319 我带你飞
数学跟物理之间其实关系非常深,比如两门学科都是非常古老的学科,一般来说优秀的物理学家往往也是极为优秀的数学家,比如牛顿,比如爱因斯坦,原因自然也很简单,物理研究本就是以数学为基础的,不懂数学靠想象去研究物理的那都是扯淡。
但在具体研究上,尤其是现代科学的研究上,两者的研究方式其实不尽相同。原因也很简单,数学发展到今天,许多分支已经是考验天才们的抽象思维能力,而物理至始至终都是一门研究自然现象的学科。简单来说研究数学,只需要一个本子一支笔,就能构建出一个天马行空的世界。
代数拓扑、代数几何、代数数论、范畴学等等,其实已经不止是“数”的学问,而是关系和结构的抽象研究。
但物理是要研究具体的东西,不管是经典物理、量子物理、天体力学又或者凝聚态物理,不管是哪个方向,物理学的终极目标从来没变,那便是研究物质世界的一切运动规律,找到那些千奇百怪自然现象背后的本质原因。
所以很多时候物理学家们先是观察到某种自然界的现象,然后开始探询这种现象出现的原因,找出其中的规律,并使用数学工具来描述其研究成果,同时使用数学将其定量化。
比如牛顿观察到了力的作用,创造性的提出了万有引力理论,但这还不够,因为文字无法精确的表述这一理论,于是这位天才人物又创造性发明了让无数学子头疼的微积分来精确描述这一理论;又比如麦克斯韦发明了场形态物质——电磁波跟光波,后人引入了数学上的纤维丛理论来精确描述;再到爱因斯坦提出广义相对论,并发现了引力波,这个时候又需要黎曼几何来让人们认识到广义相对论的正确性。
到最后物理学的乌云之一,量子物理横空出世,这个时候科学家又发现,量子物理是可以建立在线性代数之上的。换句话说如果真的想要深入理解量子物理,首先要过线性代数这一关,因为当你翻开那些量子物理的教科书就会发现经常会出现数学上的各种矩阵以及数学物理方程,而不是简单的告诉你双缝干涉实验有多反直觉,量子纠缠又是多么神奇的现象,那是科普,不是科学。
就这样,每次物理学上的重大革命,都有新的数学理论加入进来,两者因此而密不可分。
好在对于宁为来说,当他脑子里浮现出物理学三个字的时候,数学肯定已经不是阻碍他研究的门槛了。而且从理论上来说,他比任何人都有资格去探索物理学的真相。
即便现在物理学同样已经发展到一个极高的层级,各个领域已经走上细分的道路,但最主流的研究方向无非还是两个大类,宏观跟微观。当然从现在的发展态势来说,微观层面更被重视,尤其是量子信息跟多量子比特纠缠,因为在多体量子纠缠这一块甚至还没有一套完整的数学理论能够描述,乃至于命名。
从这一点上看,谷歌曾经直接宣布自家的量子计算机已经领先于世界并掌握了量子霸权多少是有些有待商榷的。
当然对于物理学家最大的宏愿依然是建立大一统理论,将所有影响自然界的四种基本力统一,即强力、弱力、电磁力跟万有引力,并建立一个标准模型,用于解释宇宙间所有基本粒子跟其相互作用力。
显然这个目标还很远,甚至到底有没有这么一个基本理论还是未知数。因为哪怕是现代物理已经发展到让许多人望而生畏的地步,其实万有引力的本质还是模糊不清的,不管是爱因斯坦的引力波理论还是预测中但还没发现的引力子似乎都不足以让所有人都信服。
很复杂的课题。
但宁为觉得如果他想要正儿八经的了解这个不等式的意义,还需要研究这个复杂的课题。毫无疑问这条路大概率是正确的,因为在另一个平行宇宙,这个不等式本就是一位华夏量子物理学家提出的,并被命名为马振华不等式。
当然,别看这个不等式非常简单,如果以现在人们对量子力学的理解,要将这个不等式说清楚,并形成一篇论文的话,大概需要上千页的内容。
对于宁为来说,他只是在用一个数学家的目光审视这个不等式,并通过一些数学上的逻辑判断,他应该从哪里着手分析这个不等式,并想办法解决掉。
然后脑海里再次浮现出量子物理。
嗯,挺好,说起来宁为对量子物理是有基本了解的,这些了解得益于他在江大的时候去图书馆租了一本量子物理发展史……并在大脑里出现过一次头脑风暴,像是以旁观者的身份经历了宇宙的变迁,看到了微观层面宏伟而神奇的景色。
不过宁为觉得自己的直觉很有道理,事实上微观层面其实是很有意思的。比如曾经科学家认为已经不可分的原子,经过科学发展尤其是观察微观层面的设备进步,才知道原来原子并不是粒子的最小单位,原子还包含原子核跟核外电子,同时原子核又是由质子跟中子构成。
当那时的科学家认为质子是不可再分的基本粒子时,大型粒子对撞机出现了,发现原来质子也是可以再分的,由夸克跟胶子组成。
当这些概念出现在宁为的脑海他已经脑补出了微观世界粒子的运动图,如果从人类的角度来看,粒子的运动轨迹是无法完全确定的,只能用概率来表达,但也许在微观层面,让将时间减慢,减慢,再减慢,减慢到普朗克时间为单位来观察,那个时候微观世界呈现出的动态画面会不会跟现在人类观察宇宙差不多呢?
