8月25日,搜狐视频关注流《张朝阳的物理课》“基础科学大会系列对谈”迎来收官。搜狐创始人、董事局主席兼首席执行官、物理学博士张朝阳,与麻省理工学院塞西尔与艾达·格林物理学讲席教授文小刚展开三小时深度交流,围绕“物理学的下一次革命:极小、极大,还是极复杂?”主题,探讨从量子纠缠到宏观世界涌现背后的物理图景。
文小刚早年师从弦理论大师威腾接受高能物理训练,后来转入凝聚态物理研究。张朝阳形容,这很像一个原本“舞大刀”的人,转到另一个领域却要改用“长矛”。

尽管两种物理语言不能混用,但正是这种双重视角,让文小刚看凝聚态的问题时总能找到与众不同的切入点。他早期许多重要工作正得益于这种差异。“科学的新增长点往往不在一个领域的中心,而在不同领域的交界处,那里最容易产生新东西。”
文小刚于1989年提出了“拓扑序”概念。这是一种无法用对称性来刻画的全新物态,它们的对称性相同,但是最低能量状态却不一样,而且不易被局部杂质破坏。如果将局部杂质看成一种形变,那么这种物态的形变不敏感特性正是数学上“拓扑”的本义。相关研究为理解凝聚态系统中的新奇现象提供了新框架,也为文小刚赢得了理论物理学界最高荣誉——狄拉克奖章。

在拓扑序与长程纠缠领域深耕多年后,文小刚又提出了一个颇具颠覆性的猜想:我们日常接触的光,本质上或许也是量子纠缠的一种宏观表现。
这一猜想并非凭空而来。他在研究一类名为自旋液体的新型量子物质时发现,其中自旋波的传播规律,恰好与描述电磁波的麦克斯韦方程完全吻合。后续他与合作者进一步证实,这种奇特现象源自一种特殊的量子纠缠结构,并将其命名为弦网凝聚。
从弦网凝聚出发,文小刚提出了一种全新的世界观。他把它概括为三个关键词:极小、极大、极复杂。
极小的构建非常简单,就是量子比特,只有0和1,没有其他内部结构。极大的世界却极其复杂,有麦克斯韦方程、狄拉克方程、各种各样的物质态。连接两者的中间环节就是“极复杂”,在物理上叫作量子纠缠。纠缠是一种组织结构,它把最简单的量子比特和我们看到的丰富世界连接起来。
“更重要的不是世界的基本构建是什么,而是它的组织结构。”文小刚说,这是一种“演生世界观”。知道基本构建是量子比特还不够,真正决定世界面貌的是量子比特之间的纠缠结构。

关于AI在理论物理研究中的作用,文小刚认为AI的帮助主要体现在计算和验证方面。以前很多做不了的积分计算现在可以交给AI,大大加快了验证猜想的速度,猜得也更快了。但产生新的定义、新的概念,AI目前还做不到。他表示,一旦结构和定义都清楚了,剩下的逻辑推理部分也许可以交给AI。但在定义产生之前,那个模糊的、不确定的创造阶段,仍然只能靠人脑。
张朝阳用一个比喻总结:AI像一匹马,人是骑手,指出方向后马可以跑得很快。这个判断与他此前和萨卡尔对话时的观点一脉相承,AI可以成为强大的工具,但真正的概念突破仍然要靠人。
从个人科研教学到公众科普,文小刚与张朝阳也分享了自己的看法。文小刚坦言,科普比做研究还难,科普必须牺牲严格性,但牺牲严格性之后很容易变成胡诌,只有一线科研人员才能把握那个度,在不讲数学细节的情况下把精神和方向讲对。他呼吁一线科学家承担起科普的义务,因为把自己的研究精炼、抽象、简练地讲出来,对研究者本身也是一种锻炼,甚至可能在重新梳理的过程中产生新的想法。
这场对话的意义也印证了张朝阳所言,“用大众媒体传播最高深的科学,用科普的方式来传播最严谨的知识。”
编辑:孙冰