0202：理论物理是在干啥？
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嗯

好 那我们开始吧欢迎大家参加今天是第 202 期纽约冒沙龙然后还是在开始之前赵立先问一下多好人是第一次来我们这个活动聚一下手好吗还挺多的你别就装了你都没讲过了好 欢迎你们那么我先简单介绍一下我们这个组织我们是一个跨学科的一个交流的平台然后我们是一个主催纽约州的分域机构我们是成立于 2013 年到现在已经有 11 年

十年多了然后我们是每次都是以一个主题然后或一个主讲人来给大家分享然后差不多是两个小时的一个活动然后有点它也是有点像一个 TED 然后它会时间更长一些我们会针对一个主题会聊得更加深入一些但是我们台式面向的是普通大众所以才可以

需要担心这个话题过于艰深或者说好像是一个过于专业的一个话题我们还是希望能够向大众介绍一个你可能自己感兴趣但平时不太容易接触到的领域然后可以往往这个主讲人肯定是在这个方向

非常有涉猎,非常有非常强的研究背景,很长久的时间的经验,所以可以做给大家提供非常好的一个知识。然后我们,当然也不同于传统的讲座,不是那么严肃,所以在游戏经验中不太多,大家可以随意的在主场上过程中有任何问题,有任何疑惑,可以打断,可以提问,然后也可以发表自己的观点。然后我们最后一头,一般来说也会有一个统一的 Q&A 的时间,然后我们

结束之后也会有一些时间给大家来自由的搜索我们这个活动是到五点但我们这场比是到六点所以大家晚上回楼下再聊一会儿再结交一下新的朋友然后对主讲有什么不同的什么新的问题也可以继续的跟进然后大家如果感兴趣我们今天已经是第 202 期了所以我们差不多是以两周一次的一个频率吧然后有这种比较大规模的

像讲座的形式也有小规模的圆桌的讨论像圆桌的话会限定人数然后大家会根据这个话题会做更加的 informal 一些大家可以随意的互相提问互相发表观点有点像就是那种沙发客厅沙发沙龙的这种最早期的形式然后我们的话题的类别是非常多样的今天是科学类的话题我们上一次讲的是单口喜剧像我们之前还有关于历史政治建筑物

文学 文艺等等我们话题是非常广大家如果感兴趣可以到我们的社交媒体我们的 YouTube 我们的 Podcast 都有我们的频道我们大部分的活动都会有录音录像然后大家可以回顾以前的活动如果大家对未来的活动感兴趣可以通过我们的邮件列表来订阅通知有的人可能是通过微信公众号来获得今天的活动但是因为众所周知的原因我们很多活动是不通过微信来宣传的那些活动的往事非常精彩所以大家通过邮件是

最好的第一时间获得所有网络通知的方式这个邮件大家到我们的网站上可以订阅我们的网站是 nyshalom.com 然后我们

这是一个今天人物动漫,大家可以随意的来打断来提问。然后我们就开始正式进入今天的主题。今天大家看到这个介绍是关于一个理论,可以说是关于理论物理的一个大众下来科普。然后这理论物理是一个很广泛的领域,所以进入。

靳远他可能讲的会比较泛泛也可能会讲到一些比较宏观的一些概念大家如果有任何特定的领域说想知道什么是黑洞你想知道什么是比如今年落奖热门的候选或者未来理论组织的方向发展是什么大家都可以提问对 然后

靳远其实是我的很早以前的好友靳远是密歇根大学本科我是密歇根大学的博士我那时候就认识了然后靳远后来去了芝加哥大学读的是理论物理的博士后来又去斯坦福读的博士后现在是在清华大学的高能研究院做理论物理方面的研究然后

正式介绍清华大学高等研究院研究员有时候喜欢研究跟实验直接挂钩的理论物理问题有时候喜欢研究由深刻的数学驱动的理论物理问题目前最感兴趣的是用数学里的范畴学语言来梳理从而解决杨米奥斯理论量子色龙力学的一些问题对 然后大家对这些其中那些专业名词有时候不懂也可以提问那如果你还是觉得听完不过瘾呢

本人不猜也是一个理论物理学的博士然后我最近是国内出了两本书叫《学生物理》然后我还要到美国大家觉得

也是密相大众的然后上下两侧经典物理和我们像直播带货一样经典物理和近代物理我带了大概十几套过来大家如果感兴趣的话我们可以一会儿结束的时候买 30 块一套然后没什么优惠唯一的优惠就是可以免运费

可以签名你可以找我签名如果对我不满意也可以找靳远签名也可以送一块钱都可以反正你想怎么签好吧我带了一些咱们活动结束之后可以私藏一些私货

我觉得还写的不错大家如果可以上多半看一下评价也还是不错没有买水行货全是大家非常自然的真诚的反馈好了我这个带货就到这了然后我们就大掌声欢迎陈静远教授好谢谢大家我是很高兴可以来纽约文化沙龙讲这个介绍的然后确实也欢迎大家就是随时的打断讨论问题

在十多年前,老赵还在组织密歇根大学文化沙龙的时候我参加过一次他讲的活动,他讲的也是物理然后当时我记得我非常啰嗦地问了很多问题所以就是那个互动的气氛是非常的随意的对,我希望就是现在大家也是这样子那么我先讲一讲我不要讲什么

我不讲的都那个鼠标可以挪走对对对我不会讲这些东西就什么不明觉历的新名词如果你们看很多网络上的科普什么他们特别喜欢讲一些听起来特别唬人的名词对吧我觉得这个是有害的就比如哪怕是一个专业的学生如果他老说名词我就

首先我猜测他不太懂东西的人他才会特别喜欢讨论名词对吧如果真的会的话他应该喜欢讨论内容喜欢讨论思想就是不喜欢讨论那个名词然后什么前言热点啊这些也是跟那个不明觉历名词挂钩的然后三体中的物理学之种这可能是现在很多科普的一个导向但是就这种是科普那个科幻小说对吧就是他本质上他不是围绕着科学进行的对吧

但是围绕小说进行的所以这也没什么好讲的然后当然严谨的科学知识也不太可能讲我自己的科研呢我会提两嘴但是我不会具体的讲然后物理学家八卦也不是我要讲的事情但这些都是大家在在跟科学有关的那些科普里面经常看到的话题对吧但是我觉得我作为一个这个理论物理专业的工作者啊

我觉得我可以带给大家的不是这些东西甚至我也不觉得带给大家这些东西可能是一个 good idea 对吧那么我认为带给大家比较好能够带给大家比较好的是什么呢我觉得作为一个专业的工作者我更加希望传达给大家是背后的一个思维的架构就像任何一门学问一样对吧

不只是物理学就任何一个发展成熟的学问它应该是有一个源流有一个脉络然后它是有一个架构的然后你在这个里面工作的人你每学到一个新东西你是可以把它放在这个架构里面整合到这个架构里面对吧所以哪怕你有些知识你学了以后忘了也不过不要紧因为你知道它在这个架构的哪个地方当你要 pick up 它的时候你很容易就能重新 pick up

像我自己学了什么物理知识我自己也经常忘记但是我知道那个知识大概在这个框架里面的什么地方跟什么东西有联系那么我就很容易 pick up 它对吧所以我要我希望能够给大家讲的是这样子的一些东西

那么我们可能接触过一些科普的话我们也都知道就科学是有两种面貌呈现在大家面前的第一种呢是一个关于搜集世界的点滴比如说这个是一本书我就是在网上找的这本书的图然后呢它是关于博物学的博物学就是一个搜集关于世界的点滴对吧然后就像极游一样有很多这个那个这个知识

对比如说有动物的有星星的有什么各种各样的东西都有

然后科学给我们的另外一种样子呢是一个构筑一个思想大厦这个就是那个框架的部分比如说这个图的右上方呢是那个平面几何的几条公理对吧然后这个平面几何大家在初中可能都学过这个平面几何做题啊什么的当然可能在中学里面呢我们对他的感受就是一个做题啊做了这个题做出来啊得了高分很开心或者做题好烦人

但是如果你我们如果脱离这个中学的环境我们才来重新审视这个平面几何的这些公理的话我们发现它其实人类的思想史上一个很重要的一步就是以前我们的这个知识都是比较的零散或者这里有点知识那里有点知识

在有这个平面几何的公理以后我们这个是第一个例子是我们尝试把一些各种各样的知识给组织成一个体系然后这个体系有哪些东西可以推导出哪些东西它就不再是一个零散的知识了对吧它是一个

有一个很完整的结构的一个知识所以就是可能曾经在中学的时候折磨过我们的这些东西如果我们脱离了这个考试的环境去把它放在我们的人类的思想史里面去感受它的话其实它都是很打动人心的

然后右下呢就是这个字太小没有关系因为要给你们看的不是这个字右下呢是牛顿的三个定律也是我们中学的时候可能我们就用它来做题但实际上它也是他第一次把这个物理学然后成体系这样子有一个建筑蓝图这样子把它 layout 然后他比如说可以解释这些星体的运动什么的对吧

对吧所以呢科学在我们面前呢通常会呈现成两种样子一种是搜集性的对吧就是搜集关于世界的一点一滴然后呢另外一种呢是这种成体系的有一些公理系统啊什么的就平面几何的公理或者牛顿力学的公理这是科学的两种样子

然后呢当然这两种样子呢它不是矛盾的对吧它们两个是有互动的比如说我们搜集了关于世界的一点一滴越来越多那我们才可以综合的抽取出一些一些那个共同的东西来构造我们这个思维的体系对吧然后同样的呢我们有了这个思想的体系以后我们有了这个思想体系我们理解东西更容易了那么它又能够更加有助于我们去探索这个世界的一点一滴对吧

那么我们这次呢就是因为我是做理论物理的然后理论的工作呢更加多呢可能是在那个构建思维体系的那方面那么我想要传达呢这个人类的这个理论物理这个思想体系是怎么怎么构建起来的呢就是每一次我们对这个物理世界认知产生的飞跃呢它都会把一些看似原本看似不相关的东西给统一起来就这两个东西比如说

之前我们看起来感觉是完全独立的没有关系的两个东西然后当我们对他们了解多了理解深刻了以后我们发现这两个东西在内在是共通的可能就是一回事或者是一个东西的两种不同的视角呃呈现出来的样貌那我们把这些看似不相干的概念统一起来就把那个零散的收集到的知识给统一到了一个思维框架里面对吧

那么呢这个呢就是我这次想介绍这个历史的源流里面想给大家感受到的一个感觉那么我们先来第零个例子对吧第零个例子发生在什么时代发生在原始人的时代我具体我也不知道大概是在几万年前这个时代对有人知道我这幅图想表达什么吗嗯非常好对

这个图呢想表达的是三加二等于五这件事情跟你家的东西是羊还是香蕉没有关系对吧你如果这个东西当然我们可能在小学或者幼儿园我们就懂对吧但是如果你仔细体会一下这件事你比如我们现在沉默十秒钟去体会一件事你会体会到它是很深刻的对吧就是羊和香蕉看起来完全不一样的东西对吧甚至它也可以不是动物植物它可以是石头也可以是人对吧

也可以是抽象一点的比如说钱对吧这个东西看起来它完全不一样但是你在里面发现了有些道理它是一样的对吧就三个加两个等于五个这件事跟它是羊还是香蕉没有关系

这看起来因为我们从小就已经熟悉了这个事情看起来已经很 trivial 但是其实它背后是很深刻的我希望大家能够感觉到这里面有很深刻的东西然后呢其实我们后来这些物理或者数学很多很多的思想的发展其实在干的也是这么一件跟原始人干的这件事情是同样一件事情然后可能最最最重要的是原始人干的这第零件事情对吧就有了这件事情才有了数学对吧

所以我们后面干的事情其实都跟这些事情是类似的那么我们来看第一个例子第一个例子大家知道现代的科学可能是在 16、7 世纪开始比较成型的然后在科学就成型了很快就几十一百年的时间里面它就来到了它的第一个巅峰

就是牛顿的工作牛顿的工作为什么它很重要呢如果我们脱离这个中学做题这个 F 等于 MA 我相信所有同学都用它来做过题对吧但如果我们脱离这个做题的环境它为什么对于人类很重要呢因为它第一次统一了这个凡尘间的运动和天体的运行在牛顿以前的时代

人们对世界的认知是这个地面上的东西是凡尘俗世它是很 trivial 的这些东西是不太值得我们去欣赏不太值得我们去打动我们的然后天上的这些星星的运行对吧就古代很早的人就发现星星的运行是有规律的然后制定了历法然后

什么的对吧这些立法对于每一个统治阶级颁布立法都是统治阶级最重要的任务对吧也是它合法性的一个重要的来源但是所以呢然后我们就认为这星体的运动它曾经是就是不管在世界各个文化里面它都是神所掌管的领域对吧

那么牛顿这个工作他为什么这个 F 等于 MA 很重要呢对吧他第一次发现了并且证明了就是这个凡尘间一个苹果从树上掉下来它的运动的规律和这个天体的运行的运动规律是同一个规律所以你脱离做题这个环境你发现它对于人类的思想实际上很重要的对吧他发现

这个凡尘俗世的东西也不是那么平凡天上的这些星星的运动也不是那么了不得对吧他第一次把把人所生活的世界和这个天上的世界他结合在一个框架里面你们可以感受到这个对于人类思想史是非常重要的那么

我想呈现一幅这幅图,这幅图呢,我是怎么知道这幅图的呢?是以前就几位老师,有一位老师呢,他有一套这个牛顿的第一版的《自然哲学之数学原理》,就是他的那个作品,他的那个最重要的著作,他有一个第一版的那个原版,就是 16 多少多少年,还是 17 多少多少年第一版。

然后呢他就找了另外一个很有名的就也是诺贝尔奖获得者就是来看这本书然后他们共同都认为这幅图是里面就是最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最最

他画的是地球然后呢在地球呢他画了一座山峰对吧但是这时候山峰画的比较夸张了对吧地球上没有这么高的山但是就是说他反正就是说他画了一个地球上的山峰就是 V 那个点

然后呢就周围有一些线对吧就是你从这个山峰上面往下面扔东西你如果就是扔你扔东西呢比如说你扔到三角下就扔到了 D 这个点对吧然后你如果大力一点扔呢它就扔到 E 这个点然后你再大力一点扔它就扔得更远一点就扔到 F 这个点然后你再大力呢那好像它就应该只能扔到地球另一面了对吧扔到 G 的那个点对吧然后你再顺这个往下想那如果你扔得更大力它是不是就可以绕地球走一圈了对吧

所以呢这个那不就好像是星星之间互相绕着运行的那个规律了吗对吧所以从这个图出大家都能理解这个图的 idea 对吧所以这其实是一个很简单的 idea 对吧但是这个是牛顿特别特别 genius 的 idea 就是有很多那个重要突破呢他可能是

都是从一些很根基上面的东西去启发的所以它不需要涉及很繁琐的数学就至少最早那个 idea 它不一定需要涉及很繁琐的数学啊什么就是那个对就是它是一个很简单的 idea 就是走从一个山上扔石头越扔越远然后它很有可能好像它看起来它不会从右边的一个身体

对这个非常好就首先你对就是它有可能是比如说扔到 F 这还能落到地上但扔更远它就有可能飞出去了对这个有可能对然后就比如你想象它扔的特别大力它确实是会飞出去了这个情况也是在的但是就是在这个过程中你扔越来越大力好像有一个情况它是可以绕它走一圈的就有这个中间这个力量对这个也不知道有什么意思

没有就是在那个之前没有这个概念对吧就这个就是去构思这个概念这个过程就是他比如说之前是没有引力这个概念的但是我们知道他扔石头会掉到地上对吧那我们就想越来越大力扔那他大概好像会发生这些可能的事情当然你扔更大力他也有可能飞出去对吧我们也不确定但是至少这些事情他至少是一个 possible 就是有可能会发生的事情对吧然后从这个特别朴素的想法出发然后

然后牛顿再用他高超的数学技巧对吧他为了研究这个发明了微积分然后证明了他这个 idea 确实是 work 的就是人们通过天文观测观测到那些行星运行的规律跟这个他在地面上扔一个石头他那个抛物线他都是可以被同一个数学框架描述的对吧这个需要这个部分然后包括你扔的更大力确实会飞的飞走对吧就是一个什么旅行者一号二号

远离了地球远离了太阳西洋它确实是会发生的但是呢这些东西呢就是牛顿有了他没有引力这个概念的时候他先从这我们已知现象思考这些 idea 然后他觉得这个是一个 plussable 的物理图像对吧然后他再用他的数学的能力去证明这件事确实是这样子的对吧所以不知道

