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主题:张朝阳对话文小刚:物理学最伟大的工作,是从“猜”开始的
爱我中华发表于 2026-08-28 19:59
地方、要理解这个世界是怎么回事,大概猜出方向就往那个方向走了。
而且物理经常跟不同的能级阶梯有关系,比如速度区间:牛顿物理在低速情况下成立,高速情况下就变成了狭义相对论。引力也是一样,跟区间、能级有关系。

文小刚:物理上有各种各样的猜想:也许这样,也许那样。我们没有必要都去证明,可以带着猜想往里走,计算一些其他的可测量。如果新的可测量被实验发现符合猜想,就对了;跟实验不吻合,就说明错了,那就再猜一个。我的风格可以说从来不推导,全部是猜。
我跟学生也说:你胡乱猜,猜一个东西,验证你猜得对不对;不对的话,你就再猜一个。我做研究的方式就是猜想。所以做物理,猜一猜东西就可以写文章;做数学不能猜。我希望数学家也能猜——不是那么严格的东西也能发表文章。
张朝阳:咱们回到范畴论。你刚刚提到,范畴学是拓扑序的微观数学理论,它取代了群论。研究拓扑序需要引入范畴学也是你猜出来的吗?
文小刚:因为对范畴论的研究不属于“证明”那一类东西,而属于“构建大厦”——这是另外一种形式的数学。有一种数学是证明一个猜想,严格证明、严格推导;另外一种数学——也包括另外一种物理,或者任何科学,是要构建大厦:你什么都没有,连概念、名词也没有,所以要发明新概念、发明新名词,构建一个完整的大厦。
在构建过程中,你可以一直猜。你也可以想一个新概念、证明;再想一个、再证明。我的研究风格,是把一个大厦“猜”出来,那些螺丝钉、螺帽留给后人慢慢做。
张朝阳:(我)还是对科研的方法论比较感兴趣。把人们已经提出的问题,严格地回答掉,这是一种科研方法;另外一种是要提出正确的问题。您可能觉得后者更好?
文小刚:什么叫正确的问题?有一种说法:只要自洽就是正确的。但自洽的东西太多了,随便一个方向都有自洽的理论。物理有限制——受现实的限制:不是随便一个自洽的结构都是物理理论,它还要跟我们的现实世界相关。
所以物理的猜想受实验的限制;数学的猜想不受实验限制,很容易猜。但在数学理论里头猜一个自洽结构,不是那么重要的东西。但我想说:如果你的数学结构能跟物理现实连起来,那这个数学结构就变得非常重要。
张朝阳:你之前说到物理学界有8个基本方程?你现在用量子比特这一更基本的概念把其中7个都推导出来了?
文小刚:是的。我也尝试过推导爱因斯坦的引力场方程,还没有成功。因为没成功,这个问题就放在脑子里老去想,说不定哪天灵机一动,有一个新的思路,目前还没有。
张朝阳:你获得狄拉克奖时贡献,跟你刚才说的这些贡献,你觉得哪个最重要?
文小刚:逻辑上很好,但还不是一个物理理论,更不是一个主流理论,或者说还不是一个高能物理、粒子物理学家所接受的理论。
说得更严格一些:有一些非常基本的性质,就像我说的8个奥秘,没有引力场——这些特殊性质,我们都知道应该能推导出来,但具体能不能还不明确,需要进一步做。
我没有往这方面做,因为我是做凝聚态物理的;如果要具体导出的话,相当于去做粒子物理了。我还没有想再转行到粒子物理,真往那个方向做,我需要学很多粒子物理的知识,很辛苦。但现在有AI,AI能够帮助我把那些老的粒子物理知识一下子学过来。
张朝阳:粒子物理是研究单个微观粒子的,一个个往深了研究;你做凝聚态,是大规模的(体系)。
文小刚:因为我们的宇宙只有一个,有一个非常具体的场论来描述我们现在的宇宙;凝聚态物理研究各种各样的物质,由各种各样的场论来描写。我们发现凝聚态物理中出现的场论包括了所有的奥秘和特殊性;但我们要设计一个具体的物质,使它的场论正好能跟宇宙的场论一一对应——这还做不到,但基本的性质都能做出来。
张朝阳:这实际上是因为你研究凝聚态物理所得到的启发;但你最后研究的可能是真空——真空也就没有物质。你研究的已经是一种模型了——你已经不是在研究凝聚态物理,而是凝聚态物理里面得到的一点启示。
文小刚:模型对我的启示是:把真空认为是某种凝聚态,把它当做一种物质来研究。但这个方向,我觉得现在大致的结构都有了,还缺非常具体的东西。比如耦合常数是多少,像中微子的各种各样的混合角是多少——这些非常具体的东西还没有。
不过凝聚态物理对具体参数也不是特别关心;我们更关心的是真的找到一种新的物质,这个物质的波动方程就是麦克斯韦方程,或者是杨–米尔斯方程——这是一个全新的物质态,我们对这个更感兴趣。
拓扑序的研究表明在世界上找到新的物质态是可能的。量子霍尔效应是一类体系,是有拓扑序的;除此之外,大家研究的方向就是找自旋液体,自旋液体也能有新的拓扑序。但自旋液体的研究很辛苦,研究了几十年,还没有一锤定音的重大发现。我们的很多系统都可能有自旋液体,但都不能完全确定——那些系统里面杂质比较多,没法做细,样品不够纯。
因为发现新物质就像发现一个新的超导态——它甚至不是超导,而是全新的现象。一百年前,我们有绝缘体和金属,超导是一个全新的物质态;现在我们有绝缘体、金属和超导态,我们会有第四种态——比这些更新、被赋予新名字的一类,比如新的拓扑序。
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回帖(9):
9 # 任逍遥
08-28 21:50
不错,了解了
8 # 任逍遥
08-28 21:50
也就看看
7 # 任逍遥
08-28 21:50
来看一下
6 # huwg
08-28 21:26
谢谢分享
5 # huwg
08-28 21:26
了解一下
4 # huwg
08-28 21:26
来看看
3 # srwam
08-28 20:42
看后续
2 # srwam
08-28 20:42
了解一下
1 # srwam
08-28 20:42
来看看

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