Deep Dive
Shownotes Transcript
i know you
大家好 欢迎收听本期的《不合时宜》那在本期节目正式开始之前呢我们想先插播一个小消息本期节目要聊这周大家都在关注的诺贝尔奖的公布那其实昨天我们也看到诺贝尔文学奖颁给了一位韩国女性作家这个消息也让大家觉得非常振奋那提到文学其实世界文学史上有一部小说是很难忽略的那就是西班牙这个大文豪米格尔
德塞万提斯的这个传世名著唐吉科德这个作品虽然创作到今天已经有四百多年历史了但是作为文学史上的第一部现代小说其实他讨论的一些核心命题比如说人们如何在一个不如意的现实世界当我们的内心遭遇一些磨损和撕裂的时候我们要怎么自处所以像这些永恒但又迫切的命题不断地在现代社会让人们有共情之感
那就不能不提到最近几十年根据这部小说所改编的一部非常非常有名的百老汇舞台音乐剧叫做《我唐吉科德》这部剧很特别的是它从 1965 年首演以来当时光是首演就持续了整整五年时间后来创造了连续 2329 场的连演记录那在第二年也是横扫了美国这个戏剧最高奖托尼奖的颁奖典礼
之後的半個世紀裡我唐吉科德這部劇有四次重新登上了百老匯的舞臺被翻譯成了三十多種語言在全世界四十多國家和地區演出對我最開始看到說它這個有幾十種語言的時候第一反應就是去找一下它有沒有中文然後呢非常幸運的是這部劇翻譯的版本也有中文版
那在 2012 年的时候这部剧的英文版呢由期末人生音乐剧引进了独家的版权当时在中国本土首次公演像我们平时在国内看到一些引进的音乐剧的时候啊可能有时候会感觉会略略有一些水土不服的感觉因为它是这个博莱品但是呢这一部音乐剧在过去的十几年间一直都受到了非常多本土观众的好评在豆瓣上也拥有非常高的评价可以说是一部
引进的音乐剧当中非常成功的一个案例那首先呢它的内容非常的精巧我唐奇科德基于原著基础上做了改编但又巧妙的利用了戏中戏的形式将唐奇科德和作者塞万提斯融合在了一个角色上
而中文版的導演約瑟夫·格雷夫斯也是一個有點類似於唐吉科德班擁有理想主義精神的人在我們看劇組放出來的紀錄片中他說戲劇對他而言不只是工作更是理想他說除了當導演 當演員 當作家我從未想過要做其他的事
对对对我当时也看到了那个纪录片的片花然后这个导演当时他也是这个音乐剧引进中国之后百老汇音乐剧原班人马当时指定的一个导演因为觉得如果他作证的话是可以保证这个剧集他的精髓这部剧在百老汇演了几十年他其实创造了非常多的经典包括他经典的主题曲 The Impossible Dream 大家一定会觉得他的旋律非常的耳熟能详那他
他改编成中文的时候这个名字叫做《不会成真的梦》其实我在听这个中文版的这个歌曲的时候我还是会觉得很感动他既保留了作品创作背景和时代特色因为它是一个基于当时西班牙历史背景去创作的作品所以你会在这个中文舞台上看到很经典的弗朗明果但同时他的剧本又做了很好的汉化
因为他其实完完全全重新去梳理和创作了那个语言所以可能这也是为什么中文版他演了十几年到今天他们还在全国有非常多的巡演场次仍然非常火爆的原因我觉得之所以我们今天会在节目之前推荐大家争取这个十月十月的机会可以去剧场看看这个剧也是因为这部作品在这个不确定人们感到有些迷茫的时代它可能会唤醒你内心那一点点不想和现实屈服的火苗让你重新去思考什么是清醒什么是疯狂
非常同意這個感受目前呢它正在全國的巡演當中接下來在北京廣州深圳也都將有更多的場次那劇組非常貼心的給不合時宜的聽眾朋友們提供了幾個專屬優惠有一些非常好的座位可以提供單張半價或是第二張半價的折扣同時也有機會贏得一些限量版的官方紀念品
那么大家如果感兴趣的话可以在我们这期节目的 show notes 中查看场次信息和具体的优惠券的信息也欢迎大家在观看结束之后通过微博私信或者其他方式告诉我们你的观后感
物理学奖它之所以有争议是因为它是从物理学中获得了灵感构造出当今的人工智能深度神经网络的架构的一个起点但是它对物理学的贡献有多少你不能说它没有但是远远没有达到诺奖的级别它之所以得奖不是因为它对物理做了什么而是物理对它做了什么
如果我们把大学或者说研究所看作一个知识生产线的话那么今天获得的所有知识就好像是这样一个生产线所生产出来的一个商品但我想提出的是不同学科他们的贡献不是产生不同方面的知识而是用不同的视角去看待这个世界
在当今物理的结构下时间和空间是最核心最基本的概念也就是说我们今天的世界观是什么呢就是时空是作为一个空洞的容器它本身不包含任何东西也就是说我们今天认为的时间和空间它是非常的光滑的但是如果我们回顾历史的话我们知道人对于时间和空间的认知是非常丰富的它是有很多的纹理的
听众朋友们大家好欢迎收听这一期的不合时宜我是今天的主播王沁那今天跟我一起来主持这期节目的还有我的搭档若涵大家好我是若涵
然后我们俩今天都是这个人在荷兰今天呢跟我们一起在这个录制现场的除了我们的嘉宾一会会介绍也还有这个我们不合时宜全球成长计划的会员的朋友们在线参与今天的录制也欢迎大家然后一会在这个正片录完之后也许有一些时间可以给大家就是一些啊互动的机会
那想先介绍一下我们今天的这个嘉宾那也是我们《不合时宜》播客节目的老朋友了那先欢迎一下赵志成老赵欢迎再次做和《不合时宜》欢迎老赵我刚好像还去翻了一下老赵上一期录的节目好像都是四年前的事情了这么久了吗没有 后来又在小红书录过一次对对对也实在是来太平洋了
大家好大家好我是赵志成对然后大家都喊我老赵非常高兴再次做何不和十一然后很高兴和各位听友朋友们再次在线上相聚欢迎欢迎对那其实老赵这个之前说是我们节目的老朋友啊确实也是这个始至名归因为他之前来聊过非常多的这个节目然后是跨越非常不同的主题也跟他自己本身的这种
非常斜杠的一个身份有关系他是现在人在纽约的一位科技公司的工程师然后他在主办的纽约文化沙龙也是一个非常活跃的华人的一个社群组织他最近也开始成为了主播在做一档播客节目你要不要自己介绍一下感谢王晴对我们播客的名字叫选修客
然后顾名思义就是有点像你在大学里面然后你除了非常必须不得不上的有可能觉得很枯燥的必修课之外你可以在这样一个选修课的环境里面去探索自己的兴趣这是我们的一个初衷然后选修课其实某种程度上是脱胎于纽约文化沙龙因为我们有一些节目是从沙龙的现场录音后期剪辑的
也有一些我们是专门在线上重新录制的然后有的是跟沙龙活动有关的主题有些是我们完全自己为了这个播客新创的主题然后大家有兴趣可以在小宇宙以及各大播客平台去搜索名字就叫选修课对然后我们最近做一个比较有意思的一个尝试我还蛮喜欢的叫如果宇宙计划然后我们已经做了两期我们每次会选一个呃
完全开脑洞的一个设想然后我们会设想在这个思想实验的开创这个起点之下这个世界社会会引发出什么样的一些后续的一些发展对我们最近提出的一个思想实验就是如果世界上所有人都要必须住在一个楼里边这个楼会变成一个什么样子它会发展出什么样的新的社会结构等等对这是我们一些比较常识性试点性的一些话题欢迎大家可以去听一下还蛮有脑洞感的
其实我们今天想找老赵来聊这期节目一个也是因为他今年出了一本书叫做什么是物理用物理学的视角看世界这是今年上半年然后在国内出了一本书然后这本书我知道也是老赵花了很多年的心血去写作的一本物理科普读物这个其实就跟老赵的另外一种身份有关是一个
让人觉得非常不明觉厉的 title 就她还是她同时还是一位这个叫做高能物理博士我把这个名字说对了吗对这名字说出来我觉得我自己都很有逼格不知道怎么回事就每次我听到如果有朋友介绍说我是高能物理啥啥我就说啊就不敢再往下聊了你知道吗再往下聊就该暴露自己
真实的短版了但所以我觉得也是因为这样的一个契机吧所以这本书其实非常的难得就它其实是希望说能在这个艰深的一门这个科学之间和这种大众的关切之间去搭建一个桥梁用一个科普的视角去介绍我们在生活中遇到的一些物理的现象以及我们应该怎么样去理解物理学这座大厦然后我也是在过去几个月间就断断续续地读完还挺感
就是说我觉得中文世界能有这样的一本读物的那我们在请老赵来聊这期节目之前当时其实也聊过就是说我们应该怎么样的契机来介绍这样的一本书介绍这样的一个学科之前就在愁可能没有热点的时候就出现了这个今年的诺贝尔物理学奖颁发了
那我觉得还比较有趣的一点是今年的这个诺贝尔物理学奖他的话题性其实也非常的强他之所以可能有一些争议吧主要是因为他把这个物理学奖颁给了两位这个 AI 的专家那我觉得这个现象也非常的有意思这个也可以在之后请老赵来详细的解读一下就是这背后可能存在的一些质疑那
在这个我们开始之前老赵也许可以先讲一讲就是你自己本身是怎么样跟物理学这个学科结缘的可以简单的介绍一下是怎么样就是从对物理学感兴趣然后并且最后走上了物理学博士这样一条道路的的
我自己学习物理学的经历其实和很多中国的学生会很像一开始我是搞物理奥林匹克竞赛也是非常功利性的一个目的希望把它作为一种升学的渠道因为在我那个年代参加物理竞赛是可以相当于一个快速通道你可以避免中考高考你获得保送资格如果你奖项足够好的话是可以到像清华北大这样一流的学府
然后我就从初中开始就开始参加这个课外的学习班后来还有请私教一对一的这种培训成绩也不错然后所以后来就一路比较顺利的保送进高中最后又保送进北大然后另一方面我觉得它确实让我发现了一些自己思维上的一些特点就是我觉得我是很喜欢从一些简单的原理出发去归纳推理一些复杂的世界现象然后反过来也是一样一旦当我看到一些现象的时候我是会试图思考它背后的本质是什么
今天其实很多人们会用一个词叫第一性原理像 Elon Musk 经常用这个词就是你掌握这个世界的运作规律你需要理解它背后最基本的原理是什么所以我觉得我其实从一开始接触物理我就很自然喜欢上它我觉得它背后的这种第一性原理的思维是让我非常的得心应手的我觉得我非常喜欢这种思维
这是我学习物理学的起点然后到了大学之后我其实让我产生一种我觉得对物理学的一个从喜欢或者功利性的一种工具变成我当时是试图把它作为一个人生
梦想的一个关键性的节点是我在大一上学期的时候上了一门选修课然后这个选修课呼应上了对这个选修课是当时的北大科学哲学和技术哲学系主任吴国胜老师开的科学通识当时非常非常火的一门选修课