对啊对啊这个点的名字为什么那个是 V 我也不知道对为什么我也不知道 C 也不在这个 C 在中间是吧我也不知道这个图对对但是就这幅图是那个可能是在他原文里面截出来所以你可能得找他那个原文对当时人民已经知道地球是圆的对

就是因为那个世界那个环形已经已经就是完成了对但更早就已经有不少人通过这个那个原因猜测地球是圆的但在那个时候大家已经比较确定地球是圆的对

所以呢就是牛顿他很重要的东西是他把原来两个看起来一个是凡尘俗世的领域和一个神所掌管的领域他发现就是其实是有同一同一套就是这个物理物理的规律明显是物理规律我们在高中都学过对吧 F 等于 MA 和那个万有引力的那个那个对吧都是我们高中学过的东西所以呢我们那个时候可能

中学给我们呈现的是一些做题你要多少分你要去卷的一两分对吧但是其实我们如果脱离了这个中学的环境你去感受这个东西它其实在人类的思想史上一个很美妙的时刻对吧

OK 然后呢我们来讲啊第二个例子啊第二个例子呢可能大家高中的如果还记得的话就有什么电厂磁场然后就是大家就是那个左手右手经常在考场里面就这样摆来摆去是吧我甚至我自己现在也经常在家里摆来摆去虽然我现在不是做的这个电磁的东西但是呢就是还有一些别的 convention 也要用这个左手右手摆来摆去我现在自己在家里也经常这样子

然后呢这个因为这个麦克思维的这个什么电磁的那个电磁学理论呢很多人就是觉得就是非常漂亮然后呢就是可能会着重讲但其实在这里呢我不是特别想着重的讲这个东西但是我就想大概讲一讲

就是在这个里面呢有特别重要的两个人就是一个是法拉第一个是麦克斯韦然后法拉第呢他是一个没有受过这个完整的教育的人他应该没受过多少教育他甚至但是他呢是最重要的物理学家之一对吧然后他为什么他首先呢他是本来是一个实验助手然后呢到后来他自己自己做实验

那么他非常重要的一个贡献是什么呢就是他第一次提出了场这个概念我不知道是不是 literally 第一次但他是第一次让场这个概念变成一个比较被大家所接受的概念就是这个电场磁场对吧就我们在空气里面看不到对吧我们都知道就比如说这个地球的大地它有个磁场对吧它是弥散在这个空间中的然后电场呢它也是弥散在这个空间中的我们看不到但是呢它这个场是到处都存在这个场的这

这样一个概念这样一个概念在以前是没有的对吧以前我们描述以前那些物理对吧描述的东西都是一个个东西对吧它说一个个的东西然后场这个概念你能感觉到它是不一样的对吧它是弥散在各处的一个东西对吧

对所以呢法拉第呢他非常厉害呢就是他虽然没有学过数学但他从他做实验然后加上他的这个物理实学呢他有了这个场这个概念然后麦克斯韦这个人呢他就用这个场呢那就有了电场磁场这些概念以后呢他再把这个一些数学的规律给整合了然后呢就把这个电场和磁场和光呢统一起来对吧就比如说我们可能这个地方好像

打错了这个打打反了对吧就我们在中学里面学过对吧这个电生磁呢就可以用来造电动机对吧然后这个磁生电呢就可以用来造发电机这个发电机呢也是法拉第先造出来的对吧然后啊那么他们两个呢如果就是电生磁磁生电用某种特定的方式循环相生呢那么这个往复循环相生那个发出来的呢东西就是光这个东西呢就是啊麦克思伟通过他的这个

把这个电磁场变成一个数学理论以后所能证明的是所以呢这个第二个例子里面呢我们统一了一些曾经的人看起来都很神秘都是神所掌控的东西对吧然后这个磁对吧这个磁铁为什么这个磁铁相系好像是很神秘的然后电对吧这个什么

天上的闪电这肯定在古代绝对是神所掌控的领域对吧就富兰克林这美国的国父之一富兰克林他第一个把天上的闪电和地上的静电给看给确定是同一同一个东西然后呢他们又把这个电和磁然后光光这就更加是把神那个在在宗教里面对吧神一般都是神是先创造了光然后再创造了一切对吧所以呢就是他们是第一次

把这个电磁光这些看起来曾经都很玄乎的概念怎么得到统一呢首先有了场这个概念是弥散在空间各处都有的一个东西对吧然后再把这个场的概念变成一个数学呢数学的 formulation 然后就把它统一起来了然后第三个例子呢这个例子我觉得特别特别的重要而且我觉得也特别特别的美妙这个例子呢是波尔兹曼他统一了热和信息

这个在以前就是如果你说你没有接触过这个东西的话你肯定会觉得热和信息好像是没有什么相关的东西对吧就热好像就比如你手放在一个热水里面感觉疼这个是你对热的感受然后信息呢好像就是就是那个什么那个 0101 什么的你会感觉到这个东西

它没有什么关联对吧如果你没有接触过这个但是呢以前就是在 19 世纪经过非常长的对这个热的热学的研究对吧对热学研究它当然也有一些工程上的考量就是你要造这个什么热基什么

以前蒸汽机内燃机这些所以呢为了发明这些东西呢就去研究了热人们就研究了热然后从里面呢就抽离出来越来越多的概念然后呢最后就由布尔兹曼把这些概念跟信息给统一起来我觉得这个是特别动人的一幕然后这个也是我想给大家着重强调的一个统一那么呢就是在里面呢比如说一个特别基本的式子啊

就是这个信这个左边这个 Delta S 呢你们可能听说过一个词叫做商对就火字旁一个商那个商就如果你看很多那个地摊文学地摊科普他们特别喜欢把把这个商作为一个卖点是吧什么世界的混乱度就是商然后他们经常喜欢把商用到一些用来讲一些他们想讲的什么过他们关于社会的一些非常民科的理解对吧

有很多人关于社会有一些自己的特别不靠谱的理论然后他们就套用一些物理学的概念上的讲好像听起来就特别科学就特别靠谱了对吧但是就是说你套用一个名词上去讲并不代表你的理论就更靠谱对吧但是这个商的概念呢确实是就是大家可能经常会见到那么这个商呢它是什么呢它表达的是这个信息的混乱的程度或者说信息的然后这个 Delta S 就是商的变化呢就是信息的混乱化

就是变得它的混乱程度的增加对吧那么右边呢这个等式的右边呢一个是热的变化除以温度所以呢就是说这个信息的混乱呢跟热和温度是有关系的对吧

那么我们首先来看看这个热为什么它和这个信息的混乱有可能有关呢这个也是科普里面经常表达呈现的一个图这个呢可以给大家感受一下这个热为什么和这个信息有关就是一个比如说我们现在有两盆水然后一盘冷的水呢

你感一盆冷的水呢它里面的这些分子呢它就是就没有太冻就是它就没有太冻然后因为它没有太冻你把手放到放到里面呢也没有感觉到有东西扎上来对吧

对吧对但是呢就是那个热的水呢就是它里面的分子在乱动对吧你把手放进去呢那个分子呢就会不断的往你的手指上撞对吧有很多的手指上撞所以你把手放到热水里面就好像会那个烫的就好像有很多蚂蚁在往你的手上冲一样对吧所以就这个因为就是它是有很多的分子往你的手上撞冰的会不会有冰的

是的所以就是这个表达不太好因为就冰水层就是因为你人的神经它需要有一个功能就是你碰到太冰的东西应该会要警告你对吧对但是就是说比如我们可以知道一些事情比如说一个就是把一个东西比如说如果一个没有水的东西你如果冷却它的话你一般是不会破坏它的对吧但是任何东西放到热的东西里面它是会遭到破坏的对吧

就比如说会溶掉什么的对吧就如果一个单一的东西如果你去冷却它的话一般不会破坏它除非它结了冰啊或者什么的但是就阿朵比如说就是如果不涉及结冰这些过程的话你去冷却它它一般是不会不会遭到破坏的对吧但热的是比较容易把东西破坏的对吧所以就是说明就是这个是跟热里面有很多东西在动然后所以它有这个运动能够造成一些破坏是有关系的

那么所以这首先呢这个呢就说明热跟混乱确实是有一定的关系的然后呢我们更仔细的呢就我们发现温度就是温度是一个除在那里的对吧是一个在分母上面的东西就是除是什么意思呢对首先我想大概讲一下这个温度呢它大概是说有多少的能量是给你用来乱的对就是说比如说这里面这粒子乱动它是需要能量的对吧

它乱动它这个运动是需要能量的并且它是乱动如果它是整体的一种很有规律的运动那就不算热了对吧比如说一条河流它这个例子肯定是在整体的运动对吧它甚至可以动得很厉害对吧它整条河流它可以运动的气势非常磅礴但是这个河流的水它还可以是凉的对吧因为它那个是非常整体的有规律的运动那个就不算热对吧它是乱动它才是热

然后这个温度它所表达其实是有多少的能量给这些粒子用于乱动而不是整体的动然后它为什么除在这个地方我就想给大家呈现这样一个

就是左边这个呢是一个很整洁的房间对吧很有秩序的房间然后呢我们刚刚说了就低温的东西呢就是乱乱的东西比较少对吧所以呢我们就认为左边这个低温呢我们就可以理解成一个很整洁的房间然后右边这个很乱的房间呢就是我们可以认为是高一个代表高温对吧然后那么所以呢温度就左边这个不太乱的就是低温右边那个很乱的就是高温

然后热的变化它是什么呢热的变化就相当于我现在再扔一团很乱的东西进去我现在我现在再扔一团很乱的东西进去如果你本来已经在很乱的房间你再扔一团很乱的东西你看不太出来它变乱了对吧因为它本来已经特别乱了然后在左边这很有秩序的房间你再扔一团很乱的东西进来它马上就显得乱了对吧所以呢扔进来这团乱的东西呢就是那个热的变化 OK 因为热呢它就是那个

处在乱的那个东西的就是进来多少乱的能量就是那个热的变化就进来多少乱的能量然后温度呢大概是在表达它本来已经有多少能量在混乱的状态了

对所以呢就是说那个他们的这个笔值呢就是他显得乱了多少对吧就如果本来已经很乱了你再扔进来同一团乱的东西他不会显得乱太多但如果本来很很有秩序你扔进来一团乱的东西他马上显得很乱对吧所以你就就是这个这个除号呢呃他基本上表达就是这个意思呃我想强调一下我这里讲的

甚至可以说不是一个比喻 OK 它基本上 literally 就是这个意思对吧就当然你可以把这个表达的意思给严格化但是它基本上表达就是这个意思我在这里面我会尽量不用比喻去讲一些东西因为用比喻去讲的就是总有可能造成失去它的本意对吧就这里面呢就这个基本上不是比喻的 literally 大概就是这个意思对然后呢你然后呢就像所以这些伤啊这些什么热啊这些概念

因为它跟信息很有关所以其实在信息学里面也有很多的相关的概念就是这个信息学比如说是在香农啊或者是后来的人在这个计算机里面还有这个通信里面就有很多信息学的发展他们也会用到这里面的很多这些概念因为热和信息本质上是很高度的一致的然后里面这些怎么乱的东西你再扔进来乱的它就不太显乱这些在信息学里面也是类似的对吧它跟热是热是差不多的

对其实更严格的来说呢这个地方呢不是一个等于号它是一个大于等于号也就是说在有一些情况下哪怕你没有热进来它也可以发生信息的混乱化

这个是为什么呢就是大概说就是你如果房间如果不收拾它在自发的比如你自发在里面生活你不去刻意的收拾它的话它自己会慢慢变乱对吧哪怕没有人扔进来任何一团乱的东西你自己在房间里生活你不去刻意收拾它它自己就会自发的慢慢变乱对吧

为什么东西为什么我不太会我房间里面我越生活我不去收拾它它为什么不会随着我生活越来越整洁呢因为这里面有个很深刻数学上的道理就是整洁的样子只有那么几种对吧

我们可以看刚刚那个图对吧 OK 这也是一个整洁的房间然后我可以摆一个布置它也是一个整洁的房间但我那个布置不同的布置换来换去也那么就那么几种布置对吧这些东西就那些都是整洁的样子但乱的样子你就可以有千百种乱的方式对吧你乱的方式多种多样然后但整洁的样式只有很少

所以呢整洁样子只有好几种但乱就比如说我比如说我就在房间里面生活然后我回来了我把衣服一脱然后我就随手一扔

理论上它有一定的可能我一扔它正好扔成一个叠好的样子这是有一定可能性的对吧你不能说它完全没可能如果我扔的角度我的技巧达到一种什么样的非常高的高度对吧至少呢比如说那个看见什么里面赌神制骰子他可以想制出多少就是说这是有一定的可能对吧我们完全可以想象我们弄一个机器对吧我弄一个机器它制骰子你想制到多少就制到多少这完全有可能的然后

你扔一件衣服它有一定可能扔的正好叠好但叠好的样子它很少的样子是叠好的吧但衣服揉成一团乱的样子有千百种对吧所以呢所以你从数学的概率上讲你就是做一些事情它绝大多数绝大多数的可能都是越来越乱的对吧所以呢这个也是和统计学就是有关系的对吧所以呢就是这个热和这个统计和信息的统计学就是确实是有这样子的关系那它的信息的定义是什么

信息的定义是什么我在这儿没有办法那个给出但如果你想知道比如说商的定义是什么就是商的定义大概是就是那个 log 那个状态的数量所以就是说你不 log 的话就是对商就大概是状就是测量那个状态的就是宏观上看成这样子宏观上看成看起来是这样那么它其实细节上有多少状态

对比如说我一件叠好的衣服宏观上看起来就是一件叠好的衣服它细节上就只有一种状态对吧但一团乱的衣服我不会去纠结它乱是怎么个乱法这个乱的这个地方的角度是这个衣服这里折的角度是多少那个折我不会纠结它乱的细节是什么对吧所以宏观上就是一团乱的衣服那它乱的衣服它可能有比如说一万种状态那么伤就是 log 一万对我回答清楚这个问题了吗伤就是细节

对就这个信息的混乱度你可以认为就是这个商对至少商是对信息的一个是信息的一个测量对吧但是信息里面还有很多细节的信息但是就是他信息的一个比较总体的一个度量就是商当然还有很多其他的概念可以度量这个信息里面的内容对

我也有个问题我们如果回到那个图对比那第二个图它明显是有很多东西这个也可以它可以收在柜子里什么的对我就是说我眼睛可以看到的话对那它东西多这个是体现在变量温度里吗对这个非常好它东西更多如果比如我们用这里的东西代表能量的话

对就是那个对温度你可以认为温度是那个温度不仅是东西就我们刚说了温度测量是处在乱的状态的能量对吧对首先你得怎么定义乱对吧就是说比如说我们已经关于比如这个我们关于乱已经有一个概念了那么处在乱的那个状态的能量就是温度大概来说是这样子对不是严格的但是它大概是大概是这个同一个量级的关系对

对所以东西东西的多少呢是比如说是它的能量但是呢这个东西它可以不是处在一个乱的状态也可以处在一个乱的状态就像一条河它里面它有很多的粒子对吧就是它本来是处在一个动能的状态对吧就是一个集体的动能

然后它如果是乱动 这些河里面水分子乱动那么它也是动能 但是它有一种乱的 就每个粒子朝不同的方向的乱动能那么那个时候它就会体现为温度如果它是一个大河向同一个方向流的 它也是有很大的能量 但是它不体现为温度我扔了一件衣服和我叠了一件衣服 这两件行为有什么不一样

你叠衣服是需要耗费你的能量就是做工让它伤减对对对然后你要耗费这个能量你也要吃饭然后你要发热什么的对吧所以这个世界的伤总是增加的对但是你通过你的做工让衣服的伤减少了对但是那个伤可能增加在比如说你做这些工你吃饭消化什么发出来的体温各种上面对

对我觉得这个 point 还有点意思对比如说我们可以这么想其实什么东西叫做乱这个也是有个

是要我们提供一个主观的定义说什么东西叫乱然后他才能够那个对吧比如说如果你认为桌子倒扣在那个上面比如说他他可以是但是就乱呢我们可以提供一个主观定义但是他需要有一些标准比如说我们需要乱是呈现为同一种状同一种宏观状态的细节可以有很多种多样所以可能把桌子倒扣在床上的可能不能够

算是乱比如说我把桌子如果以非常规整的角度倒扣在床上你可能觉得是比如你搬家了你要收拾东西什么的时候一种乱就乱呢是有一定的主观性但它是有一定的标准的对就是它的标准呢就是它需要看起来差不多的状态其实有很多细节有很多可能性那个东西呢才能够被定义为乱但是呢

