍在探索大统一理论。

        理论发展偶发性:赫维赛德的忽视与爱因斯坦的幸运

        物理学重要理论的发展契机常蕴含在既有理论中,却未必及时引起重视。徐一鸿指出,麦克斯韦方程组后两个方程暗藏规范对称性,需将电磁场认知上升到电标势和磁矢势层面,但因势无法直接测量,赫维赛德甚至称其为数学垃圾。如果能在1954年理解这个,就有可能提出杨-米尔斯规范场论。

          新理论的诞生与检验也需幸运眷顾。爱因斯坦1911年预言质量会弯曲光线,最初计算偏差导致偏折角与牛顿力学结论一致。1914年德国天文学家弗洛恩德里希计划通过日全食验证,却因一战爆发搁置。1915年爱因斯坦修正计算,得出偏折角为牛顿力学预测值两倍的结论,后被爱丁顿观测团队证实。张朝阳补充,相关计算过程已在其物理直播课讲解,将收录进《张朝阳的物理课》(第四卷)。

          数学与物理:物理直觉往往比数学工具更重要

         针对物理学家是否需掌握大量高深数学知识的问题,两人均给出否定答案。徐一鸿认为,核心只需掌握偏微分方程、微分几何及群论,其实各领域教材前三章就够了。张朝阳提醒:一直做复杂数学会困住自己,失去简单直觉。

         徐一鸿以盖尔曼发现夸克为例,指出其数学功底虽不如同行,却凭借物理洞察力率先突破。张朝阳补充,爱因斯坦提出狭义相对论时不懂闵可夫斯基时空和微分几何。徐一鸿总结:懂很多数学不等于能作出伟大物理成就,否则数学系教授都该是诺贝尔奖得主了。

        但扎实的数学计算仍是理解物理的前提。徐一鸿强调,读科普书只能形成模糊印象,唯有动手推导方程才能走近物理这一相互交织的整体。张朝阳鼓励被数学困扰的网友:只要一步一步计算,最终总会得到回报。

           基础科学:科研出于好奇心而非功利心

          互动环节,获奥林匹克物理竞赛银牌的准大学生请教高能物理学发展前景及量子场论符号体系改进问题,另有学生问及物理学发展抽象化趋势及科研问题重要性判断。

        徐一鸿表示,问题解决和学科推动取决于年轻人,科学问题重要性需自己决定,发展不能只靠前辈经验,也要靠年轻人思考推动。张朝阳补充,许多学生关注研究出路、就业和前景,他认为基础科学研究应出于对自然界的本能好奇,核心价值在于推动人类对世界的认知,不应过分着眼短期商业应用,更不能以功利性牟利为导向,科研在满足人类好奇心的同时,也在为人类进步作贡献。

         针对AI未来或能发展出类似人类的物理直觉的预测,徐一鸿指出,当前AI能力主要体现在快速访问大量数据库,可能在牛顿力学基础上增加变量、参数,但不是探索物理的方式,仍需要人类超级大脑。张朝阳表示认同,前沿物理研究仍依靠人类思维,AI无法产生类似人类的直觉。

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