门外汉的臆想持续了大概三秒钟,宁为便开口对百无聊赖的在电脑屏幕上卖萌的三月说道:“帮我整理出一套公认量子力学的知识体系,最初学习需要看哪些书,再到各个分支研究的理论丛书,再到最前沿的有价值的论文,都帮我整理出来,看来我需要重新学习一遍了。”
整理资料这一块无疑是三月最擅长的方向,这一点宁为都要自愧不如。
这得感谢虽然说具体研究出来的技术大家都藏得很深,但在世界物理学起码在理论上还能保持着互通,当然这也是没办法的事情,理论方面的进步本就需要科学家们思维的碰撞,当然更重要的是,很多理论的提出在没有经过验证之前,连对错都没法判断,需要大家集思广益来研究,自然也没那个必要藏着掖着。
当然理论一旦联系到实践并出了成果之后,那一般就会成为不传之秘了,尤其是在物理学上,一般来说研究应用的物理学家比大多数研究理论的手头要宽裕,因为应用还是比较容易出成果的;而针对理论研究的科学家来说,人生轨迹直接就是0跟1的区别,绝大多数的理论物理学家是0,一辈子默默的奉献,甚至到死都没几个人知道他们的名字,只有极少数的人能成为哪个1,直接名留千史,甚至用他们的名字作为计量单位。
当然,并不是说那些0没有意义,事实上许多时候那些0的研究给1们铺平了道路,或者启发了他们的灵感。这也是理论物理学界其实容不下太多人的原因,吃天赋太狠了……
尤其是物理的学习还存在其特殊性,那就是要想入门太容易了,尤其是高中物理学起来还特别有意思,很容易便能让人入坑。比如学习了高中物理了解了一些基本数学知识之后,就能很轻松的明白为什么以同样速度运行的大货车就是比小汽车更难被刹停,也能很轻松的掌握为什么一个灯可以用两个开关来进行控制。
更别提初高中时代的物理知识还涉及到许多有趣的实验,只要了解其中的原理,花费点小心思做出来,无异于自己手动做出的小玩具,还是那种很奇妙且反直觉的东西,很容易变让人沉溺于探索这些新奇的领域,比如初、高中时去的科学馆,就有许多利用简单物理知识制备,但特别奇特的设备,比如自制的留声机。
但到了大学就完全不一样了,大学开始研究的物理生活中基本上都是不可见的,取而代之的是许多繁琐的公式,甚至让人以为高中物理跟大学物理学得完全就不是同一个科目,这时考验的就是抽象能力了。
三月在进行检索的时候,宁为便已经在脑海中将高中时学习的物理知识在脑海中过了一遍,而且还是非常生动的过了一遍。光、大气、电、电磁……
重新投入一个全新的研究跟学习,让宁为感觉有些兴奋。对于他而言,这属于一个全新的开始。而且是在人工智能辅助下的开始。
三月也展现出了它的能力,就在宁为在脑海中重新系统的梳理了一遍物理知识之后,三月也已经按照他的需求将物理学需要学习的教材整理成了一个目录。
宁为点开了目录,安排得非常详细《普通物理》课程,包含了基本的力学、热学、电磁学、光学跟近代物理发展史,然后是一系列粒子物理学的发展历程,研究完粒子物理之后,才到了他需要学习的量子物理,给出的参考书只有《量子力学导论》、《量子力学原理》两本,随后就是大量的讲座跟论文了,宁为看了看他需要了解的论文目录,三月给他推荐了386篇……
“这些论文是以什么原则给我推荐的?”宁为问了句。
这个问题很有必要,因为宁为很清楚即便以三月的能力,也不可能在如此短时间内将接近400篇论文都同时浏览一遍,并确定这些论文的价值。
但很快三月便给出了有理有据的答案:“喵……这是取自近十年内全球量子物理学排名前五十的院校优秀硕、博士论文中引用次数排名。”
这个答案非常有说服力。
虽然他的博士论文审核有些草率,但绝大多数博士在博士研究阶段不管水再多的小论文其实都不会比大论文更受重视,尤其是对于名校来说,大论文一般采用双盲评审,即便在国内规定也越来越严,比如很多博士点已经开始禁止在毕业论文中列出曾经发表小论文,甚至期刊跟会议名称。
这其实也因为博士毕业论文对于许多正经博士来说也是一生中最重要的代表作之一,毕竟发期刊的论文如果没写好还能改,但博士论文通过了就盖棺定论了,没有重新再拿回来写一次的机会,而且许多初入该领域的研究生都会首先拜读前人留下的博士论文来进入这个领域,所以名校那些正经博士生们一般来说对于毕业论文的重视程度更高。
