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张朝阳与徐一鸿物理对谈:回溯统一历程,展望未来发展

2026-01-15 16:31:21信息公告0

7月16日物理学家懂不懂前沿物理,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(Zee),展开了一场物理对谈,两人从牛顿力学谈到量子力学,又从量子力学转战狭义相对论,再由狭义相对论聊到量子场论,一同回溯了物理学的统一历程,还分享了海森堡、爱因斯坦等众多科学家的故事。ToE物理好资源网(原物理ok网)

徐一鸿教授坦率表白,往后物理学的前行状况是不容易预先知晓的,得要年轻一代自行去开拓创制才行的。张朝阳同样着重表明,搞物理用不着一直等到把所有知识都掌握完备之后才着手开动,物理这一类基础科学的发展起始缘由是出于本能的好奇心哟。ToE物理好资源网(原物理ok网)

谈物理学统一之路:百年锤炼铸就量子场论ToE物理好资源网(原物理ok网)

刚一开始进行对谈,张朝阳就提出来了,2025年是好多重要物理理论的纪念时间点,像是狭义相对论整整120周年,广义相对论110周年,海森堡矩阵力学100周年。这些重要理论的出现,全都意味着人类在对自然的理解层面有了重大的革新。ToE物理好资源网(原物理ok网)

徐一鸿教授对此予以认同,并且梳理了物理学史上的统一脉络,牛顿最早统一了天体与地面的力学规律,他率先察觉到月球的运行和苹果的下落遵循同一套力学原理,之后,麦克斯韦基于法拉第等人奠定的电磁感应等实验基础,达成了电与磁的经典统一,张朝阳表示,“事实上,电磁学和牛顿时空观是冲突的。”。ToE物理好资源网(原物理ok网)

跨进20世纪,爱因斯坦先是凭借狭义相对论把这一矛盾化解掉,十年之后又借由广义相对论将时空与引力之间深刻的联系给揭示出来。于量子力学范畴之内,科学家们始终都在持续不断地进行探索。薛定谔的波动方程跟海森堡的矩阵力学尽管形式大不相同但实质却是等价的,最终一块儿构建成了量子力学的主流理论架构。从那以后,狄拉克、费曼以及施温格等科学家进一步就让量子力学和狭义相对论实现了统一,最终构架出了直至如今最为成功的物理理论——量子场论。ToE物理好资源网(原物理ok网)

徐一鸿教授作出总结,量子力学能够精确计算原子光谱,量子场论对于电子磁矩的计算精度则更高。从这个角度来讲,量子场论称得上是人类有史以来最为强大、最为成功的理论。基于此,粒子物理标准模型进一步归纳了基本粒子的性质,并且成功把电磁、强、弱相互作用纳入统一框架。而现在,科学家们依旧朝着“大统一理论”的目标不断探索。ToE物理好资源网(原物理ok网)

物理学家懂不懂前沿物理ToE物理好资源网(原物理ok网)

谈理论发展偶发性:赫维赛德的忽视与爱因斯坦的幸运ToE物理好资源网(原物理ok网)

物理学历史之上存在着许许多多引发出深深思考的现象,重要理论向前发展的契机实际上在已经存在而有的理论当中早就潜藏着了,然而却不是必定能够及时吸引产生出足够的重视。张朝阳提出来麦克斯韦方程组暗中表明了洛伦兹对称性,并且徐一鸿教授又进一步详细地讲述说明了规范对称性那充满波折的发展进程,这些都是具有代表性的例子。ToE物理好资源网(原物理ok网)

徐一鸿教授表明,当下教科书对于麦克斯韦方程组的解说存在欠缺之处,学生一般仅仅知晓它分别为高斯定律、安培定律、电磁感应定律以及磁场无源,然而稍微进行观察就能够发觉,前面两个方程是场与源的关联,后面两个方程却隐含着规范对称性。ToE物理好资源网(原物理ok网)

为了可以达成对这种规范对称性的理解,就得让针对电磁场的认知提升至电标势以及磁矢势的层面之上。然而物理学家懂不懂前沿物理,鉴于势是没办法直接进行测量的,所以好多学者觉得它仅仅是数学方面的辅助量,赫维赛德()甚至毫不客气地讲其是“数学垃圾”。徐一鸿教授带着调侃的语气说道,“倘若能够在1954年理解这个问题的话,那么你就有提出杨 - 米尔斯规范场论的可能性了”。ToE物理好资源网(原物理ok网)

另一方面,一个新理论的诞生以及检验,同样需要幸运的垂青。在相对论的演进过程里,爱因斯坦所历经的状况称得上颇为幸运。早在1911年的时候,他便做出了质量能够使光线发生弯曲的预言,然而最初进行的计算出现了差错,所得到的偏折角跟牛顿力学的结论呈现出一致的情形。1914年,德国天文学家弗洛恩德里希计划借助观测日全食去验证这一结果,可是却由于当年7月一战爆发而被搁置了。ToE物理好资源网(原物理ok网)

