每次交大請我參加校友會,我都沒臉回去。理科畢業的我沒干過一天理科。所以,我必須寫這篇文章,不是為了證明自己多有臉,而是想說說理科有多美。
AI可以模擬出巴赫的音樂,甚至模仿得比巴赫還要巴赫,但卻無法創造出一個巴赫,巴赫的音樂與楊振寧的方程一樣,是一種澆灌,是對另一個世界的想象。
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楊振寧去世后,想寫一篇他對物理學的貢獻。但現代理論物理大廈已入云端,非物理教授以上者能窺其全貌。
每次交大請我參加校友會,我都沒臉回去。理科畢業的我沒干過一天理科。所以,我必須寫這篇文章,不是為了證明自己多有臉,而是想說說理科有多美。
理科,或者說自然科學的美,也是從愛因斯坦開始,到楊振寧,再到現代,科學家們反復提及的不是有多真實,而是有多美。探索多有趣。愛因斯坦喜歡拉莫扎特,留下一句名言“世界可以由方程式構成,也可以由音符構成”楊振寧的興趣也極其廣泛,我在參觀他老家合肥三合古鎮時,看過他的故居,從小喜歡的很多,十五年前他到三星堆博物館時,不斷問講解員各種問題,站著看了三個小時沒有坐下來休息過,那時他快90歲了。也在此時,我對博物館開始有了濃厚的興趣。在現代物理學家身上,你能感受到自然科學與藝術、人文是相通的。
回到科學的起點,科學與人文科學也相通,甚至更相通,但遠沒那么輕松愜意。
牛頓時代,科學家,哦不,那時還不叫科學家或物理學家。一般叫神學家,最多叫哲學家。牛頓以前的探索有些沉重。哥白尼,伽利略的研究冒犯了當時的天主教會。伽利略奠定了用實驗的方法去驗明真理。這在今天看來天經地義,但在當時石破天驚。真理在主教那里,在經典那里。伽利略提出的理論一直被封殺,他本人也被終身監視。但這個方法論算是給后來的探索者指明了方向。
在伽利略去世后的第二年,牛頓在英國出生了,英國跟歐陸天主教會早就分道揚鑣,所以牛頓的研究相對自由。他的三大力學定律,加上萬有引力定律基本可以解釋宏觀世界的所有現象。物理學的大廈地基就夯實在這里。
本文也從這里開始,用人話大白話說說科學理論。萬有引力的意思是兩個物體肯定存在相互吸引,只是這個引力非常小,要物體達到太陽地球這個級別,才能明顯感受到。我站在你面前雖然也有引力,但可以忽略不計。
牛頓的物理學世界是確定的,真實的,他認為空間是不動的,恒定的。就像古典時代的藝術那樣追求確定,永恒。
而牛頓只是解釋了宏觀的現象,但沒有說明原因,為什么會有引力?牛頓沒有解釋。我推一個球,球就會動,這個用牛頓力學可以描述,但為什么推它就會動,牛頓沒有解釋。
更無法解釋的是光,根據牛頓的理論,光是由一粒粒微小粒子射出去的。但從牛頓時代開始,很多實驗,光也許不是粒子,也許是一種波,就像水波那種波。由于牛頓那會兒是皇家科學院院長,德高望重,成了又一個天主教會壓制著光波理論。但他死了以后,更多實驗證明光不是粒子,光既有粒子的特性,又有波的特性,被稱為波粒二象性。這是經典物理無法解釋的。
這個時候,有一位沒錢讀書的人發現了一個神奇的現象,電線經過磁鐵會產生電流,電流也會產生磁場,這個人叫法拉第。他預感到電和磁是同一個東西。只是他沒有數學基礎,無法計算證明。法拉第的這個發現吸引到了一個讀了很多書的人,麥克斯韋,他用一組漂亮的方程式證明了不僅電磁是同一個東西,連光也是同一個東西,光波。電磁產生的力叫電磁力。物理學開始走向微觀,我們中學學的分子由原子構成,原子由原子核和電子構成,原子核由質子與中子構成······就都出來了。
這就從微觀層面解釋了為什么我推球,球會動。我摩擦桌子會產生摩擦力。這些都屬于電磁力。
而此時,重大的危機出現了,原子這么小單位的運動,并不遵循牛頓力學。還有更大的危機,如果一列車以光速行駛,在列車上面如果還有一列車也以光速行駛,按照牛頓經典物理學解釋,上面那列車應該是2倍光速。但根據麥克斯韋的電磁學理論,以及實驗結果,仍然是它仍然是光速。光速是不可超越的速度。
此時,科學需要新的理論解釋。
麥克斯韋去世那年,一個叫愛因斯坦的人出生。他的狹義相對論提出一個至今都驚世駭俗的觀點:引力其實是時空彎曲產生的結果。一個有質量有動能的物體就能產生時空彎曲。太陽在那里,把周邊的時空彎曲 ,就像一個球在沙發上讓沙發陷進去了一塊,周邊另一個球就會沿著陷進去的方向行駛。
這是一種宏觀尺度對引力的解釋。
那時,量子力學也產生了,大家熟悉的普朗克,薛定諤,費曼這些人就是量子力學的大牛。簡單說,量子力學在微觀世界里解釋了細小微粒不是運動,而是按照概率變化的點狀分布。而且有很多不確定,測不準的存在。愛因斯坦批量子力學的那句“上帝不會擲色子”就是批的概率和其他不確定。但肯定的是,現代物理世界不再是穩定的,永恒的。如同現代藝術也是光怪陸離的。
此時,微觀世界又有了兩種力:強力和弱力。強力是把質子和中子捆綁在一起的力,四個力中最強的力。弱力關乎粒子衰變,是最弱的力。
愛因斯坦想把引力,電磁力,強力,弱力四種力整合成更本質的一種力,用簡潔的方程表達,這是科學家們最享受,也是最高光的時刻,一層層破解造物主的造物密碼。
愛因斯坦失敗了,這就是楊振寧剛入行時面臨的物理世界。和愛因斯坦同在普林斯頓大學任教的楊振寧繼續探索。
楊的貢獻就是奠定了現代粒子物理學的數學基礎,在他基礎上,電磁力和弱力融合成了一種力。后來又有了夸克理論,弦理論,都是一次次的嘗試。黑洞等天文物理的發現也為理論物理的大一統提供了很多可能。
這個探索將繼續下去。
這種對根本的,永恒問題的探索,是一種只屬于人類的想象力,對造物的想象。只可能是有位格的造物主澆灌給有位格的人之靈感。AI可以在物理競賽中秒殺所有選手,但永遠無法想象這類根本問題。如同AI可以戰勝所有圍棋高手,卻無法想象出圍棋那樣的世界。AI可以模擬出巴赫的音樂,甚至模仿得比巴赫還要巴赫,但卻無法創造出一個巴赫,巴赫的音樂與楊振寧的方程一樣,是一種澆灌,是對另一個世界的想象。
同樣,AI可以設計一種精密的社會制度,但按照它設計的制度,只會通往地獄。社會的演化是一種澆灌下來的自發秩序。
對理性,對藝術,對社會的想象力和探索,才是人之為人真正的創新和不可替代的價值。這才是楊振寧留給我們的精神財富。

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