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319 我帶你飛

更新時間:2021-12-02  作者:一桶布丁
科技之錘 319 我帶你飛
數學跟物理之間其實關系非常深,比如兩門學科都是非常古老的學科,一般來說優秀的物理學家往往也是極為優秀的數學家,比如牛頓,比如愛因斯坦,原因自然也很簡單,物理研究本就是以數學為基礎的,不懂數學靠想象去研究物理的那都是扯淡。

但在具體研究上,尤其是現代科學的研究上,兩者的研究方式其實不盡相同。原因也很簡單,數學發展到今天,許多分支已經是考驗天才們的抽象思維能力,而物理至始至終都是一門研究自然現象的學科。簡單來說研究數學,只需要一個本子一支筆,就能構建出一個天馬行空的世界。

代數拓撲、代數幾何、代數數論、范疇學等等,其實已經不止是“數”的學問,而是關系和結構的抽象研究。

但物理是要研究具體的東西,不管是經典物理、量子物理、天體力學又或者凝聚態物理,不管是哪個方向,物理學的終極目標從來沒變,那便是研究物質世界的一切運動規律,找到那些千奇百怪自然現象背后的本質原因。

所以很多時候物理學家們先是觀察到某種自然界的現象,然后開始探詢這種現象出現的原因,找出其中的規律,并使用數學工具來描述其研究成果,同時使用數學將其定量化。

比如牛頓觀察到了力的作用,創造性的提出了萬有引力理論,但這還不夠,因為文字無法精確的表述這一理論,于是這位天才人物又創造性發明了讓無數學子頭疼的微積分來精確描述這一理論;又比如麥克斯韋發明了場形態物質——電磁波跟光波,后人引入了數學上的纖維叢理論來精確描述;再到愛因斯坦提出廣義相對論,并發現了引力波,這個時候又需要黎曼幾何來讓人們認識到廣義相對論的正確性。

到最后物理學的烏云之一,量子物理橫空出世,這個時候科學家又發現,量子物理是可以建立在線性代數之上的。換句話說如果真的想要深入理解量子物理,首先要過線性代數這一關,因為當你翻開那些量子物理的教科書就會發現經常會出現數學上的各種矩陣以及數學物理方程,而不是簡單的告訴你雙縫干涉實驗有多反直覺,量子糾纏又是多么神奇的現象,那是科普,不是科學。

就這樣,每次物理學上的重大革命,都有新的數學理論加入進來,兩者因此而密不可分。

好在對于寧為來說,當他腦子里浮現出物理學三個字的時候,數學肯定已經不是阻礙他研究的門檻了。而且從理論上來說,他比任何人都有資格去探索物理學的真相。

即便現在物理學同樣已經發展到一個極高的層級,各個領域已經走上細分的道路,但最主流的研究方向無非還是兩個大類,宏觀跟微觀。當然從現在的發展態勢來說,微觀層面更被重視,尤其是量子信息跟多量子比特糾纏,因為在多體量子糾纏這一塊甚至還沒有一套完整的數學理論能夠描述,乃至于命名。

從這一點上看,谷歌曾經直接宣布自家的量子計算機已經領先于世界并掌握了量子霸權多少是有些有待商榷的。

當然對于物理學家最大的宏愿依然是建立大一統理論,將所有影響自然界的四種基本力統一,即強力、弱力、電磁力跟萬有引力,并建立一個標準模型,用于解釋宇宙間所有基本粒子跟其相互作用力。

顯然這個目標還很遠,甚至到底有沒有這么一個基本理論還是未知數。因為哪怕是現代物理已經發展到讓許多人望而生畏的地步,其實萬有引力的本質還是模糊不清的,不管是愛因斯坦的引力波理論還是預測中但還沒發現的引力子似乎都不足以讓所有人都信服。