比如说如果我是一只蚂蚁的话我可能在左边这个房间和右边这个房间我就看不出来哪个乱哪个不乱了对吧因为蚂蚁比这个右边那个东西那些衣服啊都要小很多很多对吧所以我是一只蚂蚁我就看不出来哪个乱所以它是这个怎么叫乱是有一定的主观性的但是呢它也有一定的评判标准啊对我这样解释大概可以说清楚啊

首先我就是从部分的回答前一个问题就是回答刚才信息是什么问题从信息学的角度来说信息就是你去描述一个状态所需要用多少比特

比如说如果一个东西特别规则的话假如你抛原并一直抛出来的是 1 你就可以说它一直都是 1 就很容易描述了如果它是一直很随机的你就要花很多的时间去描述每一个状态它的信息量就更大那在这个里面如果你们一个桌子倒扣在床上的话你要想精确的描述它到底倒扣在哪儿就需要花更多的语言就去描述它是什么样的一个状态支持信息的一个在心血里的定义吧嗯

我的问题是就是在这个世界里说能量的变化出于温度那能量的变化如果不体现成温度的话它体现成什么呢

比如说刚刚说的一条河它可以全部向同一个方向流这个是一个体现然后还有一个就是在研究这些热机以前不是都是研究做蒸汽机内燃机吗蒸汽机除了会发热以外你还需要它干活那个能量就体现了干活这个部分干活是什么呢这个蒸汽机它干的活是把一个活塞给顶出去对吧

就顶出去他把把这个体积比如说长大这是他干活的就是其中一个方式就这个能量对这个叫做工对吧他他把这个活塞给顶出去这个是一个你可以认为他就变成这个活塞一个整体的运动了对吧所以他就这个蒸汽机说发热以外他还就是做了这个工对这个做工就是一个整体的运动就是活塞被顶出去了然后顶出去以后就可以带动那个火车跑啊或者什么的对

对在河流那个例子里面比如他就是全部向同一个方向走这样子 OK 所以呢就是对所以呢就是说这个信息呢它是它大概就是热的变化出于温度但是它可以比哪怕你没有热进来它东西也可以自己信息变得混乱就它没有任何能量的变化但是它可以自发的变得混乱对对

就假如当然如果它已经是原来已经是极其乱了那它肯定就没法更乱了对吧对但是就是说如果它本来不是极其乱的话它是比如你房间如果已经是极其乱了你再在里面怎么生活它乱的程度不会增加对吧但是它如果本来是整洁的它是可以变得越来越乱的对吧 OK 那么这句话就是这句话其实背后非常深刻的含义对吧就是它所有这些东西的来源是什么就是因为整洁的样子只有那么几种但乱的样子有很多对吧

这句话让大家想到了一句话对吧就是这个幸福的家庭都是相似的不幸的家庭各有各的不幸对吧这是我的一位老师给他的小孩他的小孩就是也是十几岁了然后就但是不是学这个数学或者物理对然后就他小孩在很很就是在可能很多场合会看到这个热力学第二定律就是说商总是增加了对吧商总是增加了他问他这个他爸爸就是我这个老师他

怎么理解这个热力学第二定律他就是从这句话开始出发的对吧他表达就是刚刚那个含义

这个就不是民间科普了因为他他比较出名对并且这个甚至不是比喻就是说这个甚至他确实是这个道理是在那个里面的对比如一个幸福的家庭可能我们认为是多少有一定的秩序的家庭对然后就是不幸的家庭就是各种各样混乱的样式都都我们都可以认为是不幸的家庭对吧对对然后这两个人不是同一个人就虽然那个时候流行的样式比较像对

對

OK 然后我们再来讲第四个例子第四个例子也是我特别想着重强调的一个例子然后呢他也是跟布尔茨曼几乎同一个时代的人 Aminoide 但他是一百年前他是一百年前就是从女性普遍没有受到教育到开始有这个普遍教育这个时代的一个人 Aminoide 如果大家不是做数学或者做物理的话呢可能很少听过他的名字对吧应该没什么人听过他的名字对吧

但是就对于做数学或者做这个物理的人我觉得他可能至少在我心目中他可能比大家从小听说什么居里夫人是这个女性科学家的榜样对吧玛丽居里她做了很多很重要的工作但是可能诺特可能在我们心里面可能我想起他的时候会多很多对就是说他可能

我相信比如说再过一两百年吧我觉得可能就是在很在可能在很多人心目中可能诺特的在科学上的地位可能是比玛丽居里要要更加的影响更加大一点对但是他可能因为因为就是居里他做的是实验然后可能他做的这个放射性的东西可能跟我们后来在日常生活中很多东西有关了然后呢就是在科普里面就出现比较多但是诺特可能是一个影响力更加深远至少我自己心里面是这么认为的对

对诺特他可能对他的影响非常非常的大他是一个数学家但是在这里面他对物理就是他对物理他物理可能做了少数的一些工作但其中有一个工作特别特别重要那是什么呢就是他统一了对称与守恒

对称与守恒首先对称是什么呢对称也就是说我们的物理规律是在某些变化下面物理规律应该是不变的对吧比如说我们应该一个很简单有一些概念比如我们物理物理定律应该随着时间平移是不变的对吧就今天的物理定律应该和明天的物理定律是一样的对吧和下一秒的物理定律也是应该是一样的然后它应该随空间平移不变我在这里的物理定律应该和我在月球上和我在太空某个地方

或者在中国和美国之间它的物理定律应该是一样的对吧

然后呢可能就是随角度什么也应该是不变的这个物理定律算是有一些不变性大家能够理解这件事情吗比如说在三体这个小说里面对吧我虽然不是三体的粉丝但是就是他他可能是很多人知道的一本小说就是说他里面比如说什么科学家发疯了自杀为什么他就是发现这个物理定律这会儿和明天的又不一样了对吧就是很多人觉得不可接受对吧所以就是说这个物理定律随时间和空间平易不变是一个我们对物理有

就是之所以我们认为我们能研究物理的一个原因对吧要是它这个规律每天都在变化呢我们也没有什么研究它的必要了对吧 OK 然后呢所以就是这个这个不变性或者说这个对称性应该是一个好像是一个很哲学的命题对吧对吧它好像是一个很哲学的命题就物理定律是不会随时间或者空间改变的对

当然了这个不代表所有事情随时间都不变对吧比如说这一秒我在这下一秒我走到了这这个当然是随时间变化的但是那个规律它是不变的对吧

所以这点大家能够理解 OK 但诺特最重要的工作是就在物理里面特别重要的工作是什么呢就是他把这个东西跟守恒联系在一起了我们可能以前都学过这个能量守恒对吧在中学的时候能量守恒各种做题就比如说刚刚做工变成热啊什么热变成什么机械能变成什么什么势能什么大家都记得是吧在中学的时候都做过那些题能量守恒 OK 看起来好像是一个物理定律

这个关于能量的一个很重要很重要的物理定律诺特的非常重要工作就是他证明了这个时间平易不变跟能量守恒这两件事情在数学上是可以互相就是可以推到互相推导出来的这个这个 point 大家能感受到这个非常重要吗就如果你没有学过这个的话你以前可能没有想过这两件事有关系对吧

这对吧你可能以前没想过这两件事有关系但是就能量守恒随时间跟这个物理定律随时间平一不变是是有关的然后这个动量守恒动量守恒大家可能在中学做题的时候可能也也记得是吧比如打台球的时候我一个台球碰到那个另外一个球然后就是他他那个动量就传递过去了对吧在打台球里面经常有体现然后这个东西呢跟助理定律是空间平一不变是非常有关的然后还有其他一些

总而言之诺特证明了一件事情就是物理定律如果有一个什么样的连续变化的不变性比如说随时间连续的变化时间可以连续的变化但物理定律不变就或者是别的什么连续变化不变性诺特就证明了他就一定有一个守恒就是有一定有一个物理量是守恒的

所以这个是现在物理学研究里面非常非常基础的一个思维比如我们工作的时候每次我们看到有一个东西它守恒我们就会想 OK 它的对称性是什么或者每次我们看到有一个对称性我们就会想它对应的是什么物理量的守恒所以这个是一个非常非常重要的思想 OK

然后这个思想它背后的 idea 是什么呢我们就用这个空间平衡无变和动量守恒的关系来 illustrate 一下它为什么是这样子的我们来这个我这个图画的比较灵魂画风对比如我们想象一个就是球在这个平地上滚对一个光滑在一个平地上滚

然后呢这个地面如果是平移不变的话当然我这里是用地面来举例而不是总的物理规律对吧我是用地面来举例比如这个地面是平移不变的那么这个球你可以想象它的运动状态就不会变对吧这个是大家可能也听说这个牛顿第一定律就是说的跟这肯定是有关的对吧就是说这个地面如果是平移不变的就是这个地面是平的它这个运动状态就不会改变对吧那这个运动状态不会改变呢就是这个动量就是相当于动量不变

然后如果这个地面不是平一不变比如地面那边有个疙瘩那你想这个球滚过去它的运动状态也会被改变对吧所以呢就是说它的动量就不是守恒了所以就是说我们就发现这个地面是不是平一不变的就跟它动量守不守恒有关系对吧当然呢你说可以说地面它地面和物理规律并不完全是一回事对吧就比如说在这对于这个球来说可能这个地面就是

物理规律的一部分但是如果我们跳脱这个球以外来说我们人去看地面可能也只是另外一个物理的东西它不是物理规律本身对吧但是就是你从这儿你大概可以看出来就是地面平移不变就跟这个球的动量守不守恒也就是 in general 这个物理定律随空间平移变不变就跟这个 in general 这个物理规律里面的动量守不守恒是有关的

大家能够感受到这件事情吗就哪怕我们不从数学上证明你们能感受到这件事情对吧 OK 对

所以诺特这个工作呢是一个非常重要的这个思维里面统一也是我们现在做研究非常基本的一个思维的方向就刚刚那个热和信息的统一以及这个对称和守恒的统一都是我们做工作的时候非常重要的一些就是直觉对就不能说直觉是非常重要一个就是已经特别的肌肉记忆的一个东西就是特别特别基本的思想对

对称就是不变比如说我们首先左右对称就是你把它翻过来以后它不变对吧对然后我们来举第五个例子第五个例子这个可能就是在科普里面出现了非常多的人物也是在科普里面出现非常多的题材就是爱因斯坦他统一了时间和空间

在我们日常的生活概念里面我们觉得时间是有一个非常特殊的地位的对吧就是世界上所有人都有一个统一的时间对吧然后我们有一个统一的标准的统一的时间标准然后时间是对于世界上万事万物对于每个人来说都是有一个标准对吧

所以在原来的概念里面呢就是时间是一个非常基本的东西然后空间和速度都是相对的对吧速度和相对这个很好说对吧比如两个人相对而行还是一个人站着另外一个人走这个相对速度这个大家都很可以理解对吧

那么空间也是相对的比如说我坐在飞机上我说飞机上的这个地方比如说我说飞机上我面前的这个餐盘对吧那它就只是在飞机上对于飞机来说它是在同一个地方对吧但是对于地面上来说你这个飞机上的餐盘这个位置这个空间的位置它是一直在飞的对吧但是你不妨碍你在飞机上说我面前这个地方对吧我面前这个地方就是我的小桌板对吧

所以就是说这空间的位置和空间的位置这概念和速度的概念都是相对的然后时间的概念呢在我们日常生活的经验里面是绝对的对吧

然后呢在爱因斯坦爱因斯坦当然这个他的工作呢就是发现这空间和时间其实都不是绝对的就时间也像空间一样它不是绝对的每个人可能有不同的时间甚至就对对每个人他都有不同的时间度量但是有一个东西是绝对的这个东西呢是光速

对当然呢它跟光具体有什么关系这个是另外一个 story 反正这个宇宙中有一个速度它是绝对的恰好这个速度是光的速度 OK 也不能说恰好就因为某些原因这个速度正好是光的速度但是呢这并不代表光在我们这个宇宙里面有什么特殊的地位 OK 就是说这个宇宙里面有一个速度是绝对的

然后这个速度呢是光速然后时间和空间呢都是相对的埃塞尔想出来这个东西呢他当然不是拍脑袋想出来对吧他是从一些实验的观测就比如大家在不同的参考系里面测量了光速发现这个光速并没有相对然后他才他才那个想到这个地方呢

然后呢就是他背后的缘故呢我先在这里呢就是我不太想展开的讲因为展开的讲其实他这个狭义相对论的内容其实比较容易说明我觉得是可以比较容易的科普的但是呢比较容易科普呢需要那个

需要大家聚精会神比如说十分钟我并不希望就是让大家把一个有限的精力完全消耗在这个地方但是就比如说过后谁感兴趣的话呢我们可以来科普一下这件事情对但是就所以呢我就不会展开讲了但是就是说通过实验的观测发现就是光速

它才是一个绝对的概念然后呢时间和空间变成了相对的所以在相对论它其实也是有绝对的东西它只是绝对的东西和原来不一样对吧以前我们认为时间是绝对的后来我们认为光速是绝对的时间不是绝对的对它只是绝对的东西变了然后那个相对论里面呢就是这个狭义相对论里面呢有这两条式子这两条式子看起来它非常像勾股定理对吧只是那个加号变成了减号

加号变成了减号然后右边那个东西呢这某种意义上就是一个绝对的东西然后左边的两个像呢左边两个像是相对的 OK

这个可以有这个功能对然后我们来说一下就是我们不展开讲这个式子它的怎么理解它我们就想就是右边它是一个绝对的东西然后左边呢是相对的东西所以呢我们看到这个 t 呢是通常我们表达时间对吧 c 是光速然后 x 呢是空间的位置就是呢这个左边的东西都是相对的就是 t 和 x 空间和时间都是相对的然后右边有一个东西是绝对的呃

对大概就是说大概右边这个东西大概它的含义是比如说你的

你比如说你活了一辈子你的寿命是多长这跟你在哪个参考系是没有关系的你自己感受到你活了多少年就是多少年对跟哪个跟你在哪个参考系谁看你没有关系反正呢就是说这个时间和空间呢都是相对的然后这边呢有一个绝对的东西然后下面一个式子呢就是能量和动量也是相对的不是一个绝对的概念但是呢右边这个是质量对质量呢是一个绝对的概念首先这个

你們發現第二條式子好像跟一條大家在科普影片上看到的很相關大家肯定看過 E=mc 的平方對吧

对就如果这边如果就动量为就假如这个地方动量这个 P 等于 0 的话就是它就是大家熟悉的那个 E 等于 MC 平方对吧然后这个是它更 general 的一个呈现就是在有运动的时候这个呈现这样子然后它表达就质量是一个它测量一个不变的东西然后它的能量和空间是能量和动量都是相对的都不是一个绝对的概念然后大家还能看出来这两条式子之间好像

联系到上一个诺特的工作大家能看到这个式子有什么这两条式子好像也很像对吧然后呢那个时间那个位置呢就被替成了能量然后空间那个位置就替成了动量对吧但这这个不就是上一个诺特这个工作里面就是也发现时间和能量是有关的空间和动量是有关的对吧所以就是这个是一个有趣的 observation 它背后的内容都是很深刻的 OK

对 然后这个就是爱因斯坦最重要的工作之一就是他第一个最重要的工作就是他统一了时间和空间然后过了大概十年吧

过了大概十年爱因斯坦做出了另外一个可能更加的惊人的工作就是他不仅把时间和空间统一了他把时间和空间和引力都给统一了起来大概来说呢就是他大家可能在科普里面听说过就是这个时空他时空看成一体了以后呢他还可以讨论时空的扭曲对吧然后呢讨论时空的扭曲比如说这个地方就是讨论的比如这个画的就是一个星星让时空扭曲啊什么的这个呢就更加没有办法展开讲了

然后呢这个但是呢就这个广义相对论呢它最后的式子写出来是非常简单的两条式子就在没有任何就除了引力以外没有任何外力的情况下时空就会告诉物质如何运动就是这个加速度等于零

就是哪怕引力加速引力加速度就不算加速度了就是在爱因斯坦那个概念里面引力加速度就不算加速度了它就是加速度永远等于零就是没有外力的时候这就是时空高速物质如何运动然后第二个部分是它理论里面更重要的部分就是物质告诉时空如何扭曲所以它们两个是有个互相的有个互动的对吧就是这个时空高速物质如何运动你就是永远没有加速度的运动

