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【35】凝聚态物理博士:理论物理和人造子宫有何关系

2024/12/23
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我是女博士

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People
王博艺
Topics
王博艺:我的研究方向是复杂系统的理论,特别是软凝聚态物理理论和生物物理理论。我从小被好奇心驱使,学习自己感兴趣的知识,而非刻意选择特定学科。高中时期自学大学生物课程,大学期间跨学科学习,学习了大量物理和数学课程,拓展了视野。对生命起源和物种之间关系等终极问题感兴趣,驱使我学习生物学。大学实验室实习让我意识到书本知识与科研实践的巨大差距。我认为所有学科都基于实验事实和理论思考,没有学科界限。理论物理学家是比喻大师,擅长用比喻解释现象。理论物理学习的难度很大,需要付出巨大努力,但所有学科要达到本质理解都需要付出同等努力。理论物理主要研究方法是建立比喻模型,并用数学工具进行计算和预测。生物物理学是将生物体视为物理系统进行研究。凝聚态物理的中心思想是“多者异”(more is different),强调整体性质与组成部分性质的差异。凝聚态物理研究对称性破缺、涌现和相变行为三个方面。大学期间选择辅修物理,并进入统计力学实验室实习,开始用物理思想研究生命现象。生物学和物理学研究生命体的侧重点不同,但两者结合能更好地理解生命体系。在学习过程中遇到过很多困难,例如理解高等代数和准粒子概念。我的研究方向与实际生活距离较远,但其研究动力源于对世界的好奇心。将科研之路比喻为拼高维拼图,不断学习新知识,拓展研究维度。希望通过研究人造子宫,帮助女性摆脱母职负担。用机械论方式无法完全理解子宫的复杂性,需要更复杂的系统理论。博士课题是为未来研究复杂生命系统打下的基础。对生命本质、人类存在等终极问题持续感兴趣。接受世界的不确定性,但仍希望找到确定的证据和事实。物理学的普适性远超预期,可以应用于多个领域。对世界充满好奇,学习各种知识,包括科学和玄学。鼓励对传统生物学认知方式有不同想法的女生学习物理。 红总:嘉宾王博艺跨学科学习经历,展现了其在生物、化学和物理领域的综合能力。 海云:无明显观点表达

Deep Dive

Key Insights

为什么王博弈从生物学起步,最终选择了理论物理作为研究方向?

王博弈从小对终极问题如生命的本质、宇宙的尽头等充满好奇,这种好奇心驱使她不断跨学科学习。她发现物理学能提供更深层次的理论框架来解释生命现象,尤其是她对人造子宫的研究兴趣,促使她转向理论物理。

王博弈在高中时是如何自学的?

王博弈通过与老师签订对赌协议,保证考试成绩,从而获得不上课的自由。她通过阅读大学教材、上网查询、参与生物竞赛贴吧等方式自学,甚至在中科院实习,逐渐积累了丰富的生物学知识。

王博弈为什么选择中科院大学而不是清华北大?

王博弈选择中科院大学是因为她无法承受高考志愿填报的风险,且中科院大学不学科分科的教学方式更符合她的学习需求,尽管课程难度较大,但她认为这种教育方式为她提供了更广阔的视野。

王博弈在理论物理研究中遇到的最大挑战是什么?

王博弈在理论物理研究中遇到的最大挑战是理解和掌握复杂的数学和物理概念,如线性代数中的多维空间和固体物理中的准粒子概念。她通过不断学习和与他人交流,最终克服了这些困难。

王博弈如何看待学科之间的界限?

王博弈认为世界上没有生物、化学、物理之分,只有实验事实和理论思考之分。每个学科都提供了一种认知世界的维度,而理论物理学家则是通过比喻和模型来解释现象,帮助理解复杂的系统。

王博弈对人造子宫的研究有何看法?

王博弈认为人造子宫的研究远比实验室中的物理模型复杂,涉及伦理、哲学和社会学等多个层面。她希望通过理论物理的方法,逐步解决这一复杂系统中的问题,帮助女性摆脱母职负担。

王博弈如何描述她的科研之路?

王博弈将自己的科研之路比喻为拼高维拼图,每一层维度都需要拼到一定程度才能理解下一层。她通过不断学习新的学科知识,逐渐拼出对世界的完整认知,尽管过程充满挑战,但她感到非常幸运。

王博弈如何看待世界的不确定性?