很復雜的課題。

但寧為覺得如果他想要正兒八經的了解這個不等式的意義,還需要研究這個復雜的課題。毫無疑問這條路大概率是正確的,因為在另一個平行宇宙,這個不等式本就是一位華夏量子物理學家提出的,并被命名為馬振華不等式。

當然,別看這個不等式非常簡單,如果以現在人們對量子力學的理解,要將這個不等式說清楚,并形成一篇論文的話,大概需要上千頁的內容。

對于寧為來說,他只是在用一個數學家的目光審視這個不等式,并通過一些數學上的邏輯判斷,他應該從哪里著手分析這個不等式,并想辦法解決掉。

然后腦海里再次浮現出量子物理。

嗯,挺好,說起來寧為對量子物理是有基本了解的,這些了解得益于他在江大的時候去圖書館租了一本量子物理發展史……并在大腦里出現過一次頭腦風暴,像是以旁觀者的身份經歷了宇宙的變遷,看到了微觀層面宏偉而神奇的景色。

不過寧為覺得自己的直覺很有道理,事實上微觀層面其實是很有意思的。比如曾經科學家認為已經不可分的原子,經過科學發展尤其是觀察微觀層面的設備進步,才知道原來原子并不是粒子的最小單位,原子還包含原子核跟核外電子,同時原子核又是由質子跟中子構成。

當那時的科學家認為質子是不可再分的基本粒子時,大型粒子對撞機出現了,發現原來質子也是可以再分的,由夸克跟膠子組成。

當這些概念出現在寧為的腦海他已經腦補出了微觀世界粒子的運動圖,如果從人類的角度來看,粒子的運動軌跡是無法完全確定的,只能用概率來表達,但也許在微觀層面,讓將時間減慢,減慢,再減慢,減慢到普朗克時間為單位來觀察,那個時候微觀世界呈現出的動態畫面會不會跟現在人類觀察宇宙差不多呢?

門外漢的臆想持續了大概三秒鐘,寧為便開口對百無聊賴的在電腦屏幕上賣萌的三月說道:“幫我整理出一套公認量子力學的知識體系,最初學習需要看哪些書,再到各個分支研究的理論叢書,再到最前沿的有價值的論文,都幫我整理出來,看來我需要重新學習一遍了。”

整理資料這一塊無疑是三月最擅長的方向,這一點寧為都要自愧不如。

這得感謝雖然說具體研究出來的技術大家都藏得很深,但在世界物理學起碼在理論上還能保持著互通,當然這也是沒辦法的事情,理論方面的進步本就需要科學家們思維的碰撞,當然更重要的是,很多理論的提出在沒有經過驗證之前,連對錯都沒法判斷,需要大家集思廣益來研究,自然也沒那個必要藏著掖著。

當然理論一旦聯系到實踐并出了成果之后,那一般就會成為不傳之秘了,尤其是在物理學上,一般來說研究應用的物理學家比大多數研究理論的手頭要寬裕,因為應用還是比較容易出成果的;而針對理論研究的科學家來說,人生軌跡直接就是0跟1的區別,絕大多數的理論物理學家是0,一輩子默默的奉獻,甚至到死都沒幾個人知道他們的名字,只有極少數的人能成為哪個1,直接名留千史,甚至用他們的名字作為計量單位。

當然,并不是說那些0沒有意義,事實上許多時候那些0的研究給1們鋪平了道路,或者啟發了他們的靈感。這也是理論物理學界其實容不下太多人的原因,吃天賦太狠了……

尤其是物理的學習還存在其特殊性,那就是要想入門太容易了,尤其是高中物理學起來還特別有意思,很容易便能讓人入坑。比如學習了高中物理了解了一些基本數學知識之后,就能很輕松的明白為什么以同樣速度運行的大貨車就是比小汽車更難被剎停,也能很輕松的掌握為什么一個燈可以用兩個開關來進行控制。

更別提初高中時代的物理知識還涉及到許多有趣的實驗,只要了解其中的原理,花費點小心思做出來,無異于自己手動做出的小玩具,還是那種很奇妙且反直覺的東西,很容易變讓人沉溺于探索這些新奇的領域,比如初、高中時去的科學館,就有許多利用簡單物理知識...