然后呢但是如果我已经是扭曲了的话呢你的运动你哪怕没有加速度看起来也将有加速度一样然后物质呢反过来会告诉时空如何扭曲所以呢就是他们之间是有这个互动的这个没办法进一步展开讲 OK 刚刚是有人要问问题没有什么 OK 然后有了爱因斯坦这个统一了时间空间和引力这广义相对论以后呢我们就可以做一些又是曾经是属于神的领域的事情对吧就是

就是这个宇宙的结构和历史我们就可以去问这个问题了因为这个宇宙的历史什么这些都是时空和物质的互动对吧然后比如说如今我们就知道了关于宇宙历史的很多的事情比如说宇宙的年龄是有 138 亿年然后宇宙是在膨胀的并且它在加速膨胀所有东西就是只要不是离得足够近有一些

有一些什么引力之间的东西在绑定他们的话比如说所有的星系他们都互相都会远离什么的我们就知道了一些关于宇宙历史一些在曾经可能就是就是说我们看起来没有办法研究的东西我们因为有了这个物理规律以后我们就可以去研究宇宙的结构和历史对

然后最后一个呢是量子力学它统一的呢大概是和爱因斯坦做这个广义相关大概是同一个时间然后量子力学的电极人有很多个然后呢他们呢在一起呢统一了场和粒子对我们刚刚说过就是法拉第第一次有这个电场磁场这个成体系的概念然后呢以前的人呢研究的东西是粒子是一个一个的东西对吧

在量子力学里面呢场和粒子呢就得到了统一或者呢更加用更加接地气的话说呢就是把粒和东西给统一了就我们以前觉得东西是东西粒是粒对吧它们看起来是很不一样的概念对吧

东西是好像是比较实在的一个一个然后力是比较虚的一个东西但是它让那个东西之间产生互相的关联对吧但是在量子力学里面呢他们包括后来量子场论的发展呢就让他们得到了统一这个量子力学呢我就更加没有办法去尝试科普了并且但凡我去做一些

比喻或者什么那个我都会造成一些误导所以呢我就不希望去造成一些误导但是呢我在这里面我还是想讲这个粒子和波在图像上它怎么能够统一我不会用量子力学来说明但是呢我会用另外的一些粒子来说明粒子和波是在某种情况下它是可以有很多很相像的地方的但是那个东西怎么联系到量子力学呢我就没办法解释 OK 我们先来讲一讲这粒子和波为什么它有可能很像

OK 首先我们讲一下这个我们大概可以感觉到这个波好像在某种情况下震动成某个样子比如说震动成这个样子它好像就远离远了看比较能比较像一个粒子一样对吧对它大概的 idea 呢就是这样子的一个比较好的一个例子呢其实比如说这个海啸的海啸的波你们可以看到这个海啸波跟普通的那个波纹有什么不一样吗普通的那个水里面的波纹

它其实就是那个鼓起来那块大家都看到对吧大家去很多的科学博物馆应该都都有制造这个的机器这个是一个比较大的能够让人在坐在船上感受它是只有一个鼓包的对吧一般的那个海的波浪它是起伏起伏的对吧然后就是它在某种特定的情况下呢它可以变成只有一个鼓包然后它这个呢这个呢就是一个

振动的像粒子的一个波并且在某种意义上它确实是一个粒子在某种意义上它确实是一个粒子就你离远了看这个海啸波它确实是一个粒子对

所以这个大家大概能感觉到对吧就是它跟一般的那个水波有点不一样所以在特定的条件下它是可以比如呈现为一个粒子但是呢就是 in general 它不一定总是以这种方式呈现为一个粒子它可能有其他的方式但是就通过这个粒子大家能感觉到就是说那个波可以在某种情况下能感觉到它会呈现成一个粒子

然后呢第二个呢是粒子它怎么样产生出波的行为呢在我举这个我的举例里面呢它没有办法用一个粒子没有办法用一个 particle 一个粒子来呈现

对但是呢在量子力学里面是它一个粒子它也可以采取像波它因为它有路径的选择困难症但是这个它怎么样的路径选择困难呢我没有办法用很精确的语言给大家描述但是呢我们下一边来看一个粒子它又不是说

一个例子是 example 和 particle 我们下面来看一个 example 它不只有一个 particle 它有很多个 particle 至少我们来看一看它有很多个 particle 的时候它那个 particle 的路径选择怎么样跟波的行为呈现出一种关联性 OK 首先这个是一个霍真价实的波对吧这是海波这是霍真价实的波然后呢关于这个波呢我想看它的一个特定的性质就是这个波是这个海波它是产生了折射的

大家能看到吗就是这个海波在海里面传播的时候它本来是像有点像右下角这个方向传播的一个海的波浪然后呢当它用某个角度打到这个沙滩上以后就是白色这块就是它冲到这个沙滩上以后你会发现它传播的角度就变成了像左下角一点的这个方向对吧

大家能看到这个海的波浪传播的方向发生一个折射对吧就是他从这个深海的地方传播的打到岸上以后因为他传播速度的变化什么的因为他传播速度有不一样他就发生一个折射对吧对这个跟那个光的折射也是类似的对吧所以以前的人发现了光是一种波对吧对这个所以这个海的波浪一个折射现象然后呢右边这是蚂蚁我特别喜欢用蚂蚁举例

蚂蚁是对后面我会讲到一些为什么我喜欢用蚂蚁举例对但是我后面你发现这个蚂蚁这个蚂蚁行走的路线你发现它们也发生了折射对吧你有没有看过

对这个是两块不同的材质的地面 OK 然后呢蚂蚁在一块地面上爬得快在另一块地面爬得慢然后呢比如说在一边有他们的巢穴另外一边有食物然后这个蚂蚁为了最用最折省为了他用最折省时间的方式来搬运食物他就自己找到了这个

折射这个路线因为他就想在他走的快的地面上多走一点路程然后走的慢的地面上少走一点路程这样他就会这样他是最省时间的对吧走的那样因为那样总路程又变多了所以就是在但是那你想他的绿草地图慢的不是他是白色地方走的慢在这个图里他应该是白色地方走的慢对对

应该是吧白色走快吗是吧 OK 行对白色走快对绿色走慢对就是他又不希望总路程增加太多但是他希望在在那个走的快的地方多走一点走的慢的地方少走一点这样他就能最省时间的把实务搬到超学去对吧

但是蚂蚁它是非常非常笨的它怎么能想到这么聪明的一个路线呢如果我人要去设计这个路线我还得算一下什么 sinecosine 才能算出这个路线应该怎么走蚂蚁为什么能做你们觉得蚂蚁为什么能做到这件事情呢

它有很多蚂蚁然后呢这蚂蚁它有不同的就像跟实验过了然后那就肯定是有一个就是那么多蚂蚁中间有一个蚂蚁走过那条路是相对比较短然后它可以一直以为

没错对这对非常好对大概就是这样子的对吧蚂蚁它的触角它每个两个蚂蚁碰到触角上会交换一些信息然后它甚至交换的信息呢它甚至它不需要记录整条路径的信息因为你可以想象它蚂蚁可能它触角传递那种化学信息它是很难传递一条整条路径的信息的对吧

但是它只要有某种特定的方式就是我比如说走了多长的时间我释放出来的化学物质就怎么怎么样然后比如说我释放的化学物质有一些周期性的表现什么的然后呢它通过一些互动的规则它甚至那个走了最短时间的蚂蚁它不用告诉另外的蚂蚁我走的路线具体是哪条路线它通过一些具体的互动的规则这个蚂蚁就会慢慢的就会收敛掉收敛到这条

最省时间路径上所以呢它本质上呢是有很多条蚂蚁它们一开始肯定是沿着那个食物的气味的方向它们肯定是乱就大概是向着那个方向走然后乱走对吧但是乱走的过程中呢它们会有互动它们传递一些非常简单的信息然后通过一些非常简单的互动的原则它们最后呢就集体上呢就走出了这条信息但即便集体在沿着这个走的时候它还是有一些蚂蚁它需要随机乱走

乱走因为它有可能情况发生了变化之类的对吧所以还需要保持一些的随机性对吧我觉得是这样蚂蚁它是气味留在地上的然后如果它在这条路是最快的话因为蚂蚁是在来回往复的走

因为如果这一条是最快的话同样这一条路径它的 trip 就会更多就会这一条路径有些气味会更浓然后就会蚂蚁会因为蚂蚁总是朝着它闻到的气味最浓的那个叫做 gradient descent 那个方向去走所以久而久之因为这条路它快所以导致的气味浓度会越来越高因为蚂蚁在这条路上走的就是来回单位时间一走的 trip

我不确定是不是这样这个可能就得去做生物的人具体去研究对 但是这个是有可能的一种情况对 它有个具体机制但 in general 我们不管它具体你可以想象可能有很多种机制都能够让蚂蚁去实现这个功能对吧但重要的是蚂蚁最后实现了这个功能所以通过这个我们就发现就是粒子 particle

它只要有一个路径选择它就只要有多种多样的路径选择并且在不同的路径之间产生某些互动的话它最后就能呈现出这种波的行为对吧所以呢就是说这个粒子只要有路径有多种的选择那个嗯

对它就会呈现一个波的行为然后这个这个东西据我所知就这个背后当然有它有一些数学的什么路径积分啊有一些数学的那个东西还有什么随机游走是吗对吧就是可能就如果有做金融的同学肯定就是比如说随机游走就比如这个蚂蚁就是随机游走对吧然后这个统计出来它的行为你也可以用一些波动方程啊什么之类的那种波描述波的那种方程去描述随机游走就是

那个就是背后就是这个例子所呈现出来的东西对吧所以那个随机游走你可以用来研究比如股票可以研究物理可以研究蚂蚁什么的对吧就是他们是有很深刻的相关性的然后这个电影 Arrival 就是那个里面他就是用的是这样一次一个 idea 对吧对就主角比如他可以把一个历史往复走很多遍就相当于有很多只蚂蚁

然后呢但是最后发现最好的呢还是就是本来要发生的那个历史就是那个蚂蚁蛇的路线就他这个科幻小说用了这个 idea 对然后所以呢通过这个例子我们看到就是如果这个 particle 有多种多样的路径选择并且他每个路径都试一试的话他就可以呈现出这个波的行为对吧但是呢我这里没有办法跟量子力学产生关系就是他如果只有一个 particle 他怎么着算是他把各种路径都试了一遍呢

这个是我没有办法就是就在 in some sense 在量子力学里面一个例子他是把所有路径都试了一遍但是 what does that mean 就是这个我没有办法很好地向大家解释并且我认为量子力学它的根基可能现在就是确实没有说的特别清楚的然后我又但是在已知的那个

说法呢我也没有办法跟大家说清楚所以它本来就根基就不是完全清楚然后我又没有办法跟大家说清楚所以我就不讲那个量子力学里面怎么呈现出这样子的蚂蚁的这个 behavior 对但是呢就是说一句啊就量子力学的根基我们没有现在没有一个完全清晰的 formulation 不代表我们没有办法用量子力学

因为我们我们比如用它来跟一些实验结果对比就虽然它的根基我们没有办法完全说清楚但是我们我们做了一些计算得了一些结果比如说可以跟一些实验精确到十位小数都是对得上的所以呢就是说这个理论 in some sense 它肯定是对的只是可能可能得在一个不可预知的未来可能就是有人会把它包庇成更加成熟的状态对

anyway 所以就我在这里我就避免去胡乱科普了但是我希望通过这个例子让你看到这条蚂蚁它有这个随机游走这个行为的时候它是可以体现出这个脖子行为的对吧对

OK 所以呢这个量子力学呢就是他们这些人呢就统一了场和粒子他统一了力和东西统一了粒子和波对吧就所以呢以后我们在不就不再讨论说当然我们也还会讨论这力和东西但是我们知道这两者之间是没有本质的区别的对吧就比如说有个东西他可能有一个东西他在这个时候体现为东西但他在另外一种情况下他可能会体现为一个力这是有可能的对左下角是什么

左下角是德布罗伊左上角是普朗克对还有一个波恩我觉得他特别重要对但是他不在这个图里面对 By the way 这些人里面我觉得那个 research 的 idea 最

最不可学习但是就最天才最难以学习的我觉得是海森堡就中间下面这位对有个非常著名的话剧叫做那个哥本哈根他的就是以海森堡那个在二战的时候的那个故事为主角当然这应该是编的故事对对对对但是这话剧非常经典的一个话剧对

对然后呢这个有了量子力学以后呢我们就又我们人类对世界比如我们就了解了这构成世界的基本例子这个图呢是这个粒子物理的标准模型然后呢里面有一些粒子呢我们有些粒子我们会认为是东西有的粒子呢我们会认为是粒但是呢在量子场论里面他们都是用场来描述的 OK 他们没有本质的区别

然后呢一个是我们可以捕捉世界的研究这世界的基本例子然后另外呢我们有量子力学呢我们在应用上也是非常有价值我们可以发现以及发明非常多的那种材料比如什么以前超导啊怎么磁铁为什么磁铁有磁性对为什么磁铁加热了以后又没有了磁性然后还有什么这个超导体是怎么回事对然后什么还有后面的什么石墨烯啊什么东西

就这些东西然后后来就有一些就进入了到我们的应用中对吧然后最最重要的一个可能是就是半导体的那个就做成了晶体管对吧是现在一切这个信息技术的最基础的那个东西然后那个晶体管呢也是就根据这个量子力学的原则去设计出来的

对问个问题就是这边这些例子里面他们的名字看上去是有不同的翻译体系他们这些名字是怎么命名的比较的看心情就发明者发现者命名发现的人对发现的人看心情命名很多时候发现者的本人比如波瑟子波斯是一个印度的科学家对西格斯也是

呃其他就没有啊夸克这个名字特别有意思夸克是这个 Gelman 呃就提出了他是个理论武学他提出了夸克这个概念然后呢他是喜欢这个呃这芬尼根的守夜人

就是这个对就是乔伊斯的那个大家都看不懂的文学作品我当然也没有看过就是对就是一本就是那个尤利西斯的作者那个对但是他很喜欢的那本书然后里面有本书里面呢就有三只鸟在叫然后呢他们在叫就是 Quark 的叫然后呢因为他认为 Quark 就是 in some sense 有三种

就通常我们就把它叫三种颜色但它不是真正的颜色这个颜色只是我们的一个就只是一个名词它不是真正的颜色就同一个夸克它有三种你可以说是颜色吧对就同一个夸克它有三个分量 anyway 它有三个状态 anyway 它有三个颜色然后呢所以呢它就用了这个三只鸟在叫 quark quark quark 这个来命名对所以就是这个都非常看心情对

然后有些是配对的比如说上夸克下夸克顶夸克底夸克对对对就是它们会一块出现所以就用一个配对的方式命名对 OK

然后呢我们就发现就是一方面他们对我们了解世界的基本法则就是基本例子是有很重要的就是他让我们了解这基本例子右边那个呢看起来就更加的像材料更加应用一点对吧然后或者说更加的好像没有左边那么美妙对吧没有左边那么基本但是我们之后会看到呢右边那个方向的发展呢就是不一定是应用方向就是总体就是研究这种材料的过程呢

让我们对物理又有一个思维上的一个新的理解这个我们在后面会看到所以呢并不是说左边这个也就基本的东西它就更深刻右边那个地方也有非常深刻的东西对所以我们总结一下刚刚说的这么多这个

物理学发展的历程对吧从原始人开始他们统一了香蕉羊的家法香蕉家法然后到牛顿什么法拉第麦克斯韦夫波尔斯万说他一路下来他越来越多这个世界上原来看起来不相干的东西被我们归纳到同一个框架里面去描述

然后比如说在牛顿里面的凡尘天体这些力什么的和麦克斯韦那个地方的电啊磁啊光啊这些东西到了量磁场论里面他们都被完全统一的一个体系所描述了对所以呢这个统一是越来越确实是越来越结合的越来越好我们接下来你们还有什么

我后面会讲一讲就是我后面会讲一讲就是现在物理学里面比较重要的一些问题但我不会讲一些所谓的什么前沿问题就我会讲一些比如在几十年这个尺度上一些比较重要的发展你是想看到更多还是不想看到我想看我不知道想

对所以就是说对就是想跟我想给大家传达就是说我们在物理学里面在做什么东西在理论物理里面至少我们一个比较高的追求比较比较低的追求什么发论文啊什么对吧这些东西

所以这种东西你比如你放到这个人历史上甚至放到就可能它是不值一提的东西对吧就这些我们为什么要做物理对吧我觉得可能很多人就是要去做物理其实是应该是被这些东西所打动的那么我们追求的呢就是在至少在做理论的我们追求的就是这种就在长时间尺度上比如我不可能说今天做两个工作就把两个东西统一起来对吧