然后这个课我上完之后我觉得我对科学有一个非常颠覆性的一个认识因为我在我的书里面有写到我们绝大部分的中国的学生在学习科学的过程中是科学史的教育是缺位的是缺失的我们几乎很少有人会认真的把科学史作为一个认识科学的重要的一部分但是我上了这个科学通识之后我觉得我对科学会有一个全新的一个视角
我发现科学它首先是一个人类的科学共同体的一个行为在这个漫长的过程中它有很多人类认识世界和人类与世界打交道的一种非常强的互动而且这个科学发展的每一个节点它与当时的思潮哲学思想社会背景都是有非常紧密的关联的
相当于从那个课之后我对科学有一个更加维度上有更加丰富的认识然后我发现科学或者说物理学它不仅仅是一个人类认识掌握世界或者说很多人会认为是一种认识客观世界真理的一个工具而它是一种非常丰富的人类与世界交互的一个充满了人性的一个行为一个过程
后来我在学习过程中又学到了更加高深的一些物理学的理论像广义相对论量子力学等等这些理论我觉得物理学是非常美的所以在这个层面上我又产生了一种强烈的投身于物理学研究的一个冲动所以后来自然而然的去申请了物理学的博士的项目然后后来直到毕业我其实博士做的项目也是非常非常的理论的我们说高能理论其实算是理论物理学的一个
非常正统的一个理论研究我们像我们我当时做的项目是关于弦论超引力超对称黑洞的这些研究当时认为是最有可能去统一所有的基本作用力的一个理论也是非常吸引我的大概算了一下 16 年的一个学习物理学的一个生涯哇真的是感觉半辈子都贡献给了这个物理学也可以这么说 16 年你半辈子还早呢哈哈哈哈
对然后那老赵其实算是这个物理科班出身的这么一个身份啊那我很好奇就是你再听到今年就是诺贝尔物理学奖颁给了两位这个 AI 专家时候你的一个感受当然这两位 AI 专家他们同时也都有这个物理学的背景但因为这个诺贝尔奖在颁给他们的时候的这个我看这个原因啊他是写着是
因利用人工神经网络实现自动学习的基础发现和发明而获奖因为我觉得在我们惯常的这种对于物理的一个认知当中似乎 AI 跟它还是有一点距离
也看到有一些这个评论会说诺贝尔物理奖不存在了因为他给了一个人工智能的学者那在今年的这个化学奖其实也有类似的一个趋势所以我也很好奇就是老赵你在听到星顿和赫普菲尔德两位这个教授拿奖时候的感受以及你会怎么样看待围绕着这次颁奖他所产生的这些关于什么是物理的真意
我第一次最早听到这个消息还是从庆的微信发给我才看到的非常震惊因为我那边是凌晨所以我相当于错过了他第一时间颁布的时间在此之前每年诺奖之前都会有大量的预测
一些科学家一些公众号一些物理学家他们都会预测今年得奖然后今年其实也是有一些比较热门的候选者当然候选提名是保密的没有人知道哪些真的被提名了这个信息是封锁 50 年之后才会解密的
但是大概大家根据对于诺奖以往那么 100 多年来的一个颁奖的一个规律吧大家会有一些预测觉得哪些今年差不多该得奖了而且有一些是过往几年都预测非常准的一些今年都翻车了反正总而言之今年没有人在我看到的这个消息没有一个人预测到这个消息而且在我看来确实非常震惊第二天就是周三颁布的那个化学奖我觉得反而是相对来说比较
没有那么有争议的因为一个是 David Baker 他就是比较正统的做计算蛋白质设计的然后另外一半发给了 DeepMind 一个创始人一个研究者 Husby 和 Jumper 他们的贡献就是大家可能比较了解是 AlphaFold 和 AlphaFold2 包括最近要推出的 AlphaFold3 他们是用人工智能去对蛋白质的结构进行预测这两个讲其实没有那么有争议因为他们毕竟还是服务于化学的
他們用別的技術來解決化學的問題
所以我觉得它还算是一个在我看来比较正统的一个化学讲的一个研究但是物理学讲它之所以有争议是因为它是从物理学中获得了灵感和获得了一些方法论的启发去构造出或者说在往后成为一个起点为往后当今的人工智能深度无神经网络的架构的一个起点但是它对物理学的贡献有多少你不能说它没有但是远远没有达到诺奖的级别
他之所以得奖不是因为他对物理做了什么而是物理对他做了什么所以这个是我觉得他比较有正义的一个地方当然我也不配去评价这个得奖是不是对或者会对未来的这个诺奖的声誉有什么影响但我觉得正好借这个机会包括大家也会因此产生的讨论其实可以不妨去看一看这个奖他和
物理学有什么关系尤其是物理学的哪一些有趣的思想有趣的想法有趣的模型它启发了包括 AI 在内的物理学以外的领域包括它对和今天的神经网络到底有什么关联我觉得这个是值得我们去作为一个科普的角度去探讨的
然后其实这两位得奖的 Hofield 和 HintonFolfield 他其实是一个比较跨界的一个学者他是物理学的博士他做的是凝聚态相关的理论然后后来他的兴趣转变去做了生物物理学 Hofield 他在 2018 年写了一篇自传性的一篇文章叫 Now What 就是下一步该做什么然后他就回顾了自己的研究的生涯
然后是当时 1977 年的时候他在普林斯顿大学教授的时候去参加了一个小讨论小组然后这个小组里面有包括神经学家内蜂蜜学家心理学家免疫学家电生理学家神经解剖学家生物化学家等等然后他们之所以组这样一个局就是希望能够从不同学科的领域去做一些 brainstorm 有点不是那么 formal 的一个学术讨论大家希望去碰撞一些想法看有哪一些想法可以为认知和
和大脑的思维过程提供一些理论的突破口然后他参加了几次讨论之后就完全比上了这个话题他发现他在物理学里边获得了很多的训练其实刚好可以为大脑和认知的模型提供很多视角这就引发了后面他 1982 年著名的一篇论文也就是某种程度上是开创了用神经网络去构建一个模型然后后来又引发了人工智能的一系列的革命的一个研究
虽然今天他的研究已经没有被直接用到今天的人工智能机器学习但是他的这个想法依然是非常的有开创性的一块可以详细的科普一下这篇文章的内容这个是他的一个背景然后 Hinton 大家可能相对比较熟悉他是一开始也是学心理学和认知科学的因为他一直一个梦想就是去了解人的神经人的大脑是怎么运作的
然后他基于 Hofield 的工作开发了一系列后续的工作极大的促进了人工智能的发展他也被人们称为 AI 教父然后他也是之前从 2013 年到 2023 年之前是在 Google 兼职工作的他一边是多伦多大学的教授一边是在 Google 去领导当时多伦多的 Google 大脑的一个研究
然后他在 2023 年退出谷歌可能大家很多人也知道这个事情在去年的时候他退出的一个主要原因是他希望能够自由地对人工智能进行评价和批判而不对谷歌的商业产生影响因为如果他继续在谷歌工作的话他的这个批判是是 bias 的是有偏见的对吧
他可能某种程度上也有些话可能是不能说的所以这是他当时离开的原因而不是说他对谷歌的做了什么其实他离开的时候也说谷歌在这方面对这 responsible AI 其实做得相当好的然后我觉得 Hinton 他作为一个所谓 AI 教父或者作为一个当今爱领的开创者之一他是具有非常强的这样有社会责任的就是他会看到人工智能高速发展它未来可能产生的危险有可能被用作一些邪恶的
领域有可能会失控甚至所以我觉得他作为他这个人就以他的这个地位去发出这样的声音就是无论从他自己角度来说还是他的这个重要性来说都是非常自然的而且非常令人尊敬的我觉得某种程度上可以把它类比成奥巴海默
就是他研制出了原子弹留巴哈登计划的一个主要领导者但后来当他看到这个武器如何对人类产生巨大的无论实际产生的影响还是可能产生的威胁他都有一种强烈的责任去警告人类它的威胁去帮助人类更好地控制它的风险我觉得这模式中是可以有这样一种类比的
对说到 AI 然后刚刚老赵也聊到了这个 Hinton 的经历嘛因为他说起来还是你的前同事是谷歌大脑的这个创始成员之一他其实在霍尔诺奖之后他一些这个之前的公开发言也在社交网络上还挺火的包括他说到对于 AI 的这个警惕我们刚刚也聊到说到这个
AI 其实可能会让富人更富穷人更穷所以在他诺奖前几个月里面他也呼吁过说应该去建立一个全民基本收入来应对 AI 发展不平等的家具包括他自己也就是非常立场鲜明地说他对自己的一个学生就是之前 OpenAI 那个首席科学家 Iliad
他因为反对这个 Sam Altman 在 AI 上比较激进的举动而解雇了他然后这也是在当时推特上炒得比较火的一个事件然后他公开表达对这个 Illya 的一个自豪之情就是觉得说还是继承了我这个师门对于 AI
的这种 regulation 就是警惕的态度所以这其实也是最近很热门的一个话题我也想老赵作为一线的从业者然后你也对 Hinton 的这些思想很了解他作为提出了深度神经网络的这样的一个所谓的开山鼻祖他为什么会对于 AI 的发展有这么深的警惕性对 我觉得我刚才取了奥巴哈罗的例子我觉得他就首先看到了技术之强大的力量
然后他也看到了这样一种技术其实某种程度上它是一种被垄断的技术对吧我们今天知道你要去训练一个大模型你是个人是几乎不可能做到的你只有像 Google 啊 Meta 啊像欧本亚这些可以有非常庞大的算力的公司才能够做到而且另一方面人工智能它其实尽管你在算法中非常强调它的所谓的 alignment 就是它和人的价值观的高度的
吻合来防止它做出有害于人类的一些事情或者加速一些不平等等等但是它还是有一种风险因为人工智能的价值观它是一个价值观对吧人工智能是一个单数但人是一个负数那么这个时候当我一个价值观被几个大公司所垄断的时候这个风险本身就是巨大的然后更不要说 AI 本身
它的快速的发展其实很多人都有这样一种所谓基点理论就是说 AI 已经仅仅花了几年就已经达到接近人类的智能水平那么它所谓超越人类的智能是指日可待的那个时候人可能会完全对它失去操控等等它会产生自我意识是不是在人不知情的情况下会对人类做出有害的甚至毁灭人类的事情等等等等