做引用的时候自然也会再三考据,肯定不会用一些不入流期刊上没有质量可言的研究结论。所以这个筛选机制无疑是极为科学的。
“那行吧,你去吧。”宁为冲着三月挥了挥手,然后随手拿过一张纸,将需要的书目直接抄写了下来,站起身,走出办公室,正好看到踏着星光而来的江同学,脸上不自觉的浮现出一个笑容,随手将需要的书目内容塞进靠在墙边的柳唯手中,然后迎了过去。
“今天复习得怎么样?”宁为问了句。
“呼……刚刚终于把西方微观经济学习题集做完了。”江同学长长的出了口气,然后绽现出欢欣的笑容,从这笑容就能看出燕北大学的学业压力终究是极大的。
“嗯,这挺好啊,恭喜江同学朝着未来伟大经济学家的地位又迈进了一步。”宁为很正式的恭祝道。
“别闹,什么经济学家呀,我光学那些概念都已经精疲力尽了。”江同学红着脸说了句,抬头看了眼宁为办公室门口站着的柳唯,还好,柳哥正在看宁为刚刚塞给他的那张纸,有些愣神的样子,应该没听到这家伙口无遮拦的话。
“你看,肤浅了吧?我跟你说经济学这东西,你其实多背点名词,这样做研究的时候能忽悠人就行了。反正对未来经济形势的判断无非就是两种情况,要么错,要么对,只要分析对那么几回,不就是经济学家了?万一错了也不要紧,反正这东西各项条件都是虚的,同样条件得出相反结论的比比皆是,谁还会真跟你较真?”
宁为很不服气的说道。
“还是有很多科学道理的好不好?哪里能胡乱说?今天忙完啦?”
“嗯,随时准备回去了。”
“等等,我先帮你收拾一下办公室,两天没来了,肯定又乱的不成样子了。”
“其实也还好……好吧……那我等你。”
江同学笑着跟门边的柳唯打了声招呼,然后走进办公室开始收拾,柳唯也得以扬了扬手中的稿纸,探询的看着宁为问道:“宁教授,你这是……”
“当然就是单纯的需要这些教材啊。”
“不是,我的意思是您这是要开始研究物理了?”
“嗯,你跟我说应该等等这个世界,我觉得你说得很有道理,所以我决定开始从头研究一下物理,让自己能重温本科生时代的感觉,重新系统的学习一门新的知识。对了,也不知道了,已经是教授了,还能拿到本科跟硕士阶段的双学位吗?”宁为感慨了句。
柳唯拿着那张纸,在脑子里思索了片刻,中肯的说道:“如果你只是想要一个双学位证书的话……可能不需要这么麻烦。”
宁为站在门口看着江同学利索的将自己杂乱的案头整理得整整齐齐,心情莫名变得很好,顺嘴便解释道:“哈哈,开玩笑的呢,柳哥,我也知道。只是你不知道,我这辈子到现在为止最大的遗憾大概就是——没有考研考博,所以总是很怀念本科阶段,当然不可能真的再去考一次,最多偶尔去串串门,听听课。主要还是对物理有了些兴趣。最近做数学研究的确是感觉有些累了,看看物理书,就好比你没事的时候看古龙一样,能休息休息脑子。”
“哦……”柳唯点了点头,表示相信了宁为的解释,其实宁为也没必要解释什么。
“不是,我研究物理有什么需要担忧的吗?”宁为终于将目光从窈窕的身姿上挪开,看了眼柳唯问道。
“怎么说呢……”
柳唯想了想,然后说道:“看到这张纸的时候,我突然想到高中物理老师在高考前最后一节课说的一番话。他说我们学习物理学最重要的是思考,而不是单纯的被书本上的理论束缚住了想象力,物理学上的理论实际上在不停的被修正的,就好像牛顿万有引力定律就被广义相对论所修正。所以老师希望我们未来有人如果研究物理也能成为一个修正前人理论的科学家。”
“当然,这位物理老师还说了,如果想要去修正甚至于推翻一个理论,首先一定要深入学习并理解这套理论,才能有资格对现在的理论指手画脚,所以他寄语我们未来班上有志于研究物理学的孩子们都能成为真正的科学家而不是空想家。想到这句话,我突然觉得你看这些物理学内容,该不是想……”
宁为诧异的看向柳唯,说道:“柳哥,你这高中物理老师能说出这些话,那教学水平应该很高吧?”
柳唯点了点头答道:“嗯,他一直是我很敬重的一位老师,事实上他对每一届他带过的学生都有同样的寄语。只是很可惜,目前来说我们都让他失望了。”
“哦,那把这些教材拿两份来吧,给你也捎一份,咱们可以一起学习,如果你有什么不懂的,可以问我。你保护我,我带你飞。”宁为很懂的拍了拍柳唯的肩膀说道。
“嗯?!”
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