幸运的是,在1915年的时候,爱因斯坦及时地修正了计算错误,进而得出这样一个结论,偏折角为牛顿力学预测值的两倍,后续这一结果终于获得了爱丁顿()观测团队的证实。张朝阳补充说,这些计算过程他已经在最近的物理直播课当中讲解过了,并且相关内容将会被收录进书名为《张朝阳的物理课》(第四卷)的这些书中。ToE物理好资源网(原物理ok网)

谈数学与物理:物理直觉往往比数学工具更重要ToE物理好资源网(原物理ok网)

从事物理学研究的人,就一定得去掌握数量众多且高深莫测的数学知识吗?对于这样的提问,有两人给出的答案呢,都是否定性的回答。徐一鸿教授凭借自身所拥有的经验提出来,其核心关键在于仅仅需要掌握偏微分方程,也就是PDE,还有微分几何以及群论这三门数学学科。从更为务实的角度来讲呢,“实际上只需要去掌握各个领域教材的前面三章内容就足够了”。张朝阳则做出提醒,“要是你始终都在钻研复杂的数学问题,那么你将会把自身困在其中,甚至还会丧失一些简单易懂的直觉”。ToE物理好资源网(原物理ok网)

物理学家懂不懂前沿物理ToE物理好资源网(原物理ok网)

回首物理发展历程里具备重大意义的时刻,直观的感觉常常要比数学方面的工具更为关键。徐一鸿教授持有这样的看法,盖尔曼(Gell-mann)发觉夸克的事例是最具说服力的——就算他在数学方面所具备的能力远远比不上同一时期欧洲、亚洲那些出色的同行,然而却依靠超乎寻常的对物理的辨识度率先达成突破。张朝阳也提及过,爱因斯坦提出狭义相对论之际,既不了解闵可夫斯基时空,更谈不上精通微分几何。徐一鸿教授作出总结,明白诸多数学知识,并不等于能够获取极为伟大的物理成果“,要是如此的话的那的话那个系的每个讲数学的教授都都会成为斩获夺得诺贝尔奖的人得主了” 。ToE物理好资源网(原物理ok网)

仍需扎实的数学计算,这才是理解物理的前提。徐一鸿教授表明,读科普书仅能形成模糊且零碎的印象,只有动手去推导方程,才能够真正走近物理这个称作“相互交织的整体”的学科。在他们的认知里,数学是物理学的语言,张朝阳鼓动被数学困扰着的网友,“只要一步一步地去计算,最终总归会得到回报”。ToE物理好资源网(原物理ok网)

谈基础科学:科研出于好奇心 而非功利心ToE物理好资源网(原物理ok网)

于现场互动环节之中,有一位身为获得奥林匹克物理竞赛银牌的准大学生,特意专程前来“追星”。其宣称自己已研读过徐一鸿教授所著的《果壳中的量子场论》《物理夜航船》,以及张朝阳的《张朝阳的物理课》三卷书籍,还借此契机向两位老师去请教高能物理学的发展前景,以及量子场论符号体系的改进问题。另外有学生提出问题:怎样去看待物理学发展得愈发抽象这样的一种趋势?在做科研的时候要依照什么来判断一个科学问题是不是重要?ToE物理好资源网(原物理ok网)

关于这些问题,徐一鸿教授讲,问题的解决以及学科的推进取决于年轻人。他以牛顿因被苹果砸中这件小事发现万有引力的故事回应,科学问题重不重要,得由你去决定,科学的发展不能仅靠前辈经验,还得靠年轻人的思考与推动。ToE物理好资源网(原物理ok网)

张朝阳补充说,他于国际基础科学大会上留意到,众多学生极为关注研究物理的后续出路,以及就业机遇和发展远景。针对该情况,他觉得,基础科学研究理应源自对自然界萌生的本能好奇。他还进一步着重指出,物理学的核心价值在于促使人类对世界的认知得以推进,研究者切不可过度将目光聚焦于短期商业应用,更绝对不能以功利性获利作为导向。“科研于满足人类好奇心之际,也在为人类进步贡献力量。”。ToE物理好资源网(原物理ok网)

除此以外,针对于近期存在研究预测“AI未来或许能够发展出恰似人类的物理直觉”,徐一鸿教授表明,当前AI的能力主要是体现在快速去访问大量数据库方面起步网校,“目前AI能够做到的可能是在牛顿力学的基础之上,持续不断地增添一些变量、参数,然而这并非是探索物理的方式,我们依旧是需要一些人类的超级大脑。”张朝阳表达了认同,前沿物理研究仍旧依赖人类思维,AI无法产生类似于人类的“直觉”。ToE物理好资源网(原物理ok网)

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