但是比如说我们今天做一些工作它可能在几十年的尺度上可能会带来有助于一些物理上的一些概念统一所以这个就是 in the end 就是我们终极上面去追求的东西那当然你也可以问为什么我们想把东西统一起来关于这个呢我有一个自己的想法

就是说人的脑子因为它是有限的对吧就是说比如说很多人说比如说你做数学的做理论物理肯定你需要很聪明或者什么的就聪明可能是有好处能帮助你干活但是就也就仅此而已但是我们做理论物理或者做数学追求的当然可能有的人追求但就是为了炫耀自己很聪明肯定是有这种人的但是如果是

但是就是说这个科学或者说数学的本质上不是为了这些人的炫耀而存在的那它是为了什么存在呢其实相反就是我们你看我们把这些东西统一起来了以后我们有很多本来需要很复杂的东西变成了用一个统一东西去描述它反而理解起来就简单了对吧但是这个理解起来简单不代表容易容易和简单不是一回事对吧就是这个你是通过学习你知道它背后这个

体系是什么了你就感觉到简单了对吧就好像比如说你一个运动员他做一些动作他可能觉得很简单但你可能觉得并不简单对吧就简单就你做那个很比如说你运动你做一些很差的动作你可能很容易做出很差的动作但是他其实那个是很浪费力气了对吧

对但是那个运动员他做动作 in some sense 很简单他做的是最高效最省力气的动作他可以做到最大的效果但他不代表他是容易的对吧他需要经过多年的训练学习然后这个科学他也是这样子的我们的目的是为了把东西最后变简单因为人的聪明再怎么聪明都是有限的但是我们把一些不同的东西那个统一起来之后我们理解它就简单了但是呢我们为了感受到这个简单我们需要一定的时间的学习对

我问个问题就是关于这个你讲了这么多把什么统一的这样一个历史上的一些重大的思想突破听上去是一些人做了一些在那个时代看上去非常难以想象的假设然后用自己的其他的工具也好或者发明的东西也好来证明自己的这个假设是对的然后从此这个假设就变成了一个

像公理一样的东西那这个发现的这个过程是不是就有点随机首先它有一定的历史背景比如说爱因斯坦他统一了时间和空间那个甲乙相对的提出他当然当时是因为已经测出来光速好像在哪个参考系下面测光速都一样比如说他当时有一个测量是这么测的就是说因为地球比如说是

沿着某个方向转的嘛对吧那你测量光速比如说你顺着地球转的方向和垂直于地球转的方向甚至说逆着地球转的方向那测出来光速好像应该有点不同对吧但就是当时测出来是一样的对

所以就是说是有这些实验基础然后可能没有爱因斯坦可能别的人可能过些年也可能发现然后广义相对论的发现可能就更加需要爱因斯坦的才华比如说广义相对论他把这个又跟引力统一起来如果不是爱因斯坦的话那个可能就要过几十年才有人往那个上面想对所以就是他有一定的历史背景当然确实也跟他个人的思想

是有关系的那这些非常厉害的这些科学人物他们会不会就像你刚刚举的那个蚂蚁的那个例子里面的其中的某一只幸运的蚂蚁他们碰巧是第一个就是在无数的假设中他们碰巧选了一个对但他们是有一定的道理的就是说他们肯定也不是蚂蚁对吧他们就比如说做某些假设他们肯定是有一些道理对吧比如说

比如说人的脑子比如我们想象比如说用那个现在所所谓的机器学习什么的去比如类比人的脑子的话就是说一个机器它当然可以完全随机的比如说比如说这个比如下围棋对吧机器现在下围棋已经下得比人好然后机器就是说如果他能穷举法他绝对能找出最好的下棋的方式但是穷举也是穷举不完的对吧但你经过比如经过这个机器学习他可以先把这个

思考的方向局限到某个比较小的空间然后他在那个空间里面再做一些类似于穷举的事情对那怎么局限到一个小的空间就跟他之前的所受到的培训就是相似就有关对吧对当然就人可能每个人可能确实有的人脑子更聪明这个也不可否认对吧但是就是说他跟他比如从小他的思维方式跟他的教育过程

跟他的人生的一些机遇都是有关系的对我想补充一点我觉得这主要是一个很好的问题然后我觉得当我们看一个科学的理论尤其是一个科学理论发展的时候我们不应该把它看作是对一个所谓客观争议的一个追求更多把它看成一个科学共同体一个合力的推动一个结果比如举个例子

就是早期关于光是什么的时候牛顿和惠更斯我们知道有两派互相针对的学说牛顿认为光是粒子惠更斯认为光是波动那这两个理论其实各自可以对一些现象做出解释并且同时无法对另外一些现象做出完美的解释就我们不存在一个当时两个理论不存在一个理论可以完全是另外一个理论的一个 super set

这不是讲不然的话就没有争论的必要了但当时人们最后为什么最终博鲁士凡接受了牛顿的粒子学说他跟很多其他的因素有关就是跟理论以外的因素有关首先当时牛顿的粒子学说他已经在几乎所有其他领域都已经占统治地位了所以人们更倾向于认为光是粒子这样更好地可以容纳到一个统一的科学大厦里面

而且尤顿在比如说在其他所有领域基本都是一个统治性的权威所以人们更倾向于接受它这是一个例子还有一个例子就是在量子学院早期发生的时候它也有两派学说就是薛定谔的包括波恩的波动学说和海森堡的矩阵力学和波动力学这是两个后来人们证明在数学上是

等价的但当时人们认为是水火不容的两个学科两个理论但最后人们为什么更倾向于接受这个波动理论而没有接受非常复杂的这一套很像哲学很抽象的这个矩阵力学是因为人们在物理学家来看物理学家是更容易接受波这个概念的因为波在经典的世界里面已经被研究烂了可以说非常非常熟悉人们很倾向于理解和用这个语言来解释这个现象所以从某种程度上来说它很多时候不是

哪个理论更正确而是哪个当时的科学共同体他们更愿意去接受哪一个理论而科学往往是这些科学共同体的一小撮人来推动的一个结果

对关于这个对我可以说一下首先我并不完全同意这个说法对就如果是这样的话就是说因为他肯定最后也不是完全主观的对吧就是说在某一个时代可能你哪些东西哪个观念更加被接受肯定是有一些时代背景包括有一些社会性比如权威打压这些肯定是存在的但是我觉得他背后是

但这个东西不代表它完全是没有谱的对吧就是说它比如说比如说我们现在我们更加追求的是什么我们现在更加追求的是我们对同一个东西比如说我们希望把不同的东西统一起来但另一方面比如我们作为科研工作我们希望对同一个科学概念我有很多种不同的理解方式就是说

可能就是最后没有哪种理解方式是更好的但是我如果同时知道很多种不同的理解方式以后这个是非常好的因为它可以帮助我启发新的想法对所以就是说跟这个有关的一件事情就是说有时候就比如某个观点更好

它其实就是不存在哪个观点更好但是你对同一个东西你知道这些不同的观点并且最好你发现他们之间其实没有矛盾即便看起来矛盾就这我觉得追求这个东西是应该是共通的就是在长时间下来

对就可能在某一个时段它会那个对然后我觉得我们追求这个东西也不是我觉得不是科学共同体的一小群人的一个追求我觉得是人的本质上就是有这个追求就像我刚刚说因为人的聪明程度是有限的人是希望把东西统一起来

这样我们就可以去比如说原始人如果他不知道羊的家法和香蕉的家法是一样的话他羊里有有有都又得重新数一遍香蕉又得重新数一遍然后什么对吧就他他如果他发抽抽象出来一个数学的话他所有事情就可以

用同一个方法去完成了所以我觉得人本身是有一些这些追求就那些原始人他们肯定不是他们肯定那时候还没有科学的存在但是我觉得人本身是有这个追求的至少我在做科学研究的过程中我是能深深地感受到自己内心的这个追求的然后我推己夺人我觉得就是说至少相当一部分科学家或者说在科学历史上大家这些追求他 in the end 追求的是这样一个东西

就可能在某个时代我们可能某一些观念可能会占上风但是至少比如说我们比如说我自己本人或者说我跟学生去传达的我尽量我们是尽量没有门户之限就是说只要一个东西他就是说我们能够确定他是对的即便现在看起来不知道哪个理解更加好或者说不知道哪个领域更加怎么样就我们希望对于

不同的东西有更加丰富的认知这样子可能我们以后就是这个产生启发和融会关通的能力就会更强对

我非常同意我的意思就是说在这个大家都想要统一理论的大方向是在很多时候历史上会出现一些可能出现风差的一些节点你刚才问是不是随机的这一点我想说的是我认同有一定的随机性不是说一个东西大家好像有一套数学公式一套程序一定就会

最后决定一个方向比另外一个方向更好我的观念是在这些历史上出现风差的时候往往会有一些甚至是非科学非理性的因素他们会左右这些很微妙的一个选择最后导致这个路径朝一个方向发展对是这样会有对所以就是说比如说现在物理里面对吧有很多不同领域比如什么凝聚态然后什么高能物理什么这些领域然后大家可能有一些比如经费上的竞争或者有一些什么或者有人就是想觉得我这个领域你有什么

对吧但是比如说我自己的话或者说我给学生我希望能给学生传达的就是说我们这些我们不要觉得自己是哪个领域的

但是

但是就是说他但是就是我们我觉得就做科学很重要一个就是说我们把最后这个科学的内容跟这个科学家的这个个人性格他是有一定的切分的对吧我们可以欣赏他的一些思维方式但是就是对但是就是那个非理性的因素我觉得在历史的长河中都会慢慢的慢慢的退掉对

这个我觉得是非常感性的就像那个就是比如说那个 AlphaGo 它怎么下棋就是它需要经过大量的训练以后它产生了一些直觉然后它就它先在这些比较概率比较高的几个点去试对就是就是这样所以就是说嗯

这个东西就是品位嘛比如 AlphaGo 它下围棋的品位就非常高对吧就当然我们可能我们情感上不愿意承认一个电脑的品位比人高对吧但是我觉得 in the end 就是我们不得不承认它下围棋的品位就是比人高然后就是做研究就是也是我觉得品位是非常重要的就是说

对就说到这个就比如我为了表达什么是品位我觉得可以比如说当比如当我们说就是物理学的发展水平的差距比如说中国跟美国有多大差距之类这种网上很喜欢讨论的问题对吧那但是你当你说差距的时候其实差距这个词有很多不同的含义对吧比如说你可以说现在我们懂的知识有没有他们多然后呢那懂的知识其实差不多都要到网上一搜然后你再认真学一学差不了太多对吧知识的差距就差不了太多

然后你比如说你贡献那贡献可能差很多因为贡献你可能是一个日记月累然后怎么着的一个过程对吧然后有个历史的贡献的我们现在比如说中国现在对物理学的贡献那肯定比如说比美国欧洲那肯定差很多对吧但是就是说但是在这品位呢就是处在这两个层级中间的一个层级对

对就是品味是把知识和就是那贡献就是给结合起来的那个层级就比如说你说做菜就是说知识就好像你会几个菜谱一样我相信没有人说就是一个人会几个菜谱就是一个会很多菜谱的就是个大厨对

然后他是一个很好的大厨他不一定要是一个历史上有重大功绩的名厨他并不需要但他一个好的大厨他应该知道有哪些味道他有可能结合起来会是一个好的味道哪些食材怎么处理了以后他可能做出一个好的菜然后他可以在这个基础上他去发展一些好的菜对吧然后把它变成一个成品对就这个是在这个两个之间的层级所以就这个品味呢他需要知识的积累

但是它也需要品味的积累就是你要把那个知识再抽象成品味然后这个也需要积累和经营对

那大概就是这样子对那比如说要申请你经费不管在以前还是以前以前的一些人他能够想去说我做一个足够重要的科技在我现在看来是当时那个节点很重要的一个问题那他们知道是怎么能够去说服其他人他这个东西是重要的有我觉得有很多真正重要的工作在

绝对是同时期的人就是不太看到它很重要的有很多这样的不是所有但有很多工作是同时期的人一下子不太知道就申请经费的时候一般我们这样比如我想做一个我认为真正打动我内心的问题我可以把它包装到一些

我认为实际上不太重要但管经费的人以为很重要的问题里面然后我就把它包装包装然后那个对或者说我已经申请到了一个经费了然后呢然后回头给回馈就我自己这个很重要的问题其实跟我申请到那个经费当时写的没什么关系我再把它包装包装扯上一点关系就这样就是说 just ignore the people 就是 ignore 那个那个管经费的人对

我觉得大概是这样子的对

对还有个问题就是那你们在日常的那种研究中因为理论物理我感觉很多时候你要花很长的时间可能检验它它不一定说一个马上就能够检验出来就是确认那个东西你们是怎么就是会有一些检验性的一个实践和这个结合在一起吗还是说更多的是提出来的理论然后大家一起去讨论这个它最终的一个对这个问题很好我觉得

一般大家会认为说就是理论物理一般有两个支柱一个是实验然后一个是那个数学就是说呃我好像这里没有这个幻灯片但是就大概总来说可能在有三个方向吧一个是呃就他跟实验的呃结合程度一个方向是呃

它的比如说理论思想深度比如数学上深度还有一个是它的严谨性如果这三个方向都达到了非常高的程度那就是一个非常伟大理论比如刚刚说的这些都是已经在各个方向都不论思想严谨还是实验上都已经确认过了那比如我们现在做一个东西

我觉得至少要你得在一两个方向上有高的追求对吧就最不好的那些工作就是每个方向都能扯一点但实际上每个方向都没有达到没有符合一个很好的标准的那我觉得是不好的所以就是说比如说有一个东西比如说现在它实验上没有什么特别容易验证的东西但比如说它数学上非常自洽非常深刻的就是

It just cannot be wrong 就是你会有那种文章本天成妙手偶得之的那种感觉你就知道他不可能错对吧比如爱因斯坦的最早做出来广义相对论当然那个可能他的其中一些预言一年后就被实验验证了部分验证但是在当时他做出来他可能并不知道能不能往上验证对吧但他就感觉到这个东西他太自洽了他就不可能错对就我觉得做到这种感觉的时候你就会感觉你那个理论是很爽的

然后还有一种呢就比如你做这个实验你那个东西跟实验贴合的很好然后你感觉你像破案一样把一个看起来很奇怪的实验现象给解释了然后这个也是一个很爽的然后最好的当然就是各个这几个方面都达到了这最好但如果不能的话我们要不至少在实验上要不在数学或者说思想的深度上至少要有一个方面有足够好的追求对然后有一些就是说

嗯数学上或者思想上追求很高的一些工作呃他可能比如说在近期他实验得到验证比如说弦论这样子的他近期可能不算是在可预见的未来是实验上不可能要验证但他在发展的过程中有很多数学上面很深刻的思想他可能已经影响到数学的发展或者说影响到了其他理论物理的工作的发展

就是说他在研究的过程中他虽然这个结果我们不知道他最后是不是符合实验物理结果但他产生的这些思想会影响到其他的研究这样子也是非常好的对 OK 对然后这个就是把前面刚刚说的话再回顾一遍然后呢就是说经过了过去那几百年的那个科学的各种的统一里面我们呢就形成了一个理论物理的一个结构

思想框架就是学科的框架然后大概呢我会把这个分成两个方向当然这个区分不是严格的就是说我只是大概这么分一分一个呢是我们对这个世界的认知的这种

内容一个是我们世界认知这种内容一个呢是我们贯穿在研究里面思维对吧就比如我刚刚特别着重强调的这个热和信息的关系还有对称和守恒的关系就是在我们做研究的时候这个就是我们最最最熟悉的一个思维对吧当然可能就是不做研究的人他们不熟悉这些思维但我刚刚介绍的就是我们做研究的人最熟悉的一些贯穿在我们研究里面的思维不管你研究哪个领域不管你研究哪个问题

你思考的内容里面都有这个思维对然后右边这些呢是我们对这个世界整个这个世界这个宇宙的历史然后这个基本基本规则这些是我们的对这个世界的认知所以呢我大概就是说经过很多轮的统一以后我们大概在这个学科的框架里面呢大概有这两个成分当然他们不是真的独立的对吧他们之间是非常

不好意思可能要稍微提一下之前的因为你正好提到这里我以前从来没听说过诺特但是我在想你提这个人就是说讲说

物理定律在不同的时空里它都是成立的它其实是不是这个思维跟狭义相对论和广义相对论的前提说不管是在惯性系还是在其他参考系里它物理定律都成立它其实是一个思维或者说本质上是一样的是类似的对那个对就比如不同的参考系它其实也是一个对称性