所以我觉得 Hinton 他本人作为这样一个领域的一个顶级的一个人物他就持有对自己某种程度上你可以把它看作是一种造物神某种程度上他的这种深刻的社会责任感我觉得这个是非常重要的是非常令人尊敬的非常理解的而且确实也只有他的声量可以足够影响人们去说我要警惕这个事情我要警惕 AI 的风险
补充一个有趣的插曲就是在这个努贝尔物理学奖颁布之后我们在群里跟老赵说老赵说现在该我来问什么是物理了
所以可见这件事情确实也引发了一些学界的争议我当时刷推特的时候也看到有一些比较知名的物理学家像那个乔纳森普里查德他就说他自己也非常的 specialist 因为他虽然也很喜欢机器学习和人工神经网络但是很难看出来这是一项物理学研究的发现但刚刚老赵提到说就是可能更多的是物理对人工智能的启发
所以我也在想是不是可能这一次诺奖给到我们的一个启发也是说我们去重新思考学科和学科之间的界限是什么样子的因为这其实让我联想到我上个月去那个欧洲的那个原子能呃
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我就发现很有意思的一点就是在这个粒子加速器里面它其实是需要很强大的这个资料处理能力的所以你会发现在这个实验室里面有一个房间它专门展示的是当年蒂姆伯纳斯在这里设计了超文本互联的这个机制所以万维网当时也是在这里发源的然后当时
当时这个事情就启发我意识到一件事就是比如说物理学的发展它可能需要很多其他学科的并向发展才能够往前前进比如说发明万维网当时一开始可能是为了能够更好去处理一些物理学的资料那今天我在想说人工智能它可能需要发展也需要去借鉴一些物理学的发展是不是这种学科之间的界限在未来也会变得越来越模糊或者是变得越来越交互协作吧
对这个问题我觉得非常好就是我觉得我们现在时代已经发展到确实像若涵说的学科与学科之间的边界会变得越来越模糊尤其是像人工智能这个技术的发展它其实可以替代很多所谓比较机械重复的一些工作然后可以把人们的这个思维更加的投身到这种寻找新的方法寻找新的视角的这样一个工作里面物理学尤其是因为
因为它可以说是当代科学里边发展最早最成熟的一个学科所以它在众多的发展过程中所产生的众多的数学工具它的建模的模型它的思考的方式其实是非常丰富的大家可以把它不仅看作物理学本身是一个成功的学科而且把它看成是一个非常强大而有力的一个工具库它有很多方法是现成的可以被直接用到其他领域的
比如说物理学它发展是大概 500 年的历史近代物理学从牛顿开始那你说相比于其他像生物学现代化学甚至像经济学社会学这些学科他们可能也就几十年上百年远远不到 500 年的这样一个时间所以在他们早期构建理论学科的过程中尤其是在他们数学化的过程中他们是受到了大量的物理学的工具库从中汲取营养的
然后他们很多是处于一种方法论输入的一个阶段然后随着他们的不断成熟他们可能会逐渐形成自己稳固的一套方法体系他们可能逐渐形成一种方法论输出的一个状态比如说现在其实有一些用经济学的方法去为人工智能模型的可解释性进行一些研究所以物理学在这方面我觉得它是为很多理论很多学科启发和滋养的一个作用然后在人工智能这一点我觉得尤其是这样那么正好借这个机会我可以大概
科普一下 Hofield 在 1982 年这篇文章我觉得可以说是这次诺奖比较主要的一个依据首先我觉得它有一个背景有一个背景就是 1982 年 Hofield 写这篇文章的时候当时科学有一个新兴流行的一个领域叫复杂系统
复杂系统是什么意思呢它和另外一个概念高度相关这个概念也出现在 Hofield 在 1982 年的论文里边 Hofield 在 1982 年发表的这篇论文名字叫 Neural Networks and Physical Systems with Emergent Collective Computational Abilities 翻译成中文叫神经网络与具有涌现计算能力的物理系统这个听上去很奥特他有三个核心概念一个就是神经网络对吧这个就是我们今天主要的人工智能的一个基础就是人工神经网络
然后第二个概念叫涌现涌现集体计算涌现这个概念是和复杂系统高度相关的一个概念一会儿我会详细解释第三个观念就是物理系统
Hopfield 他是用物理学的方法来研究神经网络中的涌现现象这是这三个概念之间的关系那么涌现是什么意思呢涌现基本上就是说我们知道它运作机制的一个微观体系比如说我们经常取的一个例子是蚂蚁我们知道蚂蚁它的行为其实是遵循一些比较简单的一些原则的比如说我要去找吃的
然后我早吃的时候这过程中我就会在路径上留下一些记号留下一些我独特的气味然后下一个蚂蚁它就会沿着气味最浓的方向去找因为那个方向意味着很多蚂蚁在之前已经走过了所以它大概率会已经有食物了然后它在沿着这个地方去找找到食物搬回来过程中这个地方气味更强就会引发更多的蚂蚁去找等等这个是它一些比较简单的机制那么还有一些比如说它怎么样去构建它的房屋怎么样构建地下的通道等等
你从每一个蚂蚁去看它的行为逻辑是遵循的一些比较简单的规则的但是当成千上万的蚂蚁集合在一起它们就会呈现出非常非常复杂的分工合作甚至呈现出这种复杂的社会结构
注意啊這個分工合作和社會結構它沒有一個所謂的一個 CEO 他去統領自上而下的設計這樣一種行為沒有這樣一個自上而下的設計它完全是每一個個體的行為所湧現出來的 emergent behavior 這個就是湧現了一個含義就是當我們每個個體遵循一些微觀的運行機制的時候他們總體上會呈現出
非常复杂的行为而这个行为是没有人去设计他们的他们是从微观行为中呈现出来的涌现在大自然里边是非常常见的比如说物理学里边它有一个例子就是比如说原子和原子之间比如说铁原子铁原子它是有磁性的就每一个原子大概把它想象成一个小磁针
然后小磁针小磁针之间里面还有铁针子之间它们会有一定的相互作用因为磁针和磁针是有磁相互作用力的对有些金属元素来说它可能是两个磁针更倾向于往同一个方向走有些是更倾向于往相反的方向走那么对铁针子来说它的两个磁针会倾向于往一个方向走
这是它的一个基本的一个微观的行为然后你可以想象我现在有一个铁然后在一定的情况比如说我给一个外部的磁场的情况下它可能内部的一些铁原子会从一些原来杂乱无章的一个排布
变成一个铁原子与铁原子之间都倾向于往同一个方向的一个分布然后这样就形成了一个整个铁块里的原子的方向都指向同一个方向它也就形成了一个宏观的磁性也就是我们今天日常生活中所观察到这种自然磁铁磁铁就是这样一种可以认为是从微观的铁原子的行为所涌现出来的一种宏观的一个磁性然后 Hofield 他就在提出
人的智能有没有可能是这样一种涌现出来的结果也就是说如果我能够知道人脑里的神经元它们之间的简单的相互运作机制我有没有可能用这样一种机制进行一系列的模拟一系列的演化一系列的观察然后看它是不是能够涌现出一种复杂的认知和记忆的行为
當然這個觀點不是他首先提出的其實在此之前有很多人都提出這樣的一種永線智能是一種永線的觀點但是他在這篇文章裡面是繼續強化了這個觀點並且用一些的方法數學方法把它們計算出來了所以這是他的一個起點然後他這個文章有兩個核心的支柱一個是 1940 年代提出的赫布理論 Herbian theory 它是一種神經元的一種微觀的機制也就是他這個永訓的一個微觀基礎
他大概的意思其实很简单就是说人脑针的这个神经元与神经元之间它们是相连的它们是一种突触来相互连接的但是不是每一个神经元都和每一个神经元相连的每个神经元它可能有选择性的和一部分神经元相连然后和另外一部分神经元是没有相连的那么这个赫布理论认为啊
当一个神经元处于一种兴奋状态的时候这个神经元你可以理解成它是有两种状态一种是属于沉默的沉睡的状态一种是属于兴奋的状态然后它属于兴奋的状态的时候它可以往它周围的神经元去传递一个电化学信号比如说一个很小的电流
当他的邻居收到电流的时候如果邻居贡献给他电流足够强的时候他可能就会从一个沉睡的状态激发成一个兴奋的状态然后他就会继续往他周围的神经元继续的激发电流相当于你就可以想象成通过这样一种神经元的网络形成一种电信号的一个涟漪
如果我一开始人受到了一个最初级的神经元比如说是视觉神经元就是我看到了一个比如说一个图片那么我最早最初受到兴奋处于兴奋状态的是我视觉细胞里的神经元然后这些神经元会因为它们的连接逐渐地往比较深层的神经元去传递这个深层神经元可能会引发一些比如说记忆
比如说一些思考一些逻辑推理甚至一些情绪甚至一些美学的一种感受然后这样一种神经元不断的一个传输过程就是人认知记忆被觉醒的一个过程所以说他就认为其实这种人脑的认知过程就可以还原成这样一种神经元的一个不断传递的行为而学习是什么呢学习就是一种客观信息的不断强化使得原来某些
没有连接的神经元之间产生的联系比如说当我看到一个汉字红这个汉字红色的红这个汉字和一个红色的一个图片比如一个苹果或者一个东西当我不断地看到这两个东西的时候我的大脑中代表红汉字认知的这一部分神经元就会代表这个红色颜色认知这一部分神经元它们会产生一种连接可能原来是没有连接的但是因为你这种不断强化的这种
记忆会产生连接这个就是他所谓的叫 associative learningassociative memory 就是关联学习和关联记忆就是他认为人之所以会有记忆和学习就是因为这种不断的强化不断的这种认知系统的强化然后会产生这种神圈的联系那反过来也一样如果你时间长了没有这样一种强化那么这种联系就会断掉对吧这是一个动态的过程嘛
好现在我们有了这一个基础原理那么 Hofield 就说我这个是一个很定性的一个描述我怎么样可能有一种数学建模的方式把它给做出来对吧那么他就用到了一个另一个支柱这个论文的另一个支柱就是 1920 年代提出的以物理学的模型叫一星模型 Icing Model
这个模型它是用来解释什么就是我刚才提到的磁性它解释的就是铁原子之间的相互作用微观的相互作用怎么样可以形成一整块宏观的磁铁的一个磁性包括磁性和温度之间的关系随着温度升高它在某一个温度会突然消失磁性等等的这一系列行为就是异性模型所要去解释的
