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做物理也要凭直觉拼创意?听听物理学家怎么说

2024-07-18科学

张朝阳(右)与徐一鸿展开一场物理对谈。受访者供图

华龙网讯(首席记者 董进)日前,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教授展开了一场物理对谈,二人从量子世界、天体力学谈到相对论起源等,讲述多领域的物理学发展历程,探讨物理科普的价值与物理直觉的重要性。这场高密度的知识对谈持续了整整两个小时。

徐一鸿教授表示,做物理不是比学问,而是比谁更有创意、更有想法。张朝阳也强调「创造性比知识更重要」,建议要多接触自然,多进行实际的探索和思考,才能更好地培养物理直觉。

谈物理学史:徜徉不同领域的发展历程

对谈伊始,张朝阳与徐一鸿教授先谈起量子物理语言和经典物理语言的不同。在经典物理中,一切都可以用实数去描述,而量子物理必须引入复数。傅里叶热传导方程和薛定谔方程正是差了一个虚数,就把指数衰减的热流,变成了振荡传递的波动。这些方程背后,都可以用傅里叶变换从频域角度去分析。张朝阳总结道,正是由于束缚条件的存在,量子世界才会出现分立的台阶,这也是「量子」一词的含义。

徐一鸿教授还介绍了很多相对论的发展史。爱因斯坦场方程的史瓦西解在质心之外还存在一个奇异值,现在称为事件视界。但当时,爱因斯坦错误地认为视界外的人碰到这个视界会反弹回来,是Kruskal第一个正确地指出视界只是一个坐标系选取得不恰当导致的奇异值,并不是一个物理奇点。而Kruskal本身是做等离子体物理的,并不专门研究相对论。由此可见,做出重要成果不一定要有多么深厚的知识储备,而在于有没有原创的想法。

谈物理直觉:创造性比知识更重要

物理直觉是什么?张朝阳解释了这一概念:「物理直觉是一种能够帮助我们直接理解物理现象和规律的能力。它不仅仅是基于知识的推理,更是一种深层次的理解。」比如爱因斯坦场方程就是爱因斯坦基于直觉和猜测提出的,越过了需要大量计算的物理公式直接看到本质,而非通过传统的推导过程。

在徐一鸿教授看来,做物理不是讲学问,比谁知道的多,而是比谁更有创意、更有想法,「你在这个世界上第一个去想才是重要的。」他回忆在普林斯顿求学时,黑洞概念的提出者惠勒教授曾对他说,「你要先用直觉来想通答案是什么,再去计算。」因为很多学生甚至只看到树皮,被翘起的树根绊倒,就再也「爬」不起来了。

「创造性比知识更重要!」张朝阳也深以为然。他表示,人脑非常发达,可以进行跨学科计算,从而创造出独特的东西,不一定要学很多高深的学科才能进行创造。他建议要减少玩手机的时间,多接触自然,多进行实际的探索和思考,才能更好地培养物理直觉。「我得益于小时候在自然界中玩耍,这让我有了更直接的三维思考能力。」