王博弈认为世界在量子级别内是不确定的,但在宏观层面上仍有许多确定性。她接受世界的不确定性,但希望通过自己的方法和理论物理的工具,找到一些确定的事实和规律,帮助理解生命的本质。

Chapters
本期节目邀请到中国科学院物理研究所凝聚态物理博士王博艺,分享了她从生物、化学到理论物理的求学经历。她从小对自然充满好奇,高中时期便自学大学生物课程,本科就读于中国科学院大学,后又赴欧洲学习化学,最终获得理论物理博士学位。王博艺认为,不同学科是认知世界的不同维度,她始终被对生命本质和宇宙终极问题的追问驱动着,最终选择理论物理作为探索这些问题的工具。
  • 王博艺的求学经历跨越生物、化学和物理三个学科
  • 她高中时期自学大学生物课程
  • 她认为不同学科是认知世界的不同维度
  • 她对生命本质和宇宙终极问题充满好奇

Shownotes Transcript

2024年本播客的收官节目,我们请来了一位“学神”,她从生物起步、经由化学、最终获得理论物理的博士学位。在这位嘉宾的眼中,这个世界上好像没有生物、化学、物理之分,而只有实验事实和理论物理之分;每一个学科都意味着一种认知世界的维度,让她能一点点接近她少女时代的梦想:研究人造子宫,让女性摆脱母职负担。

【本期嘉宾】

王博艺,中国科学院物理研究所凝聚态物理博士,现为马克思普朗克复杂系统研究所博士后。主要从事软凝聚态物理理论和生物物理理论,研究方向为手性活性体系的相行为以及胎儿-母体相互作用和早期胚胎发育理论。

【本期知识点】

凝聚态物理

凝聚态物理学是物理学的一个分支,研究固体、液体和气体等凝聚态物质的宏观和微观特性。这一领域旨在了解组成粒子(例如原子、分子、电子或准粒子)之间的相互作用如何涌现出复杂的物理现象和材料特性。

对称性破缺

在物理学中,“对称”是指系统或物理定律在某些变换(例如空间平移、旋转、反射,或时间逆转、量规变换)下保持不变的属性。对称性意味着即便观察者视角不同,系统仍然具备原来的特质,因此可以说,物理学是研究对称性的学科。

“诺特定理”:对于物理系统的每一个连续对称性,都有一个相应的守恒量。例如平移对称导致动量守恒、旋转对称导致角动量守恒、时间反演对称导致能量守恒。

“对称性破缺”可以粗略理解为“原来具有较高对称性的系统,出现不对称因素,其对称程度自发降低的现象”。系统的状态如果要在某一个维度上保持定态,就必须始终与支配它的运动规律具有相同的对称性。

涌现

许多小实体通过相互作用产生了大实体(整体),而这个大实体展现了组成它的小实体所不具有的特性。

复杂现象的涌现在两种情况下有可能出现:一是当基本的物理对称被打破时;二是当选择特定的基态来执行机械工作和存储适应性信息时。

相变

物质的状态在物理学中被称为“相”,如水的液态-气态、磁铁的磁态等。物质从一种相转变到另一种相的过程就是“相变”。

物理学中,我们通常用序参量(orderparameter)来描述物质的状态,因此相变也可以被认为是序参量的改变。

【时间轴】

04:07 高中和老师签了“对赌协议”,然后就去自学大学课程

12:59 这个世界上好像没有物理、化学、生物之分

16:58 理论物理学家都是比喻大师

23:20 凝聚态物理的圣经:more is different

32:01 脑子不够用的时候怎么办?

39:19 科研之路就像是在拼一张高维拼图

41:36 想用理论物理的方法研究人造子宫

57:39  56岁女性的乳腺组织,像枯木,还是像珊瑚?

【本期节目使用的音乐】

本期嘉宾推荐:

片头曲 seventeen《青春赞歌》

片尾曲 巴赫《啊!咖啡真好喝!》

【本期主播】

红总:传播学博士,一个留学咨询师

海云:文化研究博士,一个做媒体的

【制作团队】

·制作人:响子、Daytun

·出品人:红总

【出品方】

上海杭苇教育科技有限公司

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