然后一星模型的一个核心的理论就是我现在知道我两个铁丸子之间的一个相互作用就是它们倾向于是想同一个方向去直向的那么我把这样一种动力学的过程把它用一种能量的方式来表述出来大家可以想象成比如说我们中学学过重力势能重力势能就是说我在一个比较高的位置我是能量比较高的我在一个低的位置是能量比较低的那么如果我在高处的话我会自然的
往低處走是因為任何物體它會傾向於從一個高能的狀態去走向一個低能的狀態能量越低越穩定那麼這種能量的描述的語言其實就和力的語言是一樣的因為你同樣也可以用另一種語言去描述它就是因為重力把我往下拉所以我會從一個高處到低處那麼一星模型其實也一樣
我现在知道了一个原子之间的相互作用我反过来可以构造一个能量来描述这种相互作用使得当这个粒子处于能量最低点的时候它是一种最稳定的状态也就是我们呈现出来的宏观状态
这是两个理论的基础那么 Hoffield 他就提出我们怎么样去用一个这样一种方式我为一个神经网络构建一个能量函数在这个能量函数下当这个网络处于能量最低点的时候它就是我所呈现出来的一个神经网络的一个最终状态比如说当我看到一张图片比如说这个图片是一个苹果它是我的神经网络最初状态就是我的能量神经网络里面只有外层的那一部分视觉神经是被激发了处于兴奋状态的
那么因为我的整个神经网能量函数它会迫使这样一种神经状态往一个能量更低的方向走然后当它最后走到某一个稳定点的时候人的神经网络的状态就是除了你看到的视觉神经以外还有一部分关于苹果的记忆的神经网络被激发的状态也就是说这个时候你相当于能量往下降的过程就好比你在坐过山车从一个高处往低处走的过程它就相当于
一个初级的看到苹果的视觉神经网络的兴奋状态逐渐的把这个信号传递给比较深层次的引发了一系列关于苹果的记忆关于苹果的推理一些想象的这些记忆被激发出来的那么这个过程就是用这样一种能量函数的动力学过程来描述的所以这个就是它的一个核心的思想对我不知道有多少观众听到这里已经睡着了
文科是能问问吗我们消化一下刚刚老赵说到什么高中物理知识的时候我心想我最高中最讨厌的就是物理科但老赵讲得非常的清楚是吗谢谢那如果比如把它放入一个这种更历史性的框架就是这篇发表于 80 年代的论文为什么具有这样一个突破性的意义它的这个创新性到底是啥
首先认知智能行为它是一种非常非常复杂的行为人们很难用一种所谓第一性原理的方法去研究智能行为你很难说我看到了苹果的照片我就会脑子里一部分关于苹果的这个概念的这一个脑区就亮了这个过程我很难用一种动力学的方式去描述它因为这个智能它实在是太复杂了
很难说我脑子的这一块区域是专门负责苹果这个概念的另一块区域它可能不是这样去工作它可能某一些神经元联合起来一起会代表一个苹果的一个记忆然后另一部分可能一起代表一个比如说红色的一个记忆但这样一种记忆你是很难用一种设计的方式或者说第一性原理的方式去解释出来的认知是一种非常非常复杂的行为
我觉得这篇论文非常重要的一点就是它让认知行为作为一种涌现的结果的这个概念让它从数学上变得可能尽管我不知道我怎样去从空关上去设计一个认知行为但是当我设计了一些神经元之间的基本的相互作用的时候这个相互作用可以非常非常基本它就是开合观的一个状态以及神经信号传递的一个状态我们就举个例子比如说
大家可以想象成我们班级里坐满的人比如说是有八排六列这样一个班级坐满的人然后每一个学生他遵循一个简单的原理就是现在一手举着白的牌子一手举着黑的牌子然后一开始大家都是黑的牌子然后比如说我遵循一个简单的例子就是说比如说你前后左右四个人
如果你周围的人举白的牌子的数量超过了比如说 2 我瞎说了比如超过了 2 那你也举白的牌子一开始大家都是黑的牌子但是如果比如第一排的人他们有一些人开始举着白的牌子举白的牌子的这种行为就会以一种联谊的方式去不断的触发后面的人举白的牌子因为大家都遵循这样一种举牌子的一个逻辑和规定那么这是一种微观机制每个人他不知道这个班级发生了什么他只关心他前后左右四个人这个牌子的是黑的还是白的
就是这样一种微观的机制在不断的演化的过程中让整个班级呈现出一种一部分是白的牌子一部分黑的牌子这种 pattern 这种 pattern 可能没有人设计出来的你也很难从一种第一心原理去解释为什么一开始的第一排的人把牌子就会引发出这样一种 pattern
它完全是一种涌现出来的行为我觉得这篇语文它最重要的一个意义就在于它让涌现行为从数学上成为可能就是我可以用一套数学的模型和方法来模拟这样一种涌现的行为把它和神经元的微观的机制给联系起来这个是它作为一种认知科学的一个重要性如果我们从人工智能这一条线来看的话它是从 0 到 1 的一个工作然后 Hinton 是从 1 到 100 的一个工作
基于的 Hofield NetworkHofield 网络的这个概念它后续的发展了一系列以能包括大家感兴趣可以查这些关键词布尔自慢机然后有线布尔自慢机反向传播算法潜溃神经网络和深度神经网络就这一系列都是 Hinton 基于我觉得某种程度上基于 Hofield Network 的这个概念后续引发的然后熟悉人工智能的朋友可能都知道这些已经成为我们今天整个人工智能的算法的一个基石
所以我觉得从两条线一个是从认知科学的角度来看它为一个可量化的方式去研究认知提供了一个可行性第二个从人工智能的角度来说它是后续整个神经网络人工神经网络发展的一个基础
其实老大刚刚提到的一点就是说如果从认知科学的角度来看的话这种就是涌现行为它的数学化成为可能这件事情它非常的重要然后我也记得其实你在这个对书中然后也提到说比如说物理学它作为一个学科其实它跟数学这个学科之间的关系是一直
非常紧密相依的对我们一会儿我们可以在稍微晚些的时候再聊一下就是物理学跟数学之间的这种联系为什么说这样的一个东西它的数学化成为可能它是一件非常重要的事情那在进入这个之前我想先把话题稍微往我们最开始的这个点上再往回拉一拉也回到就是你今年出版的这本书你会怎么样去
对这个问题其实我在书的第一章就提出了但是
我没有试图在第一章去回答他因为我觉得这个问题非常的难回答在整个书里我把它作为一个开放性的问题我希望大家读完这一本书上下两册之后会对什么事物里有一个自己的定义我觉得什么事物里可以有很多个层面去回答他我觉得大部分人当他看到这个问题的时候他可能脑子里想到了一个层面是本体论的层面
什么叫本体论的层面就是物理这个东西它作为一个东西如果它是一个东西的话这个东西到底是什么东西很多人会觉得物理学是一个关于客观世界的真理的探索
也就是说 OK 我们今天看到的这个风帆的世界苹果会掉到地上月球绕着地球转然后打雷和闪电总是一起发生的彩虹有多种颜色等等这些现象然后人们会觉得一定会有一些指导性的原理在背后规范着他们的行为一定有一些简单的原理可以解释这个风帆复杂的现象
这个世界它呈现给我们的是现象但是它背后一定有一个客观的规律在支撑着这些现象的运行这个客观的规律有些人会认为把它是一个所谓科学它是一个实在它是一个真实的东西这个东西可能比较抽象它不是一个具体的实物一个物体但它是一个规律本身是一个就客观存在的一个东西也就是所谓的科学实在论这是一些人认为但是有另一部分人认为实在的科学这规律是不重要的
因为我们研究科学的过程它完全就是从现象到现象什么意思呢就是说我今天看到了 100 只天鹅是白的那么当我看到下一只天鹅的时候我就认为它也是白的
它就是从我一百之天而是白的现象到下一个现象也就是说我可能不去关心到底有没有一个所谓真实存在的世界和真实存在的规律我所关心的就是我作为一个人作为信息的接受者当我接受了所有这些信息的时候我脑子里把它构造出一个
一个映射关于世界的一个映射或者说一个巨大的一个函数这个函数可以帮助我在下一次观测到新的现象的时候我可以做出一个严格精确的预测而且它和未来将发生的事情是严格一致的他把一种公理学的角度把物理学看作实际上一种
内心模型的构建和一种对于世界的函数的构建你可以把它看成是所谓经验论或者逻辑实证主义我又说了一章专门是讲逻辑实证主义和科学实在论的一个争论我觉得是一个本体论的一个观点就是你是不是认为有一个本体对吧有一个 ontology 的一个东西在哪它叫物理这个物理它代表了一种客观存在的规律这是一个视角第二个视角我觉得是从认知论的视角就是说
我们用一种什么样的形而上学或者思维框架去认识物理学对吧物理学很多人认为它就是必然存在的好像不需要什么鲜艳的假设它肯定是需要的因为没有任何鲜艳假设它不构成理论如果没有任何鲜艳假设的话你所人所获得的无非就是一些松散的知识的集合而已它没有办法去构建出一个有机的理论大厦对
对吧当你构建一个大大厦的时候你需要大量的资料去填充它但是它核心的支柱一定是你事先所设想未知设想的一个鲜艳的一个东西
所以说在认知论的层面在我认为它就是这样一种鲜艳的一个东西那么它本身是发生变化的那么在比较主流的科学发展过程也就是从牛顿时代一直到 20 世纪初的科学革命的时代之间认知论的一个基本背景是什么呢它有几个核心概念一个叫粒子宇宙图景书也有提到就是说他认为世界是有一大批基本粒子构成的然后这些粒子的运动和粒子之间的相互作用构成了纷繁与复杂的宇宙的一个状态
比如说物体是由分子构成的分子是由原子构成的原子还有原子核有质子中子甚至的夸克然后那么当我知道这些基本粒子的相互运动和相互作用方式的时候我就自然的可以知道整个宇宙的一个运行逻辑
这是一个第二个重要的图景叫机械宇宙图景就是说世界是一个机械的世界牛顿他提出其实他的一个核心理论就是把世界看作是一个钟表一旦我知道了这个世界的初始状态我就可以确切无疑的去预测世界发展的整个过程世界是一个巨大的钟表这是他的另外一个图景
然后在这个近代物理学的发展过程中在我看来世界其实发生了一些所谓本位的一个转换就是一开始人们是认为粒子是构成世界的一个基本单位但是在像电磁场的理论包括量子一些理论发生过程之后人们发现场是比粒子更基本的一个东西包括到后又到近代物理学像标准模型规范场这些概念的提出之后人们发现
对称是更重要的语言最基本的语言它不仅可以规定例子的存在形式也可以规定例子的相互作用形式但这就比较抽象总而言之