理知識制備,但特別奇特的設備,比如自制的留聲機。

但到了大學就完全不一樣了,大學開始研究的物理生活中基本上都是不可見的,取而代之的是許多繁瑣的公式,甚至讓人以為高中物理跟大學物理學得完全就不是同一個科目,這時考驗的就是抽象能力了。

三月在進行檢索的時候,寧為便已經在腦海中將高中時學習的物理知識在腦海中過了一遍,而且還是非常生動的過了一遍。光、大氣、電、電磁……

重新投入一個全新的研究跟學習,讓寧為感覺有些興奮。對于他而言,這屬于一個全新的開始。而且是在人工智能輔助下的開始。

三月也展現出了它的能力,就在寧為在腦海中重新系統的梳理了一遍物理知識之后,三月也已經按照他的需求將物理學需要學習的教材整理成了一個目錄。

寧為點開了目錄,安排得非常詳細《普通物理》課程,包含了基本的力學、熱學、電磁學、光學跟近代物理發展史,然后是一系列粒子物理學的發展歷程,研究完粒子物理之后,才到了他需要學習的量子物理,給出的參考書只有《量子力學導論》、《量子力學原理》兩本,隨后就是大量的講座跟論文了,寧為看了看他需要了解的論文目錄,三月給他推薦了386篇……

“這些論文是以什么原則給我推薦的?”寧為問了句。

這個問題很有必要,因為寧為很清楚即便以三月的能力,也不可能在如此短時間內將接近400篇論文都同時瀏覽一遍,并確定這些論文的價值。

但很快三月便給出了有理有據的答案:“喵……這是取自近十年內全球量子物理學排名前五十的院校優秀碩、博士論文中引用次數排名。”

這個答案非常有說服力。

雖然他的博士論文審核有些草率,但絕大多數博士在博士研究階段不管水再多的小論文其實都不會比大論文更受重視,尤其是對于名校來說,大論文一般采用雙盲評審,即便在國內規定也越來越嚴,比如很多博士點已經開始禁止在畢業論文中列出曾經發表小論文,甚至期刊跟會議名稱。

這其實也因為博士畢業論文對于許多正經博士來說也是一生中最重要的代表作之一,畢竟發期刊的論文如果沒寫好還能改,但博士論文通過了就蓋棺定論了,沒有重新再拿回來寫一次的機會,而且許多初入該領域的研究生都會首先拜讀前人留下的博士論文來進入這個領域,所以名校那些正經博士生們一般來說對于畢業論文的重視程度更高。

做引用的時候自然也會再三考據,肯定不會用一些不入流期刊上沒有質量可言的研究結論。所以這個篩選機制無疑是極為科學的。

“那行吧,你去吧。”寧為沖著三月揮了揮手,然后隨手拿過一張紙,將需要的書目直接抄寫了下來,站起身,走出辦公室,正好看到踏著星光而來的江同學,臉上不自覺的浮現出一個笑容,隨手將需要的書目內容塞進靠在墻邊的柳唯手中,然后迎了過去。

“今天復習得怎么樣?”寧為問了句。

“呼……剛剛終于把西方微觀經濟學習題集做完了。”江同學長長的出了口氣,然后綻現出歡欣的笑容,從這笑容就能看出燕北大學的學業壓力終究是極大的。

“嗯,這挺好啊,恭喜江同學朝著未來偉大經濟學家的地位又邁進了一步。”寧為很正式的恭祝道。

“別鬧,什么經濟學家呀,我光學那些概念都已經精疲力盡了。”江同學紅著臉說了句,抬頭看了眼寧為辦公室門口站著的柳唯,還好,柳哥正在看寧為剛剛塞給他的那張紙,有些愣神的樣子,應該沒聽到這家伙口無遮攔的話。

“你看,膚淺了吧?我跟你說經濟學這東西,你其實多背點名詞,這樣做研究的時候能忽悠人就行了。反正對未來經濟形勢的判斷無非就是兩種情況,要么錯,要么對,只要分析對那么幾回,不就是經濟學家了?萬一錯了也不要緊,反正這東西各項條件都是虛的,同樣條件得出相反結論的比比皆是,誰還會真跟你較真?”