对如果比如说我在我们经典的物理里面就不同的惯性系里面物理定律应该是一样的对吧就是说我们可能中学也学过就只要是惯性参考系都是一样的对吧对那个其实也有一个对称性它对应的那个对称性那个叫伽利略不变性或者伽利略的对称性就是不同你以不同的只要是匀速的走不同的惯性系它都是一样然后在广义相对论在狭义相对论里面有个叫洛伦兹不变性

就是那个相对论的版本的一个对所以它也是一种对身性对这个问题非常好对啊然后它也是有守恒量的但是这个这个就这个它的守恒量就不是特别好的描述对我们就先不描述它的守恒量对啊对 OK 然后就是说这个是我们现在的物理学的这个框架啊 by the way 就诺特这个人呃我后面还会提到他你可以感兴趣的话可以回头去了解一下他对啊

对然后呢常规的科学发展呢就是在这些框架里面添砖加瓦对吧然后

然后也有可能呢在长的时间尺度上呢可能会有一些思想的深化和革新对吧就比如说有更加多的统一或者说把原来对反正就是一些更加深化的统一啊革新的东西然后呢我在这里呢就想讲两个方向一个是这个量子信息衍生时空你看这词你就感觉到他把这两块就是有一定的对统一的追求对吧你看这词就一会儿我们大概讲一讲就是说他 idea 大概是什么

就是他有什么线索现在我们没有完成这件事情但他有什么线索认为这两者可以有统一对吧然后另外一个呢是还原和衍生还原和衍生呢他看起来比较的哲学比较靠近那个研究思维的那部分但他跟很多的具体的物理问题是有关的对然后我们先讲一讲这个量子信息衍生时空那么呢在这个热力学里面呢

或者说信息里面我们刚刚说过一个概念就是这个商也就是他混乱程度他只会越来越增加对吧就这个 Delta S 大于等于 0

然后呢在那个时空里面呢有个特别有意思的东西叫黑洞对吧然后大家哪怕没有不知道黑洞具体是什么大家知道他只会往里吞东西不会往外吐东西对吧然后呢就是啊然后这个 Delta A 呢 A 是它的表面积那它吞了东西以后呢这个黑洞会越长越大就是黑洞的表面积会增加啊我这里不说体积认为黑洞体积是没有定义的但黑洞的表面积是有定义的对然后呢

因为黑洞里面就是 in some sense 它里面是个洞所以就说它的体积对但是你可以讨论它的表面积对然后然后有个 Bakenstein 这个人他这两件事情有没有关系对吧他当然不是一拍脑袋发现两个东西大于等于零他就觉得有关对吧他是有一定的

有一定的思路发现它有关的为什么就是说这里我只是举了热力学第二定律但是热力学还有好几个定律跟黑洞的好几个性质它不只是这一个定律能对得上它好几个别的定律也能对得上就黑洞的几个性质跟热力学的好几个定律都能对得上那他就觉得这个里面有一些深刻的东西那么这个深刻的东西它到底有什么关系呢看起来一个是热和伤一个是黑洞是一个好像无关这两件事情然后呢

后来发现这个两者具体有关的一个东西非常有名的霍金身残之间的科学家霍金当然他在网上就可能看到科普里面一会儿说霍金可能是爱因斯坦以后最伟大的科学家然后一会儿呢你又看到知乎上有些人说霍金给杨振宁踢鞋都不配什么的对我觉得就是网上这种比谁牛谁不牛就是都好无聊对吧但是就是霍金他的工作呢他是影响是非常深远的并且就是说

霍金的工作尤其他可能在他做出这些工作的时候可能还是一个比较小的领域然后他到最近的十年二十年他工作的影响力是越来越大所以他确实是一个非常重要的物理学家他做了一件事情呢他就是他把这个黑洞呢放在他把量子力学呢放在一个有黑洞的时空里面去研究这个量子力学

然后呢他就会发现他就发现这个黑洞附近呢好像有东西在辐射出来然后这具体我也没办法跟大家具体解释但是呢他这个推导呢就推导出了这么一个等式

这个 S 呢 S 就是那个黑洞的伤然后这个 BH 呢你可以认为是 black hole 也可以认为是 Bakenstein 和 Hawking 对确实这个 BH 有两个理解对就这个叫 Bakenstein Hawking entropy 也叫 black hole entropy 它确实是反正你写 SBH 总是没错然后这个式子呢它就是说这个黑洞的黑洞

黑洞的商乘以这个 hbarhbar 呢是一个量子力学里面的常数它等于黑洞的表面积除以 4 然后 g 是那个万有引力常数大家在高中可能学过所以在这个式子呢对吧它就有量子量子力学的一个东西 hbar 乘以信息的一个东西就是商它等于黑洞的表面积是一个实控的东西除以万有引力常数引力那个 g 还有 44 肯定是一个很自然的数对

所以所以呢就这个式子呢它就有很多的关于这个量子信息和时空之间的关系的线索对吧

对然后呢现在最近这十几年吧在这个方向呢也有非常大的非常大的突破然后呢但是最终这个他们到底怎么统一起来呢这个是还没有得到解决在可预见的未来可能也不是很容易得到解决但是至少在一部分的理解比如霍金的这些工作的一些理解包括霍金曾经有一些悖论呢是得到了很好的解决所以这个领域呢在最近几十年也是有很好的发展的那么

那么当然我们比如说这个回到我们刚刚跟那个实验验证那个问题就这个领域呢我们现在地球附近可能也没有什么黑洞对吧我们没有办法去做这个实验对吧但是呢就是我们从一个数学的自洽性里面我们就已经可以从这里面就是推导出很多的东西比如解决货迹那些悖论啊什么的

所以就是说即便我们在近期不能做实验去具体验证的情况下我们还是有一些结果我们认为是数学上非常有可能是正确的非常 convincing 的对对然后我再讲一讲这个还原和衍生

还原和衍生呢我们先讲一讲还原是什么还原论的思想呢我们比较熟悉对吧就是微观决定宏观所以呢我们如果知道了微观的道理那理论上我们就能知道宏观的一切对吧这个也是我们传统上物理比如说我们知道了东西是由分子组成的那我们按理说我们知道分子怎么相互作用我们就可以理解各种化学的性质对吧然后呢理解了化学以后可能就能理解生物然后就能理解人然后就能理解社会对吧

但是你这听起来就不太对对吧你怎么可能理解分子就理解了社会呢对吧对所以这个就是后面衍生的部分这个就是我要讲但是就至少还原的那个思想至少原则上你是可以知道的对吧原则上就是你知道了所有的细节比如分子里面你还可以继续往里面还原你还原到原子然后还原什么质子和宗子跨克什么的你好像知道了这个基本粒子的标准模型你就能知道物理学的很多东西

然后你可以问基本例子有没有比这个标准模型更加基本的理论然后最后问可不可以有终极理论这种都是还原论的问题对吧但是后来我们发现然后这个发现的过程可能就是在研究这种凝聚态系统也就是一些材料体系看起来很应用或者说很不美妙很不深刻的一个领域好像研究都是量子力学的应用但是在研究这些东西的过程中我们把刚刚你怎么可能理解分子就理解社会这个问题

给问得更好了就是甚至你怎么可能理解了电子你就理解了一个材料呢甚至你理解了电子你还是没有办法很好的理解材料就像你理解了分子和生物你不太好不是很容易就理解了社会一样就是它的东西它的内容是什么就是说它有可能微观细节非常不同但它都带来了宏观的现象非常相似

它也可能微观细节几乎完全一样但只有一些很微小很微小的看起来不太重要的差别它造成了宏观现象非常非常不同那么呢如果是这样那我知道那个微观的东西就没有很重要很重要了对吧因为哪怕我知道那我两个东西的微观上几乎一样它宏观上很不一样那好像我就可以直接去研究宏观就好像

你不可能就像我直接研究社会,那可能很有意思的,对吧?如果你直接从分子的层面研究人的社会,那基本上是不太可能的,对吧?所以呢,这个衍生论呢,它就有点像是这个物理学中的社会学一样,所以为什么我很喜欢举蚂蚁这个例子呢?每个蚂蚁是很简单的,但是他们以某种特定的形式互动,形成一个蚂蚁的社会以后,它可以做很多非常 amazing 的事情。

对所以就是说衍生的思想就是知不知道微观细节没有那么重要重要的是在宏观上我们本来就有非常丰富的非常值得研究的内容一会儿我们还可以看到这个说法还可以进一步的更加深化

对比如说我们举这个例子这个是一个科学家很爱举的例子就是我们定义中国结是什么是这个绳子的材质吗当然我们具体我们有可能知道这个绳子里面那个每一条纤维它怎么扭了以后我们可能可以知道它最后这个中国结是怎么样的但实际上你不会这样去研究对吧你不会去研究它这个中国结里面每根这个绳子的什么材质这个材质的纤维怎么拧对吧你研究就是这个整个中国结宏观上是怎么打出来的对吧

所以定义中国结的呢是绳子的材质不是绳子的材质而是结的打法你用不同的绳子它打出来的中国结你会认为是同一个中国结对吧你不会去管那个绳子的材质是什么

然后呢这个有这么一个图像这个是 Wilson 的图像这个是二战后比较重要的这几十年比较重要的物理思想这个其实就是把我刚刚那句话用一个图表达一遍比如说他有可能两个微观细节 A 和 B 他们是很相似的然后他们宏观表现也是一样的但

但可能微观细节 AB 和微观细节 C 它可能差别很大它那么宏观表现都很相似然后也可能微观细节 C 和 D 它们细节上差别很小但是宏观表现差别很大然后这个衍生研究就是说这个背后的数学内涵是什么然后之类的就是这个是总的问题是这样当然它里面有很多具体的问题涉及到很多具体的物理问题都体现成这样子然后你可以把刚刚那个图再迭代一遍对吧然后就比如说这边又可以这样对吧

那迭代了一次以后你就可以问这样一个问题就是基本例子和那种宏观的集体行为真的有本质的差别吗就我们现在认为是基本例子它也有可能是一种在那个 level 上的宏观现象对吧

就我们现在认为比如说一个人一个人我们可能认为人是一个个体可能在社会学里面人就是一个个体对吧但是比如说如果我们去研究细胞的话可能是经过几十亿年的进化很多单细胞的生物它们组成了多细胞的生物就像这个细胞形成一个社会一样然后再经过很多很多年进化变化变成一个人对吧那在这个时候人又是一个细胞的集体对吧只是每个细胞的个体性现在可能相对来说比较弱一点对吧对

就是每个人身体上每个细胞可能都是依附于整个人体而存活的但是就 more or less 他就说以基本例子和这种集体行为他本质上可能没有区别对就是这个第一层面的理解是我们现在认为微观的东西他可能在一个更微观的层面看起来他就是宏观对吧但是呢关于这个这句话呢还可以有一个更加深一层的更加 amazing 的一个说法

就是我们可以用这么举例就是甚至一个微观的东西它可能可以理解成是宏观的东西的集体行为它也是有可能的比如说大家可能听说过在科普理学中我说三克跨克构成了一个质子或者中子所以你会认为跨克是更微观的然后质子和中子是更宏观的对吧但是呢

某种意义上你可以换一个视角你可以认为质子和中子才是更基本的然后质子和中子的某些集体在某种情况下一些集体的行为它呈现出了夸克的表现所以这个时候你就不知道它夸克好像是更小所以它构成了质子和中子你也可以认为质子和中子更基本然后集体的表现呈现为夸克那到底哪个更基本呢实际上可能讨论哪个更基本这句话可能就没有什么意义

你可以从这个出发认为这个更基本然后推导出那个也可以从那个认为那个更基本然后推出这个所以就哪个更基本是没有意义的所以就是说至少在很多情况下我们认为是这样子的所以这个这个话是真的吗

我觉得这个这个例子可能具体上比较难说但是在凝聚态里面有些别的例子就是它是很比较的那个对但这种话我认为就是很大程度上我认为是正确的对就是这两个观点它比如说我不知道就是说你的物理背景是什么但是我可以说一个说一个东西就我们比如知道一件事情就是

我们知道每一个粒子它的那个电荷都是电子电荷的整数倍这个可能大家都听说过对吧就电子电荷是最基本的那个电荷每个东西的电荷都是电子电荷的整数倍然后质子和中子它确实就质子是电子电荷的负一倍然后中子是电子电荷的零倍对吧但是夸克这些夸克的质子呢它可能就是电子电荷的有什么三分之一倍之类的对吧那么

当然这个不是一个你取 convention 的问题你可以说我会不会把夸克的那个那个那个电荷取成最基本的这个不完全是一个 convention 的问题它里面是有一些数学上的 consistency 的就是电子电荷 in some sense 它就是一个比较基本的一个

如果是这样子的话好像我就把这个三分之一的电荷理解成一种集体行为就好像大概是说有三分之一的概率这个电荷分布在这个地方所以它呈现一个三分之一电荷就大概有点像这样子的感觉那好像就理解一个夸克是一个质子和中子的集体行为好像在研究这个问题的时候好像就更加好

对吧但是你研究一些别的问题比如研究他们这跨制子和中子撞到一块以后怎么散开你就认为把跨克当成更基本的东西当成零件然后撞到一起以后怎么怎么样更好但是就是说这两种两个说法它可能其实没有哪个更基本

对它只是不同的视角但是如果你有不同的视角去研究同一个问题那么你研究问题的能力可能就会得到很大的提升对这还是个问题就是咱这个演说翻译成英文是 emergence 对对对也经常翻译成涌现对对所以这个就很有意思对吧就是说我们认为什么东西是最基本的这个话可能它就没有一个基本的定义对吧

对他可能我们从这个认为这个更基本然后那个是衍生的和这个那个更基本这个是衍生的可能就没有本质上的差别很多时候都是这样子的在一些物理里面一些例子这个例子可能比较复杂但是有一些例子是他比较简单的可以看出来对啊然后呢我自己个人的研究呢我就提一嘴我自己个人的研究呢就是很大一部分研究是也是在这个方向当然就是我们研究都是具体的问题不是直接去研究这个哲学问题对吧

然后呢我要用到的但是它确实是有一定的哲学的层面的就是说这个范畴论我的研究呢是用到数学里面的一个范畴论它是这个整理思维的语言然后呢你可以认为因为所有这些东西其实都是从哲学分叉出来的不管数学还是什么物理学生物学他们在古代都叫哲学对吧只是后来变更专门化了就有专门的名字对吧

对然后那但是范畴学它真的特别像哲学就是特别在表面上但它是一个数学上 precise 的数学上是严格的一个我认为是比较哲学的一个语言对它研究的是什么呢就一个范畴它里面不仅有东西它研究东西还有东西之间的关系你还可以研究关系之间的关系还有关系之间的关系之间的关系 and so on 那么

比如说人这个范畴对吧人这个范畴我们研究人这个范畴我们肯定不只是研究人对吧我们还要研究人跟人之间的关系包括一个人跟他自身的关系对吧他自身可以有很多的关系比如在就是他自己这是最简单的关系他可以自己老跟自己纠结内耗什么的他跟自己可以有很多种关系

对然后也可以研究两个关系之间的关系对吧什么异敌异友这个敌友之间的关系是又是怎么互相产生关系的对吧这次都是可以研究的然后范畴学里面呢有个非常基本的定理就他历史上他是一个引力他叫米田引力这个引力他表达的事情就是马克思的这句话人就是其一切社会关系的总和

他表示的是什么呢就你描述一个人的时候你可以从他的内在性质来描述这个人比如说你可以说这个人他的身体健康怎么样的然后他的性格有什么样的成分什么什么就你用他的内在性质去描述一个东西然后呢另外一种描述一个东西的方式呢就是我们研究个人我们就讨论他跟所有人这个世界上所有人包括他自己的所有关系

然后呢就是在这个米田印象在数学上就是有个严格的表述就这两者是完全等价的就是你既可以把一个东西用它的内在性质去描述也可以把这个东西用它的所有外部关系去描述包括它跟自身跟自身的关系所有外部关系描述这两种描述东西的方式你是可以建立起一个等价来的所以呢就是马克思的那个 inside 我觉得他当时在没有这个 Yoneda lemma 的时候提出这个想法是非常 insightful 的

就是人是其一切社会关系的总和对所以呢范仇学呢他就是研究

这个那是不是就有点就是就很有刚刚那个质子和中子是由夸克构成的还是说夸克是质子和中子他们互动起来的集体行为是不是就很有那个那个味道对吧比如说一个人的心理你可以直接描述他的心理你认为他的心理是这个人的基本部分你也可以说一个人的某个心理是他跟很多人互动中产生出来的一个总体的行为这个是他的心理对吧