这是第二个视角就是物理学它的认知论是什么它认为当我构建这样一个物理理论的时候它所遵循的一些你可以认为它的一个基本的假设基本的设定或者它的先而上学的结构是什么这个是第二个我觉得认识物理的一个视角第三个视角也是我个人觉得比较感兴趣的一个视角
也就是最不物理学的视角就是人类学的视角物理是什么物理学无非是一大批从事物理学研究的人的行为那么我要认识物理学是什么我就去看物理学家在干什么他们每天在做什么事情科学共同体他们是怎么运作的然后当科学发生危机的时候开始科学革命的时候
新的科学新的科学家的观点是如何取代老的科学家的观点在这种激烈碰撞的过程中大家会怎么样去站队大家会怎么样去选择新的理论和老的理论然后在这过程中会发生哪一些理性的甚至非理性的过程这个就是我认为从人类学或者科学社会学的角度去看它
所以我觉得物理学是什么我们现在无法给你一个确切的答案但我觉得大家可以从不同的角度去看待物理学就是本体论的视角认知论的视角和人类学的视角
我想就是接着你刚才提到的第三个视角有一个 follow up 的一个问题然后也还是回到说这次诺奖这个结果上啊就是说我们今天在说到物理学的时候你刚才也提到说那物理学其实是也可以从一个人类学的视角去理解就是去理解去看说今天这些物理学家在做些什么也包括
这个诺贝尔物理学奖颁给了谁所以你会觉得这一次的这种诺奖它最后的这个结果是不是也会对于就是物理学意味着什么去拓宽它的一个边界还有它的图景我想提一段话就是我是也是在你这个说第一章里面有看到当然印象比较深就是你提到说第一个问题什么不是物理学
你说数学不是物理学因为数学研究的对象是抽象的数图形逻辑之间的关系与我们观察到的世界没有必然的联系无论是苹果是掉在地上还是飞到天上无论是让冷缩还是热缩冷胀 1+1=2 尽管物理学非常依赖数学来表述它的理论但数学是一门不依赖感官经验的学科
所以我也会好奇就是你会怎么样看待就是 ai 在这个过程中他在比如说数学跟物理学之间的这个交界地带上他可能比如说会更偏向哪一方因为 ai 就是我觉得目前为止他还是就一连串代码他跟人类可能会有一些交互的行为但是
某种程度上来说你很难说它是一个实体世界里面现在就像一加一等于二那样存在的一个东西所以我也会好奇说你会对怎么样从人类学的这个角度理解物理的同时也来解读说这一次诺奖的这个结果
我觉得这个问题有几个层面首先 AI 它有很广的应用场景 AI 它作为一个计算科学的一部分那么我觉得计算科学某种程度上可以认为是一种数学的延伸因为最早图灵它提出图灵机的想法的时候它其实很大程度上是基于像戈德尔的波弯倍定理所以最早可以看作是一种数学和逻辑学的一个延伸然后后来随着理论本身的发展它已经逐渐的形成一个独自的学科
然后 AI 它完全可以作为一个独立的和自然世界无关的一个领域比如说 AlphaGo 下围棋这个下围棋它基于的仅仅是围棋的规则这是一个游戏 AlphaGo 它跟真实世界没有任何联系对吧它完全就是在这个现有围棋的规则下怎么样去想出最厉害的策略怎么样去赢任何的无论是人也好还是计算机也好
那么这个时候它和物理学和真实世界没有任何的关联它纯粹是一种算法纯粹是一种抽象的一个东西这个就在我看来就更接近于数学或者应用数学但是如果我们把 AI 去用作跟自然世界打交道比如说我去做一个大模型这个大模型可以是大语言模型也可以是比如说结合了图片声音甚至真实物理世界信息的这样一种多模态的模型
你甚至可以用它去研究物理学问题比如说今天其实很多物理学的问题都是借助了人工智能的这个方法去研究的那我们就以大物语言模型为例我们可以某种程度上把这一个庞大的算法比如说差 GPT Gemini 这些算法把它某种程度上看作是人类
基于语言的人类意识的一个映射一个 projection 那么这个时候你说它跟物理学没有关系但是它至少当我把 AI 用作了这样一种认知和语言系统的时候某种程度上它的 AI 的算法的结构它某种程度上就代表了一些人类智能的一种结构尽管它的表现方式是非常不一样的
所以尽管它本身可能仅仅是一套零和一的这样一种算法一系列数据的转移但是它内部呈现出一种高度的复杂的结构它是和人类的认知有一种同构性的至少表现出来和人类很像的一种认知那么同样的当我用 AI 去研究一个东西的时候研究一个领域的时候这个研究领域可以是经济学可以是物理学可以是化学那么它所呈现出的结构就和它研究对象呈现出某种同构
所以在这个意义上当 AI 技术用到某一个领域的时候我可以把它看作是那个领域的一个映射尽管不是一种一一对应它是一种映射所以我可以通过研究它的结构来某种程度上获得关于它研究对象的一些结构的线索对这是我觉得他们之间的一些关联但是你说它本身
跟物理世界没有任何直接的打交道我没有用 AI 去直接去研究一个电子的速度它的电量等等这些都是通过一些比较传统的物理学来做到的
因为我知道老赵这本书的一个起源其实是因为最开始你在那个博雅小学堂然后给一些小朋友们就是开设了一系列的课程就是关于物理的一个通识的教育所以我想今天可能你在给我们解释的时候很多关键上的东西很多高深的概念可能你在给小朋友解释的时候你需要就是用非常小白的语言非常基础的语言去做这样的一些解释
然后我觉得其实我们今天我们播客的很多的听众也许很多人是这个文科生的视角大家对于物理也并没有那么的了解比如说像我我得坦白我在这个高考完了之后基本上没有再用过物理的公式了我不知道若涵有没有这样的经历就是作为一个文科生对于物理你会有一个什么样的印象就是物理对你来说就是是一个什么样的存在
我觉得其实作为一个文科生我去对物理产生兴趣的过程是因为我一直会对物理有一个非常浪漫化的想象就是
我不知道庆有没有听说过之前有一句话就是好像是霍金说的他应该是在接受卫报采访的时候他可能大概讲了一下回顾他这一生做这个理论物理研究的历程然后记者就问他说你这一生中最感动的瞬间是什么他大概就讲了一下说这个粒子有遥远的相似性那这句话后来被传到国内然后文科生写出来之后呢就变成了那种就是粒子纠缠理论然后就说
虽然我们非常遥远但是我们有着某种遥远的相似性然后就变成了一句
形化所以我就觉得文科生可能理解物理的这个途径就是可能会对于这种离我们很遥远的现象有一种比较浪漫化的想象吧我不知道就是老赵在去作为一个课班出身的人你对于物理你会觉得物理有那些浪漫化的瞬间吗因为我之前还会看一个那个美国很有名的这个物理学家叫卡尔萨根他的一个那个科普嘛
我记得他当时那个科普纪录片里面会讲到说我们抬头看觉得星星离我们非常遥远但其实宇宙大爆炸时形成的原子就是形成我们身体的原子所以星星离我们并不遥远因为我们就是星星本身
就是我觉得我可能作为一个文科生理解物理的路径是通过这样一种我可以去 get 到的方式去建立跟物理学的连接其实我觉得老赵在这本书里面他提到一个点我觉得还蛮有意思的就是你其实一直在强调说物理学它是一门具有美感的学科所以我觉得也许可以从那里稍微延战一下就是物理跟美感跟审美这个东西是怎么样联系在一起的
我自己我个人的经历经验物理学最让我感到惊奇和震撼的几个时间点其中最主要的一个时间点就是我在学广义相对论的时候爱因斯坦他在 1915 年提出广义相对论的时候
我们通常可能认为物理学的研究是一种从经验到理论然后再提出一个假说然后再通过实验去验证不断这样一种寻回往复的一个过程但广义相对论的提出非常的例外非常的奇特就是他几乎是爱因斯坦他觉得世界应该是什么样子的他会对世界有一个鲜艳的假说一个假设然后这个假设可能是非常抽象和基础的
比如说他认为这个世界应该被这样一套理论所描述这个理论它不应该依赖于任何所谓参考系
也就是說他和我去描述他的一個時空的參考是什麼樣應該是沒有關係的也就是說他認為所謂參考系就是我用比如說我是在地球上去看一個東西還是在火箭上去看一個現象那麼你在不同的時空的 reference 裡面看到的描述的現象是不一樣的
那么我们去描述一个理论我们肯定是得在一个参考系里去描述它比如说我们哪怕今天我说现在是美国动步时间下午三点我在纽约那么这是一个参考系我就在地球的参考系上去看对吧那么显然一切理论都必须基于一个参考系那么爱因斯坦就提出他说参考系是人为选择的一个结果但是物理理论应该和人为选择的一个标准或者一个参考系没有任何关系它应该是普世的一个理论
這個聽上去一個非常樸素的觀點甚至是你無法去反駁他的一個觀點
那么就基于这样一种很朴素的一种观点也就是所谓的邪病性原则他要提出一系列比如说那么在这个意义上人在时空中感受到的万有引力就应该和人在时空中的比如说他举出几个例子就是你在电梯里边然后你这个电梯突然失控加速下落了那么这个时候你会漂悬浮在电梯里面那么你这个时候受到了引力
但是你從電梯的參考系裡面你是沒有在運動的你是相對保持靜止的那麼這個時候在他看來引力和這種加速下落的這種效果應該是一樣的那麼加速下落它完全是一種運動學的行為它跟力學是沒有關係的所以就從這樣一種很簡單的一個基礎點出發它可以通過一些的思想實驗來構造出一個理論他認為這個理論它就應該是這樣的而不應該是別的樣子它有一個很基礎的一個起點
令人惊奇的是什么呢是他通过一些很基础的几乎近乎形而上学近乎哲学的一些起点能够过错的理论和现实理论的运行是完全一致的
提出到现在 100 多年时间所有的关于引力的观测结果都严格的符合了这个理论提出的一个预测这是令人非常非常惊奇的就是人的基于人的理性甚至某种程度上基于人的审美所提出的理论自然界竟然是按照这种理论来运行的以无比精确的运行的这是令人非常非常震惊的
爱因斯坦本人也说这个世界最令人惊奇之处是它竟然是可以被人所理解的所以这是给我带来一个最大的一个震撼的一个我在学习过程的一个节点
第二个界点其实有些类似的但是这个理论就比较复杂是杨振宁他提出的叫规范场论这个是他在我看来他最重要的贡献比他霍诺奖的贡献还要重要对整个物理学来说这也是在我下册中提到了就是他是提出理论本身必须符合一些对称性的时候这个对称性不仅规定了物质的存在形式也规定了物质之间的相互作用的存在形式