寧為很不服氣的說道。

“還是有很多科學道理的好不好?哪里能胡亂說?今天忙完啦?”

“嗯,隨時準備回去了。”

“等等,我先幫你收拾一下辦公室,兩天沒來了,肯定又亂的不成樣子了。”

“其實也還好……好吧……那我等你。”

江同學笑著跟門邊的柳唯打了聲招呼,然后走進辦公室開始收拾,柳唯也得以揚了揚手中的稿紙,探詢的看著寧為問道:“寧教授,你這是……”

“當然就是單純的需要這些教材啊。”

“不是,我的意思是您這是要開始研究物理了?”

“嗯,你跟我說應該等等這個世界,我覺得你說得很有道理,所以我決定開始從頭研究一下物理,讓自己能重溫本科生時代的感覺,重新系統的學習一門新的知識。對了,也不知道了,已經是教授了,還能拿到本科跟碩士階段的雙學位嗎?”寧為感慨了句。

柳唯拿著那張紙,在腦子里思索了片刻,中肯的說道:“如果你只是想要一個雙學位證書的話……可能不需要這么麻煩。”

寧為站在門口看著江同學利索的將自己雜亂的案頭整理得整整齊齊,心情莫名變得很好,順嘴便解釋道:“哈哈,開玩笑的呢,柳哥,我也知道。只是你不知道,我這輩子到現在為止最大的遺憾大概就是——沒有考研考博,所以總是很懷念本科階段,當然不可能真的再去考一次,最多偶爾去串串門,聽聽課。主要還是對物理有了些興趣。最近做數學研究的確是感覺有些累了,看看物理書,就好比你沒事的時候看古龍一樣,能休息休息腦子。”

“哦……”柳唯點了點頭,表示相信了寧為的解釋,其實寧為也沒必要解釋什么。

“不是,我研究物理有什么需要擔憂的嗎?”寧為終于將目光從窈窕的身姿上挪開,看了眼柳唯問道。

“怎么說呢……”

柳唯想了想,然后說道:“看到這張紙的時候,我突然想到高中物理老師在高考前最后一節課說的一番話。他說我們學習物理學最重要的是思考,而不是單純的被書本上的理論束縛住了想象力,物理學上的理論實際上在不停的被修正的,就好像牛頓萬有引力定律就被廣義相對論所修正。所以老師希望我們未來有人如果研究物理也能成為一個修正前人理論的科學家。”

“當然,這位物理老師還說了,如果想要去修正甚至于推翻一個理論,首先一定要深入學習并理解這套理論,才能有資格對現在的理論指手畫腳,所以他寄語我們未來班上有志于研究物理學的孩子們都能成為真正的科學家而不是空想家。想到這句話,我突然覺得你看這些物理學內容,該不是想……”

寧為詫異的看向柳唯,說道:“柳哥,你這高中物理老師能說出這些話,那教學水平應該很高吧?”

柳唯點了點頭答道:“嗯,他一直是我很敬重的一位老師,事實上他對每一屆他帶過的學生都有同樣的寄語。只是很可惜,目前來說我們都讓他失望了。”

“哦,那把這些教材拿兩份來吧,給你也捎一份,咱們可以一起學習,如果你有什么不懂的,可以問我。你保護我,我帶你飛。”寧為很懂的拍了拍柳唯的肩膀說道。

“嗯?!”

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