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做物理也要憑直覺拼創意?聽聽物理學家怎麽說

2024-07-18科學

張朝陽(右)與徐一鴻展開一場物理對談。受訪者供圖

華龍網訊(首席記者 董進)日前,搜狐創始人、董事局主席兼行政總裁、物理學博士張朝陽與著名物理學家、德國洪堡研究獎獲得者、美國藝術與科學院院士徐一鴻教授展開了一場物理對談,二人從量子世界、天體力學談到相對論起源等,講述多領域的物理學發展歷程,探討物理科普的價值與物理直覺的重要性。這場高密度的知識對談持續了整整兩個小時。

徐一鴻教授表示,做物理不是比學問,而是比誰更有創意、更有想法。張朝陽也強調「創造性比知識更重要」,建議要多接觸自然,多進行實際的探索和思考,才能更好地培養物理直覺。

談物理學史:徜徉不同領域的發展歷程

對談伊始,張朝陽與徐一鴻教授先談起量子物理語言和經典物理語言的不同。在經典物理中,一切都可以用實數去描述,而量子物理必須引入復數。傅立葉熱傳導方程式和薛定諤方程式正是差了一個虛數,就把指數衰減的熱流,變成了振蕩傳遞的波動。這些方程式背後,都可以用傅立葉變換從頻域角度去分析。張朝陽總結道,正是由於束縛條件的存在,量子世界才會出現分立的台階,這也是「量子」一詞的含義。

徐一鴻教授還介紹了很多相對論的發展史。愛因斯坦場方程式的史瓦西解在質心之外還存在一個奇異值,現在稱為事件視界。但當時,愛因斯坦錯誤地認為視界外的人碰到這個視界會反彈回來,是Kruskal第一個正確地指出視界只是一個座標系選取得不恰當導致的奇異值,並不是一個物理奇異點。而Kruskal本身是做等離子體物理的,並不專門研究相對論。由此可見,做出重要成果不一定要有多麽深厚的知識儲備,而在於有沒有原創的想法。

談物理直覺:創造性比知識更重要

物理直覺是什麽?張朝陽解釋了這一概念:「物理直覺是一種能夠幫助我們直接理解物理現象和規律的能力。它不僅僅是基於知識的推理,更是一種深層次的理解。」比如愛因斯坦場方程式就是愛因斯坦基於直覺和猜測提出的,越過了需要大量計算的物理公式直接看到本質,而非透過傳統的推導過程。

在徐一鴻教授看來,做物理不是講學問,比誰知道的多,而是比誰更有創意、更有想法,「你在這個世界上第一個去想才是重要的。」他回憶在普林斯頓求學時,黑洞概念的提出者惠勒教授曾對他說,「你要先用直覺來想通答案是什麽,再去計算。」因為很多學生甚至只看到樹皮,被翹起的樹根絆倒,就再也「爬」不起來了。

「創造性比知識更重要!」張朝陽也深以為然。他表示,人腦非常發達,可以進行跨學科計算,從而創造出獨特的東西,不一定要學很多高深的學科才能進行創造。他建議要減少玩手機的時間,多接觸自然,多進行實際的探索和思考,才能更好地培養物理直覺。「我得益於小時候在自然界中玩耍,這讓我有了更直接的三維思考能力。」