張朝陽(yáng)對(duì)話徐一鴻：談量子物理、天體力學(xué)、相對(duì)論

7月13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(yáng)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(kāi)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(jué)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(wèn)，而是比誰(shuí)更有創(chuàng)意、更有想法。張朝陽(yáng)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(jué)。

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(yáng)與徐一鴻教授先談起量子物理語(yǔ)言和經(jīng)典物理語(yǔ)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(yáng)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(kāi)量子力學(xué)。張朝陽(yáng)以白矮星為例，它可以看作一團(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(huà)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(wú)法抵抗引力。所以白矮星的質(zhì)量存在上限，稱為錢(qián)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(yáng)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(jué)。

徐一鴻教授還介紹了很多相對(duì)論的發(fā)展史。愛(ài)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(ài)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(lái)，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(zhuān)門(mén)研究相對(duì)論。由此可見(jiàn)，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(méi)有原創(chuàng)的想法。

談物理直覺(jué)：創(chuàng)造性比知識(shí)更重要

物理直覺(jué)是什么？張朝陽(yáng)解釋了這一概念：“物理直覺(jué)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。”比如愛(ài)因斯坦場(chǎng)方程就是愛(ài)因斯坦基于直覺(jué)和猜測(cè)提出的，越過(guò)了需要大量計(jì)算的物理公式直接看到本質(zhì)，而非通過(guò)傳統(tǒng)的推導(dǎo)過(guò)程。

在徐一鴻教授看來(lái)，做物理不是講學(xué)問(wèn)，比誰(shuí)知道的多，而是比誰(shuí)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。”他回憶在普林斯頓求學(xué)時(shí)，黑洞概念的提出者惠勒教授曾對(duì)他說(shuō)，“你要先用直覺(jué)來(lái)想通答案是什么，再去計(jì)算。”因?yàn)楹芏鄬W(xué)生甚至只看到樹(shù)皮，被翹起的樹(shù)根絆倒，就再也“爬”不起來(lái)了。

“創(chuàng)造性比知識(shí)更重要！”張朝陽(yáng)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(jué)。“我得益于小時(shí)候在自然界中玩耍，這讓我有了更直接的三維思考能力。”

談物理科普：人類(lèi)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(yáng)在2024跨年演講中曾提到，人類(lèi)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郑瑧?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(lèi)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。”

二人不僅自己研究物理，也致力于通過(guò)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(shū)《果殼中的量子場(chǎng)論》(Quantum Field Theory in a Nutshell)、《愛(ài)因斯坦引力導(dǎo)論》(Einstein Gravity in a Nutshell)等，暢銷(xiāo)科普書(shū)《可畏的對(duì)稱》(Fearful Symmetry)、《愛(ài)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(ài)好者。自2021年在紙殼上寫(xiě)下推演公式，到如今積累了2000張演算紙，《張朝陽(yáng)的物理課》2年來(lái)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(yáng)認(rèn)為，大腦的思維是非常縱橫馳騁的，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(guò)程——三分之一略讀教科書(shū)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(shuō)的武俠世界里每個(gè)人都有高人指點(diǎn)，沒(méi)有自學(xué)成才的武術(shù)家，但現(xiàn)實(shí)世界中，張朝陽(yáng)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(lái)，并不能幫助解決物理問(wèn)題，因?yàn)槎唐趦?nèi)AI還是在模仿人類(lèi)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。”