所以这个就很有刚刚的味道然后范畴学他为什么是一个很厉害整理思维的语言呢你看我们还可以研究范畴之间的范畴的范畴范畴的范畴里面的东西就是范畴然后里面你可以研究范畴之间的关系然后你可以研究范畴之间的关系之间的关系然后你可以 so 你就感觉这个东西非常的哲学对吧它是一个非常哲学的东西然后这个非常哲学的东西但是那些数学上 precise 的哲学它就不是

呃不是说靠这个自然语言去描述的哲学他可以用自然语言描述但 in the end 他可以用严格的语言去描述然后呢他呃

那么它有什么用呢对于我研究物理我研究物理呢就是它帮助我整理思维就像我们刚刚说的人的聪明程度是有限的对吧再聪明的人他思考问题的能力是有限的而我们做科学研究呢追求的应该是把这些东西打包成一些更加整合整合的整理的更好的一些概念这样子我哪怕聪明的程度不够了我还可以去系统性的去思考对吧

这个是就是做数学和物理就是说去追求的东西然后呢在范畴学里面呢他就他范畴学呢就是干的就是这么一件事情他比如说有一些物理问题我以前很难去思考但是呢我把它放到这个框架里面我的思维就很好地去整理然后就可以做这个事情这他其实就听起来很玄乎但其实就跟原始人最早干的事情是一样的了

我是不是知道了数字的加法我就不用去打羊就不用去采集香蕉呢你还是要干那个体力活你还是要去采集还是要去打羊但是你抽离出这个数学以后呢你就可以更好地去统筹比如说我们这个部落要吃多少东西你就可以更好地统筹它然后怎么安排人员去打羊什么的对吧就它不能完全替代你去打猎去采集食物这个动作但是它可以帮你统筹做一些动作行为让你知道怎么样在长的时段里面更好地完成这些任务

然后它也非常有衍生的那个味道对吧所以呢就这个呢是我现在个人研究的就是它我会用它研究一些具体的物理问题对对然后呢这个呢就是我们未来我认为可能比较重要的在几十年的尺度比较重要的两个就是说值得思考的方向对

然后呢我要讲的基本上就结束了然后我们在就是说在最后我还是想把就是说我这个钥匙给讲一讲就是好像理论物理我们在科普里面看到很多是关于这个世界神奇的答案对吧就是说在很多的科普或者说推广的内容里面这个科学或者物理学它是一种关于世界的答案的形式来呈现的对吧嗯

比如又用流磁性矩离,因为大家读他的作品可能比较多有一部作品叫做《昭文道》就是说如果有外星人来了然后他给人类科学家一些选择就是我现在就告诉你你可以问我一个关于宇宙终极的问题我可以回答你但回答你了你就要去死你愿不愿意去死然后很多科学家就愿意去听到这个答案就《昭文道》、《西子》可以

但是就是说这个其实跟科学本身它的本质是相反的就科学的本质不是一个答案它的本质是去探索答案的过程也许有这个终极答案也许没有这个终极答案但即便我有这个终极答案我即便真的存在一个终极答案

可能科学的本质也继续探索这个终极答案的过程就像你看剧给你剧透了有什么意思呢对吧就是说你去沿着这个剧一路这个脉络走下来就是说这个才比较有意思然后所以我觉得就假如真的有外星人去过来说我可以去问他一个问题他可以回答我给我一个正确答案我愿不愿意试他我觉得我是不愿意的因为这个跟科学本身是那我怎么知道你外星人是不是骗我的呢如果

如果你瞎编一个答案我没有办法知道对吧但是如果有一个科学的方法我是可以知道这个你是不是骗我这个才是我研究科学的

但是他的答案是很有意思的但是我觉得是从过程到答案这个整体是更加的这个才是就是说这个东西本身所以就是说我在我今天想讲的这些把这个脉络呈现出来也是希望大家就是看到这个源流而不是只看到好像科普里面关于世界有很玄乎答案量子力学什么什么什么就是那种对

然后就其实 in general 吧就科学就是这样对吧他就是说他是一个认知方法他虽然可以提供很多很靠谱的答案但是为什么我们认为他提供的答案是好因为他是很重要是一种认知方法就比如你要问我科学是什么我很难用个三言两语的定义去定义科学是什么

比如说你要问你怎么说我这个是不是科学你是科学呢你能不能给科学下一个定义这是不可能的就像我们没有办法给音乐和社会跟人下个定义对吧但是即便我们没有办法给音乐和社会跟人下一个定义我们 more or less 可以分辨什么是人对吧

比如一个狗它肯定不是人对吧就或者我们可以分辨什么是音乐什么是社会 more or less 我们是可以分辨的就可能我们对它的具体的认知可能会随时代的发展会有慢慢的变化对吧但是就是说

他也不是完全没有谱的对吧他是有一个谱就不能不能够下定义但我们知道这个认知方法大概是怎么样的然后对所以呢就是说他是一个就是因为他他重视的是这个过程而不是这个结果但结果是很重要的但是

定义科学本身呢是这个探索问题的这个过程所以呢就是他我认为他是一种非常好的认知方法就这个无知的革命是那个人类简史里面那个作者就一个章节的题目就就是人类简史有一个非常大的章节他当然是一本就可能历史学的普及读物但他把非常大的这个章节呢就给这个普及这个科学

在人类历史上是什么就是说科学重要的它不是关于答案它是一个无知革命就我们认为我们是从无知开始的然后有一个什么样的方法我们能够比较靠谱的去探索答案比如说

我不能跟你说我说的就是对的然后或者说就我能跟你说我认为我说的是对的因为我有这个理由但是假如后面发现了什么那我可能就是错的那怎么样是对的呢我们可以再去研究对吧你可能这样子说话的一个人你肯定感觉他比我说的肯定是对的其实你肯定会觉得另外一个人说话靠谱一点对吧

对就科学它其实就是本质上就是这样子的一种认知方法然后这个认知方法具体怎么研究什么样的研究方法算是科学什么样的不算科学这个可能会随历史有一定的慢慢变化比如说我们刚刚就是刚刚有问题答案比如说 200 年前的科学它可能得要很快就有实验验证了它这个行为才能够认为是科学研究

但是到了近 100 年这个年代它可能有一些研究它没有办法很好的很快的有实验验证了但是我们通过数学的自洽性就是文章本天成妙手偶得之这种东西

去认为这个是一个值得研究的问题虽然他还没有得到实验验证那这种算不算科学呢可能我们如果给科学下一个死定义的话可能给 200 年前的人下一个死定义这可能就不算但是呢在现在科学研究里面确实是有这个部分的

所以这个可能也是老刘说就科学共同体的行为在一定程度上是定义了这个科学但是呢就是这个行为它肯定是有谱的所以比如说我们先因为现在有些东西它确实没办法很有很近期就有实验验证但是呢我们通过过去的很多的经验我们发现了如果它数学上很自洽那么它确实就是很大程度很有可能它是值得研究的通过我们这个经验我们现在就认为这个也是科学的一个研究方法

所以呢就是科学它可能什么叫科学研究方法它可能是有一定的慢慢变化的但是呢就是说嗯它是有一个它的发展是有一个脉络的所以就是说这些是我今天想给大家呈现的东西然后在这个科学呃

有了科学这个研究方法以后呢对吧就是它呈现这两种样子我们就知道科学是什么了然后有到发展了后来有这些东西然后呢我们可以往回看往回看就是有了科学诞生以后牛顿第一次统一了凡间和天体神所掌控的领域这个对于人类的思想史是非常重要的然后大家呢非常喜欢经常听说的一句话呢可能是就是自从什么原始人第一次仰望星空就有了科学的种子对吧

但是我想讲的是这个原始人第一次发现羊的家法跟香蕉的家法是同一个家法这个也是一个科学的种子对吧但我们回溯到这其实我们科学或者说至少在这个理论物理学里面我们做的其实在不断做的就是这样子一件事情好 谢谢大家好 大家可以自由提问我的脑子有感受到一种想要统一

你刚刚讲的就是还原和衍生和这个信息与 BH 这个他们之间的关系是什么他们之间也非常的有关系现在就是在比较前沿的话就是如果大家可能会希望尝试比如说

从一个当然现在还没有真正的量子计算机但比如大家假想一个类似于量子计算机那样的量子系统它里面可能可以衍生出一些类似于黑洞这样子的行为

对至少某些行为可能不是黑洞所有行为但是就黑洞的某些方面是可以就比如说在一个量子信息的这样一个 setup 里面通过一些信息学的方式呈现出来对然后所以这个也是一个衍生的例子对所以就是现在有很多的一个说法就是说

这个世界可能是由量子比特衍生出来的这个就是从信息里面就在这个观点下他就是把信息当成更基本的东西然后去衍生出来这些现象至少黑洞的有一部分行为我们是可以写一些简单的量子信息的模型衍生出来但是我们现在还没办法 reduce 它的所有的行为我的理解是这样能解释一下量子计算量子计算机的

量子计算机就是说就像经典计算机我们知道它是可以干嘛对吧它就是说它有很多的它有很多的零和一就每个零和一储存在一个小小的比如一个磁铁或者一个什么小小的设备上对吧然后有很多很多的这样的设备比如一个手机里面可能有 10 的大概 9 到 14 方这个数量的设备

然后每个 0 和 1 就储存在这儿然后你能干的事情就是把这个 0 翻成 1 或者不翻对吧比如说你根据那个地方的 0 和 1 就决定这个地方的 0 和 1 翻不翻然后量子计算器它就是用到量子力学的一个性质就是它还可以处在 0 和 1 的一个叠加态然后这个什么是叠加态这个我没有办法脱离数学去进行很好的描述但是你可以大概想象是这样子就是说你可以认为

你可以认为一个量子信息就一个量子比特它是活在一个球面上然后如果它在球面的最北极它就等于 0 然后在球面的最南极就等于 1 然后在球面不在南极和北极的别的地方它就处在一个量子信息的叠加态这个不是一个比喻这个 literally 是可以这样严格的 formulate 的这个不是一个比喻但它比较奇妙的地方就在于你把两个量子比特放到一块的时候你不只有两个球

它是一个维度更你不是就一个球是二维的一个对吧一个球是一个二维的面但你把两个量子比特放在一起的时候你得到的不是一个二维的球面你得到的是更高维度的一个球面对所以就是它的维度是大概是相加的它不是直接把这个球拿过来多了一个 copy 它是那个维度相加的所以比如说你有 10 个量子比特你不是有 1010 个球就是你是有一个

维度 1024 维的球那个球也不是反正你得到了一个应该是大概是一个十维的球然后呢那个十维的球你在里面规定什么东西叫南极和北极的话就有二的十四方这么多个经典的状态 in some sense 所以就是说他很神奇的是你把两个球拿到一块就一个量子比的一个球但你把两个球拿到一块的时候你得到的是一个就维度不再是二的东西你得到了一个维度更高的东西

对然后你的状态就是在那个维度更高的上面学取这个维度更高就是从那个什么量子纠缠啊什么上面来所以它的维度就增加了所以就是你的储存的你能够 capture 的信息它就不是跟那个

你的量子比特线性的增加的 in some sense 那么并且你可以操作的空间也变多了对吧就首先你哪怕是一个你原来一个比特你只能从 0 变成 1 你只有一种操作对吧现在你操作就已经增加了你在一个球面你就可以在球面做某个任意的一个旋转对吧

他就已经把从北极转到南极多了你还可以有很多别的转然后你多了量子比特以后他不只是一个球他变成更高纬的球那你操作的可能性也增加了特别多所以这个就是量子计算就是利用量子特性去做的一个计算但是他就是说现在的困难是什么就是说我们刚刚说你把两个球放在一起他不是只有两个球你是有就是短纠缠在一起他得了更高纬的球就是说这个纠缠特别容易被环境

纠缠特别容易发生所以你在这两个东西里面产生量子纠缠以后但很可能你这个东西又跟他你周围的设备环境又产生量子纠缠就破坏了原来那个纠缠一个程度上所以就是他特别的难保存保持信息所以的话就是说这个是量子计算现在的难点

总来说经典计算就是大部分时候在计算上部分时候在纠错但是有时候经典计算也是会出错比如说有人玩游戏就是什么类似玩那种游戏有的时候有个角度你这无论如何你都跳不到平面上去但有一次一个人就一跳就跳了跳了好高在游戏里面是怎么都操作不出来

然后大家就认为有可能就是那个时候宇宙射线比如说射到那个就是电脑的某个地方影响了这个游戏的参数然后就是让这个游戏里面出现了一个 bug 什么的

然后在好像在比利时的某个某个县的一个投票里面也出现过这种就是投票那个技术也是被那个宇宙射线然后所以呢就经典计算机它是有一定的纠错机制的就防止这种错误的发生经典计算机大部分时候在计算少部分时候在纠错量子一计算呢它计算能力很强

但是他大部分时候你就要设计他大部分时候在纠错然后少部分时候在计算然后他计算但是他如果能够让这个纠错 so that 他这个计算能够可靠发生的话他就能多干很多的事情但你说他能多干什么特别多的事情呢

我不是专门做量子计算的但我的认知是这样子就比如现在有很多的媒体或者说量子计算一旦做出来什么全世界的密码都要被破解了其实不是这样的就量子计算目前明显在应用层面能够做的一个经典计算不能做就是分解式因素它能够比较快的分解式因素就是说分解式因素就经典计算里面是那个数越大的话它要指数性的增加就是用穷举法类似于去分解这些因素

量子计算呢它就可以在多项式的时间里面分解指引数但这个是唯一一个已知的量子计算能够做的经典计算做不了的对经典应用有影响但实际上现在大部分世界上的加密方式也不是用分解指引出来加密的所以哪怕有量子计算机以后可能也不受至少在可预见的未来也不会受什么影响对大概就是这样我想问一个有点奇怪的问题

在很多的一些文章里面就会讲到说,很多的这些很厉害的物理学家,最后他其实还是认为上帝是存在的。那就是我们在今天讲的这一个理论物理的这么一个脉络,有神论的科学家是跟无神论的科学家,他们讲出来这个脉络会是一样的吗?