然后这个观点其实也后来就成为了当今所谓标准模型的一个基础也就是描述了所有除了引力以外的相互作用力包括电磁力强力弱力等等这也是一个令人非常震惊的一个事情就是它几乎从一种对于对称性的需求这样一种美学甚至审美的一个观点出发构造出一个理论然后这个理论它竟然是被自然界所高度遵循的
這個時候你就會驚嘆為什麼自然界的運行方式和人的理性有這樣一種高度的共平高度的共振這是非常非常不可思議的一個巧合你可以說或者他巧到你覺得他背後一定有一種神秘的力量甚至在將人的理性和自然所綁定在一起我覺得這個實際上我感到如果你用浪漫話的話我覺得這甚至是一種非常非常浪漫的一種體驗
因为老赵写的这本书其实是一本针对大众的科普书那从你的视角来看普通人为什么需要知道物理学知识它跟我们的生活到底有什么联系对 这个问题也很好我其实这样因为诺讲这个事情我也在思考这个问题就是因为我之前也一直在强调包括半沙龙的一个非常重要的一个初衷就是我希望大家认识到
不同学科它不是对于世界的不同方面的知识很多人会觉得如果我们把学科大学或者说研究所看作一个知识生产线的话
那么我们今天比如说在维基百科上获得的所有知识就好像是这样一个生产线所生产出来的一个琳琅满目的商品然后每个商品是由比如说这个商品是由社会学习贡献出来的这个商品是由化学学习贡献出来的好像是这样一种不同的商品但我想提出的是不同学科他们的贡献不是产生不同方面的知识而是
用不同的视角去看待这个世界这个世界就是一个世界当然它会在不同的视角里面会呈现出完全不同的样貌那么在这个意义上呢
物理学是其中一个视角这个视角它有它独特的方法它有它独特的演化的历史背景它有它独特的去试图回答的问题同时也意味着它会避免回答另一部分问题这个视角它用什么样的方法去看待这个世界它又提出了对于它研究对象也就是整个自然宇宙的一个基本的框架是什么它为什么会产生这种框架它在哪些问题上是得心应手的
在哪些问题上是非常的困难的我觉得这个是我们是需要通过物理学获得的一种视角我觉得这个视角其实要比任何确切的物理学的知识更加重要
所以这个也是我在书中尝试去向大家传递的一个思想我在书中其实当然了主体还是介绍物理学的知识但是我介绍的方法是我从零开始根据大家日常生活中可以观察到的经验比如说冷热的感受声音色彩力的感受等等从零开始构建一个物理学的理论相当于我手把手的教大家去从零开始构建一个物理学的大厦
它上來是一個指南我就輸的我原來寫名字叫統一宇宙指南這我輸的原來一個名字就是我希望向大家傳授這樣一種方法怎麼樣通過我日常觀測到的現象從零開始搭建一個物理學大廈它可以去解釋這些現象並且提供很好的預測
这是这种世界观这种视角是非常有趣的同样的你可以用一套别的方法去看待它比如说我可以用经济学的视角去看待它我今天从我去市场买菜我看到超时物品的价格变化我怎么样从零开始构建一套经济理论在我觉得海上完全可以跟世界完全不同的看法它面对的世界可能是领域是不一样的但是其实面对同样一样的方法它的途径是不一样的这些就是所谓的视角的重要性
对说到这里我觉得还可以再聊一个就是物理学里面普通人可能听的比较多的概念就是时间和空间的概念然后好像之前也提到说你之前这个书名曾经是要叫做时空的纹理我觉得这个名字好像更加
就是更加浪漫后来取了更直接的名字所以我们也想问就是为什么时间和空间对于物理学来说是一个最核心的概念其实在我们今天看到的很多很多这个电影当中一些跟这个太空啊时空旅行有关的电影当中都是在就是去玩转这个跟时间有关的概念比如我们最常知道的就是一个宇航员他上天之后他回来他可能这个世界已经经过了
几十年的这个变迁但可能在太空只是一天而已所以这个其实是我们普通人认知当中对于宇宙观对于时间观一个还蛮直接的一个印象吧所以我也想问老赵就我们当今的时空观是从哪里来的它是怎么样被物理学影响的
這個是一個非常好的問題就是我之所以起時空的文理這個題目它有兩個層面一個層面是在當今物理的結構下時間和空間是最核心最基本的概念很多人覺得是像力速度加速度甚至像電子原子
光声音声波这些我觉得这些都不是最基本的概念最基本的概念就是时间和空间也就是说我们今天的世界观是什么呢就是时空是作为一个空洞的容器它是一个舞台它本身不包含任何东西
一切现象都在这个舞台上呈现出来比如说我要去描述一个粒子的运动那么我唯一的或者说最好的描述它的方式就是它在每一个时间点它位于哪一个空间点然后随着它的运动它就会产生一条连续的路径这个路径就是一系列对于时间和空间点的描述就是它所谓的事件 event
一个 event 就是它在一个时间内处于哪个空间里的这个概念所以这个事件是当今物理学最最核心的一个概念所有一些其他的概念都是从这个概念中引发出来的也就是说当我人类产生一个所谓共同的物理学知识的前提是人类对事件要有一个共识就是我们必须所有人都认同太阳确实今天从那个方向升起了晚上从那边掉下去了我们才有一个研究物理学的基础
你不能说我看到一个红色的东西我感到很紧张另外人感到很兴奋这东西你没有一个共识你就不可能产生物理学的因为物理学基于是公共知识它不是个人的体验这是一点就是时空和时间和空间它是当代物理学的一个基础第二个我觉得更重要的一点就是时间和空间的观念的演变它其实很好的
展示了我认为的物理学它不是一个静态的或者对于客观世界的真理而是它是一个动态演变的过程人们对于时间和空间的理解它不是一开始就是今天这个样子的然后它是逐渐发展的过程我们去仔细观察这个发展的过程可以认识到不仅是物理学对于世界的认知而对人对世界的认识经历一个什么样的过程
比如说我们今天我刚才说了我们今天对于时间和空间的认知是非常抽象它没有任何东西比如说你去问你去问差 GPT 什么是时间和空间而差 GPT 会从物理学相对论哲学角度给你说时空它是一种相对的或绝对的承载和度量一切运动的集合结构变化和因果关系的描述方式或是一种心灵感知先天形式等等还有不同的角度去描述但是你不论从哪一个表对来说它都是一种非常空洞抽象的概念
它没有任何的东西我们可以理解它是一切东西的一个背景它没有任何的东西也就是说我们今天认为的时间和空间它是非常的光滑的对吧它光滑到没有任何东西存在但是如果我们回顾历史的话我们知道人对于时间和空间的认知是非常丰富的
它是有很多的纹理的就是我时空的纹理的一个来源这个时间和空间怎么样从一种充满纹理的一种丰富的又充满 pattern 的这样一种东西被抹平成一个光滑的一个概念这个是很好的一个对于概念演变的一个认知
那么什么叫时空的这个是有丰富认识我们先说时间在各个文明里边时间的表达其实是非常具有和自然节律相关的一个含义的比如说我们中国人中国古代时间常常是和我们的自然节律所高度相关的比如我们说不食不食就是我们人吃东西必须是在相应的时节吃相应的东西
比如说这个吕氏春秋说春延生夏延长秋延收冬延藏就是每一个时间它代表的是一个生命生长的一个循环的周期的一部分所以说如果你在古代你问一个中国人你古代中国你说为什么万物在春天生长这个问题他会觉得非常的奇怪因为春天就是万物生长的这个时间
春天就代表著萬物生長春天不是一個抽象的時間概念它就是代表著萬物應在的時間所以說你相當於問他這個問題就有點同意反覆了為什麼萬物生長應該出現在萬物生長的時間所以你可以理解成當時的人們對於時間的概念它是和自然的這種運作生命運行的規律是高度緊密相連它沒有一個抽象出來的一個這樣一種時間觀念
古希腊社会其实也是它跟中国古代不太一样但也是有这样一种丰富的文明观的时间观因为古希腊是海洋文明所以它其实它的整个社会的基调是动荡不安的一个航海环境所以人们在这个过程中其实更加追求永恒和不变的
所以在这个意义上人们希望从不断动荡的世界中去追求一种形而上的理念世界这是为什么西方哲学会从古希腊去探索出来因为人们某种程度上希望在这个动荡的世界里面寻找一种更加稳定的安稳的不变的永恒的这样一种世界这个世界就是理念世界比如说柏拉图的第八欧篇就描述了这样一个造物主构造的完美的理念世界的这样一个模型
然後呢在這個柏拉圖的造物主裡邊它是沒有時間的這個東西就是在對吧當我們說我們今天說永恆的時候有兩種概念一種是一個東西它隨著時間而不變比如說鑽石什麼很久遠一刻永流傳就是因為鑽石它隨著漫長的時間它不會發生改變這是一種時間內的永恆但是柏拉圖他說出了這個人類完美的理念世界它就是在
它不是在時間裡在它是沒有時間性的在因為一旦你說一個東西在時間裡永恆的時候它就暗示了一種假設就是它有一天可能不是這樣的比如說鑽石有可能有一天會衰變它就不是原來的鑽石但是當你說它在的時候它就永遠存在它不依賴於時間而存在這個是柏拉圖的一個理念世界裡的時間沒有時間的觀念
为了让这个造物去呈现出宇宙这样一种永恒柏拉图就认为神就造了一个时间去让万物既拥有一种在时间中的永恒又不像造物那样是一种真正的永恒所以他认为时间是这样造出来的一种承载着流动的宇宙的印象和投射的这样一种观念
那么宇宙在他的观念里面宇宙在有规律的运行中呈现出一种完美的理念世界然后人们是人的灵魂通过对外这种时间的秩序的认知和理解去获得这样一种永恒的理念这就是人从一种有朽的世界到无朽的不朽的理念世界的一种统一性这是柏拉图一个观念然后后来更重要的一个理论也就是赖以斯多德的理论他的形象上也其实和柏拉图是有本质区别的
他不认为有一个理念世界他认为所有的世界的本质就在事物之中他去否认有一个超越的理念世界他认为我今天看到一个苹果它的运行这个东西的本质就是苹果本身而不存在所谓一个理想化的苹果这个苹果是
自然界的苹果试图去模仿理想化的苹果他认为没有这样一个理念世界所以说在这个意义上亚里士多德他对于时间和空间是有一种关系主义的观念的也就是说他认为时间和空间它是和物体的运动紧密相连的也就是说人
之所以有时间的观念是因为人在自然中不断的看到了物体的运动然后为了描述这样一种物体的运动描述物体的这种先后运动它的快慢我就必须为它赋予时间来描述这样一种运动所以他说一个非常有名的话叫时间是运动的数它是一种数字去描述物体的运动
那么比如说他认为如果世界在某一刻突然停止一切物体都停止没有再运动的话那么所谓流逝时间就没有概念就没有意义了所以一定是时间和运动是高度相关的也就是我们用运动计量时间也用时间计量运动它是两个相辅相成的一个关系相应的他认为空间其实也是这样一种物体表征物体的一个东西它不是纯粹抽象的空间如果一个世界没有任何东西也就没有空间他认为空间是什么呢空间它是物体的边界
它既不是物体本身也不是构成物体的环境它是物体的边界比如说我看到一个苹果苹果外部好像苹果的形态边界就是他所认为的空间也就是说空间是用来规范的物质的尺寸大小和它的方位的一个概念所以我们可以看到从柏拉夫到亚里士多德他的时空观其实也发生了一个非常本质的认识尤其是亚里士多德时空观它是和物体的
所谓的处所和它的运动是高度相关的它不是一个抽象的观念但是到了 16 17 世纪也就是从夏利利到牛顿的这个时代很多观点都发生了翻天覆地的变化我们今天
當我們今天看到亞里士多德比如亞里士多德他認為空間它是有一個空間結構的就是我們今天知道牛頓的空間它是沒有結構的它是一個無限擴張在空間上無限擴張無邊無際的一個東西在時間上是
从无穷远的过去到无穷远的未来不断流逝的一个过程这是他的一个所谓绝对收空的一个基本假设但是我刚才说到根据我刚才说的压力数学的一些点你会发现它的时空是有一个明显的结构的比如说他认为空间的结构是什么是以地球为核心
然后地球外有月球月球外有其他的行星然后一直到最外有一层所谓的天球然后它的这个空间是这样一种同星球的一种一层一层往外包含的这样一种结构所以说当第二十度说它的空间的时候它是一种封闭空间历史学家克瓦雷他把这个近代科学的这个
一个革命就是从亚里士多德到牛顿的科学革命他有一个非常精辟的概括他说这个科学革命其实本质上是从封闭世界到无限宇宙的一个革命亚里士多德从一个有中心的一层一层往外扩张的这样一种空间变成了牛顿的一个无限扩张的这样一个空间比如说亚里士多德他认为比如说你一个东西一个石头你一撒手它会掉下去
它会向往天球的中心也就是地心去下落而且这个下落一定是有终点的就是当它落到地心的那一刻它一定会停止的那么如果是一个比如说一团火它会有向上去飞的这样一个冲动那么这个向上就是往天球的外围去飞那么还有一类运动就是天球不断的永恒的做圆周运动的这样一个过程所以在它的看来就只有这三种可能的运动
它们都是有限的某种程度上对吧但是牛顿的运动它是无限的我们都学过牛顿第一定律牛顿第一定律说当一个物体没有受到外力的时候它会沿着原来的方向不断地做匀速直线运动这什么意思呢一个物体它可以永远地做匀速直线运动意味着只有当这个宇宙是没有边界的时候它才可能这么做
如果宇宙有边界它一会动着动着可能某一个事就碰到边了它就停止了所以牛顿地定它一定是一个开放的无边无际的而且没有任何质量的一个纯粹抽象的一个空间使得我才可以去想象
一個物體整個空間中孤零零的一個物體它沒有任何其他物體它可以在一個方向上做運作制限運動我才可以想像這樣一種東西因為只有當我把一切質料從時空抽離出去把時空想像成一個純粹去質化的空洞的一個時空的時候牛頓地才有意義所以這是一個核心的觀點然後單帶時間觀我覺得還有一點不同亞里士多德就是時間是一種被完全從主觀的心靈體驗
抽离出来成为一种客观的不依赖于人的感受的永恒流逝的一种观念我相信很多人会有一种感觉就是人的时间的感受是不一样的有的时候人会觉得时间过得很快有时候人会过得时间很慢一个极端的例子就是你睡觉起来你不会觉得时间过去了你会觉得睡觉醒来和睡觉之前这两个时间应该是连着的
因为这段时间你是没有认知的你是没有任何感觉除非你做梦可能另外又可以但是你不会觉得这个时间是有流逝的也就是说如果你以人的这种心灵感知为标准的话你觉得时间不应该流逝对吧他应该从睡觉这一刻直接跳到了醒来这一刻这是一种很自然但是我们今天已经习惯了我睡一觉起来时间过了 8 小时这其实是非常反直觉的一种观念
這種觀念就是近代工業文明所強加給我們的一種觀念我上次講外賣棋手那一期播客的時候我提到美國歷史學家和技術哲學家芒福德他說工業時代的關鍵機械不是蒸汽機而是鐘錶鐘錶是讓一切機械得以運作的母機械時間拓立人的主觀體驗變成一種永恆流逝的獨立存在
统一的时间让生产线得以从一个作坊瞬间推广到整个世界规模人的行为被时刻表所规定我们经常说时间就是金钱效率就是生命人的异化就开始于时间的异化卓别林大家如果看过他的摩登时代对刻画的非常的形象深度
所以这也是一个当代物理学为基础的一个绝对时空观所带来的对人的一种时间感受的一种既可以是外化也可以是内化甚至是一种颠覆甚至是一种异化在我看来所以如果我们就回到这个时间话题我觉得
我们今天已经习惯于这样一种当代物理学带给我们的一种纯粹抽象空洞无限延伸不依赖人类意志为转移的有一个客观标准的时间当我们说空间的时候我们要首先知道自己在地球的哪个方位我们有经纬度有 Google Map 一系列东西来客观的去描述一个时间空间我们已经习惯了这样一种纯粹外化空间化的时空
但是我们也可以应该更多的因为时空观是每个人生而就有的一种原初体验这种原初体验它不一定是这样的而且历史文明不断的向我们展示它的认知和解释我觉得想象这样一种另类认知和解释恰恰是我们可以从物理学或者从我们已经熟知的时空观念跳出来的一个更具有纹理的一个时间观念
对 我就想起今天到我们去评价说一个地方特别像人间仙境的时候你会说好像在这里时间都静止了
对 我觉得是有一些对我们今天的生活观念很多都是被这样一些当代物理的框架所决定的它当然有它非常有效率的一个部分但是可能也有它需要值得去反思的一部分然后也许我们可以聊一聊就是说这个物理学发展到今天历史进程中可能比较有趣的一些故事包括可能观念的一些变迁
那我自己可能首先想到的会是从地心说到日心说的那个过程那当然是人类历史上就是学者层出不穷然后非常多的发明非常多多的思想被创造的一个年代但是也发生了非常多的很残酷然后也很悲剧的一些故事比如说像被烧死的布鲁诺
然后也有牛顿他在奠定了他的这个三大运动定律之后到他晚年的一些这种变化我觉得其实物理学我们可能今天去看待他的时候会觉得他是一个非常精确的很抽象的甚至是冷冰冰的一个学科
但如果你回过头去看它的历史它的这个变迁其实从来就充满了戏剧充满了故事那我觉得也许也可以这个聊一聊物理学在这些年来它的一些观念上的变迁然后
包括老赵在书里面也提到说解释这件事情是对物理学来说非常重要的一个因素一个方向那解释这件事情又如何受到社会思潮变迁的影响应该怎么样去理解社会思潮与物理学的关系对这个问题我个人是非常感兴趣的我刚才讲时空的例子我其实是希望引发大家的这样一种
反思这个反思是什么呢就是我们今天已经熟悉的观念哪怕这个观念看似不是物理学观念比如说时间和空间哪怕我没有在谈物理学的时间和空间我的这种观念其实很大程度上是深受了科学观念的一个影响的
我刚才就说时间和空间就是很好的例子其实解释这个观念我觉得也是一个很好的例子我们可能今天看一看好像我要去解释一个东西它跟物理学还没有什么关系我只是去在为它做一个解释
但是我觉得这个也是可以去进一步思考的比如说我现在问你这样一个问题比如说你今天为什么要去这家餐馆吃饭如果你要回答这个问题对吧解释这个问题你肯定会说比如说这个餐馆的口味这个餐馆的性价比比如今天是一个什么特殊的时候我们要去一个怎么样特殊的场合做出个解释对吧也就是说当你回答这个问题的时候你背后都指向一点就是你作为一个选择主体的一个自由意志或者说你的目的是什么你就是你在解释为什么你在解释 why
这是一个例子第二个例子比如说我现在问你月球为什么会绕着地球转你不会说月球它有个自由意志对吧它今天需要选择绕着地球转或者它希望有一种这样一种愿望或者有一种终极的理想使得它的使命就是不停地绕着地球转因为你会觉得这个是问题回答非常荒谬因为我们习惯了当你问一个物体它为什么会怎么运动的时候你是你会怎么解释呢你会从
地球的質量是多少月球的質量是多少我現在有一個萬用理公式我就給他們算一通他們之間的力然後我再根據比如地球月球的距離相對於地球的公轉速度然後給你卡卡一頓算出來月球叫地球轉它是符合牛頓萬用理公式和所謂向心力這一套東西的也就是說當你回答這個問題的時候你不是在回答為什麼而是在回答如何
你沒有在回答 why 你是回答好
然后反过来如果你想象一下我问你说你今天为什么去这家餐馆吃饭你说因为地铁将我送到了附近的站台然后在大腿肌肉和地面摩擦力的综合作用下我走进了这家餐馆我觉得你在逗我对吧反过来也是一样如果我问你关于月球你说因为月球它有一个意志它有一个愿望它想绕着地球转那我觉得你不要再回答这个问题你再给我讲一个童话或者预言所以我们今天已经对这样一种针对不同对象的解释的预期的不同认为是天经地义的
但是如果我们把时间拉回到同样我刚才说的亚里士多德时期这两种问题是没有区分的对于人和对于物的解释所谓当你要解释一个东西的时候亚里士多德因为他们是服从同一个形而上学体系的我不应该用不同的方式去所谓解释他们的运动是什么那么对人我就不说了这个人是有自由意志的就有好理解的我们还是针对于物比如说亚里士多德认为
世界是由四種基本元素構成的對吧 四元素嘛火水土氣然後他們是有自己的運動傾向的他們會向往自己的終極處所比如說剛才說土是它傾向於地心的所以你一塊石頭你一撒手它會落地因為它的終極住所是地面嘛地面是具有大量的土所以它終極處所那火元素是傾向於天球的上方所以火焰是向上升的然後所有的物體的運動它
是由四種原因所推動的就是理論上非常著名的叫四因說四種原因是什麼呢是質料因形式因動力因和目的因比如說我們說一棟房子一棟房子的質料因是什麼呢是木材這是構成它的材料質料
它形式因是什么是这个房子的建筑蓝图它动力因是建筑工人对于这个材料加工和搭建那目的因是什么呢也就是我造这个房子的目的是什么是让人居住这份党羽然后在亚里士多德体系里边在这四个原因里边只有目的因才是真正重要的原因也就是说这个房子最核心的它之所以存在是因为人们要去造它让它来给人居住这份党羽
对所有运动来说都是一样的也就是说对于物体来说比如一个石头落地它的目的因就是向往它的终极处所在这个意义上目的因物体的运动它是有一个终极目的