在科学这部分基本上是一样的但比如说你说就宇宙就大爆炸起始的时候是上帝弄了一个大爆炸还是说他比如说就可能大爆炸那个就没根本就没有起始点就时间这个概念其实就是在那时候也不存在所以不存在起始点就这个部分可能有一些不一样这个但是就 in the end 就是说科学因为他有一套的这个研究的

这个认知方式对吧就是说他可能某一些说法会受到科学家个人的不管是宗教信仰还是他个人的一些甚至不一定宗教比如说就认为我这个理解比你那个理解好对吧就可能会受到他一些个人但是我觉得在长时间尺度上这个科学的发展是不受这个的影响的对就是说也不受科学家个人的影响

然后科学家就是你说就是像信仰宗教这个事情首先有一些比如说不信仰宗教的科学家在他在媒体上经常被认为是信仰宗

比如说就比如爱因斯坦他应该是不信仰宗教的但是他可能会用上帝来做一些比方就就像我们说哦我的我的神啊我的天啊这样就是当然他可能说些更加的一些因为我们知道就科学的答案对我关于刚刚的答案的部分其实我我可以延伸到一个比较有意思的东西就科学对于我们就是从业者来讲它是一个很朴实的一个认知方式对吧

但是呢科学经常在大众媒体里面呈现出来的它将呈现出来其实是一种宗教式的语言比如说刚刚说刘慈欣的招文道或者在很多课会呢它是给你一个很终极的很神奇的你需要崇拜的答案对吧所以就是说呃

不管是科学知识还是科学家可能在这个大众传播里面经常他哪怕他自己本身不是宗教他经常是一种终极的这种存在类似于宗教这种终极的存在的方式去呈现给大家的然后这个我觉得呃

和就是真正去了解和做科学的人所认知的科学的那个给人的感觉是很不一样的对所以我觉得是因为这个原因所以就是说对大家可能会对科学和就其他的认知世界方式的理解可能会那区分就不那么容易区分的清楚但其实他们差别是很大的

然后具体到科学的个人的话比如说包括我自己我们做这些研究上我们是有一些感性的感情的比如说我做到这个事情的时候我觉得很打动我这个时候它确实是会有一些类似于宗教给你的那种触动的对我相信爱因斯坦他可能也有这种触动比如我自己也有这种触动对吧然后就你有这种触动的时候你可能会在你的自然语言里面用一些触动人的话语但是不代表我真的认为说那个内容

我觉得是这样子我先补充一下首先客观上来讲科学家群体尤其是物理学群体里边的有神论者肯定是远远低于大众的水平的百分比的然后还有科学家本人他是否信仰宗教和他在科学研究中是否

需要这些信仰和知识是应该分开讨论的比如说牛顿他本人我们认为他是伪代物理学但他其实自己最大部分的工作是圣经考古学

他是一个前程的一个信徒但是他在写自然数学数据案里包括他科学研究他最著名的一句话就是我不做假设他认为所有他的知识都是从客观事实推导出来的不需要有任何关于鲜艳的超市的这些东西的存在的还有一个就是刚才靳远提到的爱因斯坦上帝在我们看来因为我们不信神所以我们在我们看来上帝是一个东西

但是在西方看来不同的人看来上帝是千差万别的形象比如说爱因斯坦自己明确地说过我不信仰人格化的上帝我信仰斯宾诺沙的那种所谓自然神就他可能是听说过爱因斯坦最主流的一句话之一就是这个世界最令人无法理解的事情是他竟然是可以被理解的就是说当他发现他从第一性原理推导出的广义下的人竟然被实验精确地验证的时候这种惊奇让他无法想象这种巧合他认为一定有一种

某一种超自然的力量背后可能在让这个东西使得是必然也就是人的理性和自然的运用就有一种天然的高度的契合这种东西他认为是超越理性的而这个东西并不意味着有一个像基督耶稣这样人格化的神他认为

可能在不同的哲学家里面他们对神的定义是不一样的那么他可能更倾向于比如说斯宾诺莎这种所谓自然神他是这样一种描述所以说当我们说上帝的时候我们首先是要清晰的了解他所谓的上帝是什么概念上的一等中国人可能对他理解因为我没有这个概念没有这种区分然后还有就是即使他信仰这个信仰对他这个科学过程中意味着什么这也是要分开讨论

对然后我可以继续接着说一下就是说很多时候就是科学研究研究到因为就是说科学它追求的内容它应该是客观的但是我们每个做科学的人我们是主观我们比如你认为我做科学我是理性还是感性我认为我做的科学是感性的我做的是理性的内容但是我如果没有感性的触动我就不会去做这个事对吧

那我为什么要那我这个改成内容它就会有一些表达然后可能不同的人可能会确实从不同的地方得到 inspiration 比如说有人可能就是说是肯定也有信仰人格化的上帝的科学家肯定也有但是这个可能就比如说牛顿的时代可能比较多

而且牛顿他当时研究的他也是脱离教会自行研究所以他当时也属于邪教对 anyway 就是说他比如说有人他可能是从这个人格化的上帝这里得到一种感性的触动然后也有人他可能就不是从这个

然后我所知道比如说还有我所认识的比如说他会从这个道德经里面他研究这个东西他不是他并不是说真的觉得道德经就把这个物理问题研究出来了但是他研究这个问题他那种他研究问题的过程他那种灵感的来源他可能有从那个就是那审美的来源是可能来源于道德经的那个什么道克道布特那个非常道之类的就是他有这种就是比如说

他要表达的比如说他可能是一个数学概念我要描述我物理现象数学概念还不存在对这个就是类似于道可到非常道的那种但我要我可能现在还没有很好的数学语言能描述我物理概念就大概就是他研究过程中他有些审美的感觉他会他会

对然后对你看从道教里面有对吧这道教里面是没有人格化的神的然后这他也不是真的信上道教但是他会从这个里面有这个审美的来源然后就是我觉得就是其实很多时候就是对于从业者来说他其实需要那个审美或者那个敬感或者那个就是那感性的那个那个对对对不管是启发还是那个触动也好对对对我觉得那个东西就是类似于我们心中那个神的那个位置的那个东西对

老赵以前讲过这个问题但是还是不太懂就是从环缘论的角度来说一般决定宏观现在决定未来对那是不是一切皆有宿命对我不知道怎么样很好能回答这个问题比如说你问的是人的自由意志存不存在包括这个或者就是从个人的角度来说就是是不是自由意志然后如果宏观的角度是不是

我不知道比如说有一种可能因为这个问题我觉得我没有办法给一个好的回答可能他至少在现在我也不认为任何人我认为是没有任何人能给一个关于自由意识的完全完美的回答但是比如说一个 possible 的可能性是这样的就像社会这个概念一样你如果小到一个细胞或者小到一个人可能他就没有社会这个概念对吧

比如说小的人但是有很多的人就有了社会你不能说你不能因为在个人的层面社会不存在你就否定这个社会这个概念是一个存在的很很好的概念是吧就有可能自然自由意识也可能是这样的就他有可能就你细微的怀疑论可能在基本的层面可能他不存在自由意识但是在一个很宏观的层面个人意识是一个自由意识是一个很很好的概念就像社会一样

我觉得这个是一个 plusable 的可能性对

我觉得这是一个很大的一个哲学问题而不是一个物理学问题我有一个哲学家朋友他以前讨论过这个问题首先宿命论和是否有自由意志它是两个不同的问题不能说你天然的当你认为一个世界都是有一个世心因素的脚本的时候人就没有自由意志就是他认为人有自由意志不代表他是否能够自由地做出选择而是当他做出选择的时候他是否承担所谓的道德责任

比如说成年人为什么要承担法律责任因为你去决定去杀一个人还是不杀一个人的时候你是要承担责任的而你比如说一个精神失常的人或者想要他没有这个责任他也可以去自由地选择这个事情但是他在这个情况他依然是没有自由意志的因为他没有这个道德责任的一个需要承担的道德责任所以说在我这个朋友看来我不是很好的我问的我还想理解他的理论但是他认为

你判断一个人即使这个事件是按事先印象的脚本去做的当你说我要现在去杀这个人了不代表你就没有他跟你这个自由意志与这个脚本是否决定好的没有关系而是当你做这个事情的时候你是否要承担这个道德责任它意味着你是否有自由自由意志而跟这个是否宿命是两回不一样是两回不同的事情

我觉得这个大概跟我刚刚表达的意思可能是一样就是在最基础的层面有可能没有自由意志就像在人这个层面没有社会一样但是你到了人这个层面你就可以讨论自由意志我觉得就是这样其实这个就是衍生的内容就很多比如说我不知道你会不会下威胁但是威胁规则你大概知道威胁规则是很简单的对吧

就是围棋规则特别简单但是在你教学围棋或者说你下围棋的时候它有很多的概念那概念本来是在规则里面不存在的但是你为了把这个棋下好你就有了这些概念然后呢呃

并且你不是人主观的去抽离出这些概念你通过研究 AlphaGo 在干什么你发现他也总结出了这些概念对吧所以就这个就是一个衍生出来的一个东西然后在很多时候一个东西衍生出来以后我们就可以把它当成一个存在的东西去处理对我觉得就自由意志也是类似于这样子然后就比如说到这个道德责任这里我觉得就也是这样子对

我想提一个比较现实的问题你刚才提到说其实研究的具体问题很大程度受科学家的品位甚至是科学 community 的品位那方不方便谈一下但实际上还很大程度上会受限于观点所以方不方便提一下现在美国和中国

中国整体这个理论物理研究差别我可以讲就品味的话就刚刚这个方面是差别就是研究的方面已经说过了对吧就知识其实很容易但是就是说品味是有差距的因为品味为什么有差距呢就尤其是理论研究因为实验研究的话它跟方顶的关系更大对因为你设备人员比较浅

至少在国内前些年肯定就对这边经费支持比较大国内就实验物理很多东西可能进步就很大就在某些领域不是所有的领域对吧然后理论这个东西因为你就是投钱其实作用不太大说真的对对就是说这个东西更加多是需要一种的传承和进引比如说有些

对就是说网上菜谱写给你和你有一个老师教你做菜对吧这个就是差别就这个差别嘛就有个传承和进引对所以呢就是说这个肯定是需要时间的对然后这个就是研究上面差别然后 Funding 的差别的话反正至少我回国是四年前回国的然后反正当时我会觉得说就好像国内是这样子的就是在美国可能不同的学校不同的地方差别没那么大但在国内可能就是

不管是研究的氛围就是那个研究的环境健不健康还是这个方顶容不于拿这就是在不同的学校差别就是非常大比如我觉得我工作环境就是氛围非常非常健康可能比美国绝大多数地方还要健康然后呢方顶也非常好拿但是这个也不能代表国内的普遍现象然后美国呢可能就不同地方差别没有那么的大对然后

对大概是这样然后最近两年因为今年可能就是说国内现在经济可能没有那么好就可能

会有一定影响但至少我觉得做理论的我目前可能我本来自己也不需要用的很多钱我自己还没有觉得受到很大的影响但是我所知道我在美国的同行不管是做理论做实验的都要花非常多的时间在经费的申请上我觉得在国内至少在比较的好的一些学校好像花在经费上的时间远远不如在美国的同行

但这个只是就是某时某地的情况我不能说普遍情况我可能也没有统计过能分享一下你对三体的

三体就是你说对文学性的看法文学性的看法就肯定跟这个 talk 没有关系科学上我觉得就是说那个里面可能特别好的一个 idea 就是三体运动这个 idea 我觉得特别好当然我要认为要是首先我们人类没有观测到过真的在发生三体运动的三个恒星

因为就很可能如果三个恒星发生三体运动的时候其中一个可能早就被扔走了或者是就是早就撞在一起了对吧就是可能不会持续那么长的时间还在三体运动对

对所以我们没有就比如说那个那个就是书里面那个就比林心所在那个星系他其实是有个两个双星系统还有一个比他们比较远就没有真的跟他们形成一个混沌的三体运动虽然没有发生过但是我觉得这个 idea 是非常好的就是说从一个三体运动这个确实存在的物理概念去想出来这个方面我觉得非常好

但是三体那个第三本里面就是我觉得脑洞开的过大对我觉得就是说我自己的这个是我个人审美啊就是脑洞开特别宏大他能给你营造一种宏大的感觉

但是呢我觉得是你在受限的情况下开脑洞我觉得是比那个脑洞无限制的开的大我会觉得是更加的妙对所以我觉得三体第三本吧就是脑洞开的有点太过大了我觉得不太符合我的审美对但我觉得就第一本就是那个三体运动造成了这个行星上的人民不聊生这个我觉得这个脑洞非常好对

黑暗森林法则你觉得刘慈欣相信吗我觉得就三体三里面就有很多外星人就不相信是吧如果没记错的话就有的外星人会干各种各样的什么在到处制造什么黑幕我也不认识的很多情节了但是我的印象是三体三里面不是每个外星人都相信黑暗森林法则但是就比如说你说这个世界比如说有没有可能我不太相信这个法则是成立的因为他就是刘慈欣的这个 idea 是这个法则可以造成一种平衡对吧

这个可以造成一种平衡就大家都不说话但是就平衡有两种一种是稳定的平衡一种是不稳定的平衡就是稳定的平衡是一个就像一个杯子底下放一个球那是稳定的不稳定的平衡你把杯子倒过来在顶上放一个球它也是平衡的但是你可能把球稍稍拨一下它就掉到另一边了对吧我觉得那个黑暗森林法的至少当然这个不是一个严格的数学化的东西但它给我感觉是一个不稳定的平衡状态对

就是但凡哪个地方比如开打那你去攻击别人你不就也被别的更多的人发现了吗那不就打成一波粥了吗所以我觉得这个就是我觉得这个是一个不稳定的平衡对但这个就是说这个就脱离我对科学的认识

我问个关于您个人的研究生涯的问题因为我认识一些也是读理论物理的朋友他们后来因为某一些共同的原因就是觉得自己不够聪明不够聪明能够在这个领域里面坚持下去然后他们就转行做了其他的事情那您是一直是学这个然后从事这个工作您有没有想要 quit 的那种我没有我觉得原因是这样子就是因为我不是特别聪明

就是说比如说小时候我们就打打小时候可能都学过奥数啊什么的然后就确实我身边有很多做得很好的物理学家他们可能以前就竞赛就拿什么国际金牌什么就这样的人有非常多但是然后我从小学奥数我可能在班上都都是前景班上我都排不到第一名你不要说什么在世界上斩获前景对就是我从小这个数学物理在班上也没有所以我从小就没有觉得我可以做出非常重大的成果我觉得这样子对

我觉得真的重要就是说你 focus 就不要 focus 在自我评价上你 focus 在那个内容上那我当时为什么觉得要做就我其实中学时候我也没想过我就觉得有很多那种搞竞赛很聪明的人来说我肯定做不出什么

但是 at some point 我被那个内容打动了我觉得哪怕我做不出来我也得先学一学这个东西我觉得就是说从我个人的角度或者我跟学生传递也是这样就你 focus 在内容上你就不要去管自我评价这个问题我觉得可能你有可能能做出更好的东西对

但是我现在认为我自己做出了一些东西非常非常好对这但我认为这个也是就是客观的对就是说但是对但在自己没有做出特别好的东西的时候其实就也没有什么关系就是你如果是内容打动你的话我觉得这个是最重要的

有一个好玩的也是我以前的老板一个互联网公司搞数据的他之所以退出理论物理的研究是因为他生不逢时因为他觉得就刚才画上那些人已经把最近一百多年都弄完了他心想自己出不了成就了就 quit 了

对你要做出那个层次肯定更难对吧当然我刚说的是我自己的一个我自己可能

我可以说我自己我觉得自己一个可能让我去走下来就是我没有去觉得自己很聪明然后要做出什么惊天动地的东西因为没有这个所以有处有我但是这个事物可能你可以认为是我赞扬自己的方面但是我还要说一个就很大一个层面是要幸运是很重要的就一个人他肯定他自己自身的一些特质肯定是有有重要的但是幸运确实很重要的你不要说就是说没有走到物理道路上的就比如说你哪怕已经是一个科学家了嗯

比如说他做了一个成果他领先时代太多了没有人知道大家去十年后有做诺贝尔奖的人有得诺贝尔奖的人也做出了这个成果但是原来那个人已经 quit 了

也有这种或者说甚至他已经很有名的科学家了他做出来一个成果没有被重视然后别的人做出来一个成果被重视了这都非常有可能所以幸运在里面肯定也是一个很重要的成分对比如说你一路你是遇到什么样的导师对吧比如说这些东西都是有一定的你的自己的选择但是也有一定的幸运的成分对我觉得幸运的成分其实还也还蛮大的我觉得

你能讲一讲就是你觉得最幸运的几个你自己过程中最幸运的几个点吗比如说我刚刚去芝加哥大学的时候我可能没有特别想跟的导师然后到我第二年的时候我后来的导师他就来了我们学校那我就当然我选择他可能有一定的我个人选择在这对吧但如果他没来那就也没有这个选择对吧比如这个遇到一个好的老师我觉得这就是很重要的幸运点然后

比如说我做出特别好的问题,然后我想到了特别好的问题是可以做出来,但是 in principle 就有可能 10 年前就有人想到这个,但是他确实就没有人想到,这都很难说,就是幸运的不幸运的肯定都遇到过,但是就是说最后你能走下来肯定幸运的地方有很多,这肯定是的。

因为我是做实验物理的然后我发现我们做实验物理也做理论物理的特别常犯难

我这就是重观长发男长发男对我觉得你应该也算长发男你做理论物理特别多长发男对做物理长发男特特别多我觉得比如说外国人的话头发长的应该 in general 就挺多了然后中国人的话我自己是因为懒得剪头发还有一个就是头发长了他自然会下垂如果头发短了起床的话要说什么对就是头发长了起床就可以直接抽耳对

还有问题吗最后一个问题我有在想就是在教育学上或者学习方式的问题就是有点像华人文和衍生也不一定就是衍生论就是说一种方式是我们像小时候学从数字开始从数学开始慢慢往上学另外一种就是如果有条件的话能够听到这样的讲座然后从整个大框架出发然后不断地问问题如果他身边刚好也有一个老师能够有选择性的展开去回答大家的问题

然后这样慢慢的往下学下去你会觉得后面这种是更理想的教育方式吗我觉得就像这个我就没有什么首先我感谢你对我的讲座的认可糟糕你可能就不会问这个问题了我觉得这个我觉得是我个人没有什么 preference 就是可能还是

就说像我刚刚说就像思考方式一样这个也是的如果你一个教育环境有不同的教育方式 available 这个是最好的你就看看这个学生适合这样教适合那样教就他有不同的老师有不同的风格去教这肯定是最理想然后但如果没有这个条件的话

我觉得还是看具体那个学生以及所拥有资源吧但是我觉得就是两种方式只要你不走的特别极端的话我觉得都是都是一个好的方式对对大家再次感谢