所以当你回答石头为什么会掉到地上的时候他对他的一个解释和我问你你为什么要去餐馆的时候你的解释其实他的逻辑是统一的他都是以他的目的为首的对吧所以说在亚里士多德时代这个解释并没有一个严格的区分你不会觉得这种回答很奇怪因为他就是在当时是这样一种统一的一个行而上学的框架里面
这个形态上学 亚里士多德的框架其实是统治了 2000 多年但是随着我们后来我们知道随着对自然界的观测日益的精确然后首先是天文学刚才提到了天文学的革命一开始它作为一个几何形然后迅速发展人们发现亚里士多德他这个理论一开始捉襟见首了他已经无法很好很精确的去描述天体运行的
邏輯了同時因為那個時候還有一些歷史原因比如說亞里斯多德他是當時這個經驗哲學的主要的一個依據然後對於這個經驗哲學的一個一個批駁然後其實在那個時代背景下人們也開始逐漸的背離了亞里斯多德主義在這個科學領域裡面開始回潮的是辛佛拉圖主義和畢達哥拉斯主義然後這兩個主義其實就是以數作為這個宇宙萬物運行的一個本質所以從
刚才提到的天文学革命从哥白尼 蒂古 开普勒到伽利略 笛卡尔 牛顿这一批人数学逐渐取代了经验哲学成为揭开宇宙运动之谜的一个钥匙
注意在亚里士多德的形二上学里边数依然是一个范畴但它不是一个最重要的范畴它只是十个范畴里边之一在他亚里士多德体系里边质是比量更重要的概念就是说他让我去研究石头为什么落地的时候我不去关心石头它有几份土元素他关心的时候这个石头是由土构成的所以它会落到地面上但是到了像天文学革命我们可以把它认为是一个近代科学的序言
那么在这个过程中亚里士多德他是一个非常非常重要的一个人物他有很多很多贡献比如说在实验方法和运动学的规范做出了很大的贡献但他其实对物理学乃至整个科学一个最深远的一个观点就是他认为对于自然而言数学解释比包括宗教解释在内的形而上解释更为重要
也就是說當我去所謂解釋一個東西的時候我要做的僅僅是描述它的運動也就是從一個號的角度去描述它的運動或者更確切的說是以數量形狀大小位置等等這些因素去描述一個物體的運動那麼至於它
运动的目的是什么这个是不重要的因为当你能够准确的描述了一个物体的运动时候我的任务作为一个物理学或者作为科学的任务也就完了
所以在这个意义上 加利利尔在形而上学上是非常非常的克制的他避免为科学 为这个世界做一个没有必要的形而上学的一个假设也就是他认为我们科学或者物理学这个领域当我在缺乏严格数学描述能力的时候应该选择沉默也就是说他认为目的应应该是从解释里边被剔除出去的
也就是从亚里士多德这个开始人们对于自然的解释从为何变成了如何这个思想一直到包括到笛卡尔布尔到牛顿就一路发展一直到巅峰包括牛顿在他最著名的自然哲学数学原理里边他就说他有个名言他说我不做假设就是他认为
形而上學它不應該是物理學的一個重要的前提我物理學就研究物理物體的運動過程我不需要和一切其他的宗教學我不需要去和其他的一個世界的形而上學構成一個有機的整體這個就是亞里士多德他所謂的宗教學的一個概念
所以当人们问他比如说月球为什么让地球转他会说因为有这样一个万有引力公式他描述这样一个运动然后如果你再去问他为什么万有引力公式长成这个样子呢他说我保持沉默我不会对这个做更重要解释因为这个东西它对物理学里面是不重要的它不是物理学的一部分也就是说当我解释一个物体的时候我的解释其实就是描述就是从一个运动学的角度去描述它的运动的过程
所以我们今天其实已经习惯了这样一种对于解释的概念的转换这个我觉得是代表了这样一种观念在近代物理学发展里面人们已经习惯了这样一种对于人和对于物的一种解释的不同方式的一个区分今天在直播间里的朋友大家如果有想要提问的可以跟老赵交流一下
还是想请周老师稍微简单聊一聊科学史的部分因为这一部分感觉是国内很欠缺然后也是我自己很感兴趣的一部分好呀好呀科学史本身是很大的问题我觉得我可以集中说几个比较重要的历史节点吧我可能无法去对整个科学做一个梳理
我就是物理学史科学史可能也超出我的能力了物理学史它其实有两个比较重要的节点一个就是我刚才说的就是 16 17 世纪就是伽利略
笛卡尔牛顿这个时代他们怎么样去反驳统治了 2000 年的亚里士多德主义对这个世界进行了一系列的重新的描述这个描述的基础就是数学实验和基于运动学的一个描述然后到牛顿当然是他一个极大成者他提出了这个力学系统然后从他之后的几代人又逐渐的发展了完善了这个经典力学的体系
就是我们所说的粒子宇宙途径和机械宇宙途径就是一切物体都是由粒子构成的一些运动都是粒子之间的运动然后世界是一个巨大的机械然后一旦你某一个状态的世界是已知的它的往后所有的状态都是确定无疑的
这是一个新的一个世界也就是牛顿的经典力学的世界然后另一个重要的时间节点就是 20 世纪初当时凯尔文勋爵他在这个世纪末 19 世纪末相当于他大意就是说我们这个世界的物理学的构造已经差不多完成了因为那个时候牛顿的经典力学已经基本上可以解释所有的现象电热 声光等等等等
但是有两个实验现象但是是无法很好的解释的就是他当时所说的 19 世纪末物理学天空上的两朵乌云分别就是两个实验现象一个是叫黑体辐射实验现象一个是迈克尔逊莫雷实验它是关于光速的一个实验
然后这两个人们当时其实是觉得很乐观它只是好像物理大厦中的两个瑕疵可以很容易被解决两个问题那么那个时候物理学就完成了物理大厦就完美了我们物理学的工作就结束了我们对世界有一个完整的把握了但是恰恰是这两个实验人们发现人们试图去修复去解释这两个实验的时候它是一个不断捉襟见肘的一个过程你不断挖不断挖他最后发现这两个问题直接触及到了物理大厦的地基
使得人们唯一能够去保全这个物理大厦的做法就是把它推翻重建
它们分别就是导致了相对论和量子力学的这两个实验所以 20 世纪的一个主题就是近代物理的革命就是以相对论和量子物理去取代了经典物理学的一个基础那么我们今天其实完全就是际域相对论包括协议和广义相对论和量子力学的一个基础也是从那个时候人们对于世界的认知开始发生一个翻天覆地的一个改变之前经典力学的物理学是非常直观的
粒子就是一個小球 先把粒子講一個小球那麼粒子的運動就是小球之間的雜亂無章的碰撞然後怎麼樣但是到了近代物理學
量子力学它是一个捉摸不透的一个东西对吧它有一些非常匪夷所思的一些现象什么不确定关系像波函数甚至量子纠缠这些东西都是远远超出人的认知能力的它是一个只能从数学上把握而无法去直观把握的一个概念沙特论也是对吧时间和空间为什么会不一样会互相影响互相改变这些都是非常超出人的理解能力的
所以到近代物理学就是这样一个主题所以近代物理学它是突然变得非常的晦涩也给物理科普提供了很多猎奇的素材当然也给很多现代比如科幻很多文学作品提供了很多灵感什么薛定谔的猫什么时空平行宇宙时空穿越等等这些都是物理学所带来的一些新奇之处所带来的一些灵感所以差不多这两个如果我们想要去了解物理学史的话这两个是最重要的一个时间节点
谢谢谢谢好像刚才还有一个朋友举手
我想问的问题是就是比如说在诺贝尔奖之前大家猜测比较热门的提名的那些发现或者是研究中有什么是您觉得会给我们接下来社会带来认知上的颠覆或者是像你刚刚说物理史上那种对社会更进一步的突破吧很久以前我们读三体的时候我记得有一句话就是
说那个社会已经没有了新的科学上的突破就只是一直在技术上进行进步所以我想问您是否觉得现在在物理学中还有更多的研究可以让我们整个人类社会有更进一步新一个 milestone 的可能还是说你也觉得已经到了一个瓶颈了
首先 云都比较奖它是大家比较公认的它不是一个非常怎么说能够紧跟研究前沿的一个奖它通常是滞后很多年的 对吧很多人他们获得奖的研究其实比较近年就是 1982 年的研究现在才获奖所以因为物理学奖它需要有一个长时间的验证它是这个东西是经过验证的而不是仅仅是一个信息的理论
在这个意义上诺贝尔奖很难说它去代表了一个前沿理论的发展方向这个是比较难的它更多是一种历史性的表彰我觉得这是一点第二点我觉得我们物理学要看它是从理论的层面还是从技术的层面它还是差别还是蛮大的从理论层面来讲确实物理学我觉得在近几十年没有特别具有颠覆性的一个发展其中有几个原因我觉得其中一个原因是物理学没有遇到真正特别的危机
对吧 物理学发展它不是说我不停的革自己的命就是好的你没有危机的情况下像库恩所说的你在
所谓常规科学的情况下其实大家做的工作就是在让一个参数测量得更加精确一个常数测量更加精确或者比较小的修修补补的一些工作让原来的提出的物理具有颠覆性的理论更加完善这个其实是绝大部分时期所经历的一个状态然后物理学的革命其实极其罕见的对吧我们可以回顾历史上可能也就出现过天文学革命经典物理 近代物理这几次可能没有那么多具有革命性的瞬间
而且它们往往是有一些危机所引发的我们今天其实没有处于太多的危机而且科学本身它是有一个发展的曲线的对吧它有拨风拨谷通常来说就是你一个危机导致了一个新的理论出现然后新理论出现它一定是一个百废待新的状态它有很多东西是没有完善的需要人花几代人的努力去把它给完善然后直到它出现下一次危机
我们今天显然是处于一个波谷的状态可以说虽然物理学确实有很多有待解决的问题但是一来没有一个特别好的可以解决这问题的一个候选者之前可能像我读博士的时代可能认为弦论是一个非常有希望的一个理论去统一所谓的引力和量子理学标准模型等等但是过了到现在又是几年过去了好像他也没有达到当时人们的预期
而且像大相思对软器 CERN 它也没有找到所谓超对称粒子就是前文非常重要的一个预言所以说现在既没有一个危机又没有一个真正试图去解决当前问题的一个很好的理论所以这是为什么今天物理学在理论层面没有很大的突破
从技术层面我觉得还是有很多令人期待的研究的基于之前的理论比如说量子计算对吧量子计算还是它可以从计算效率的层面上大大的产生一个本质上的一个质的突破这是一个还有比如说材料学像电池技术包括超导对吧超导一旦如果你能够做出室温超导的话你可以极大的减小电在传输过程中能量损耗等等所以我觉得
技术层面还是有很多的发展的可能只是没有能够直接影响到我们日常生活的那些发展感谢老赵跟我们分享这么多感觉都又回到了物理课堂感觉你都挺累了好像说的还是太
太晦涩了如果老赵是我高中物理老师的话我可能会学理科真的吗天哪太夸赞了