科技之錘!
數學跟物理之間其實關係非常深,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儘相同。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,隻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、範疇學等等,其實已經不止是“數”的學問,而是關係和結構的抽象研究。
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後的本質原因。
所以很多時候物理學家們先是觀察到某種自然界的現象,然後開始探詢這種現象出現的原因,找出其中的規律,並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,於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,後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,並發現了引力波,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。
到最後物理學的烏雲之一,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乾涉實驗有多反直覺,量子糾纏又是多麼神奇的現象,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。
好在對於寧為來說,當他腦子裡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,微觀層麵更被重視,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,乃至於命名。
從這一點上看,穀歌曾經直接宣布自家的量子計算機已經領先於世界並掌握了量子霸權多少是有些有待商榷的。
當然對於物理學家最大的宏願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,並建立一個標準模型,用於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,甚至到底有沒有這麼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。
很複雜的課題。
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,還需要研究這個複雜的課題。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,並被命名為馬振華不等式。
當然,彆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,並形成一篇論文的話,大概需要上千頁的內容。
對於寧為來說,他隻是在用一個數學家的目光審視這個不等式,並通過一些數學上的邏輯判斷,他應該從哪裡著手分析這個不等式,並想辦法解決掉。
然後腦海裡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,這些了解得益於他在江大的時候去圖書館租了一本量子物理發展史……並在大腦裡出現過一次頭腦風暴,像是以旁觀者的身份經曆了宇宙的變遷,看到了微觀層麵宏偉而神奇的景色。
不過寧為覺得自己的直覺很有道理,事實上微觀層麵其實是很有意思的。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麵的設備進步,才知道原來原子並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,由誇克跟膠子組成。
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,隻能用概率來表達,但也許在微觀層麵,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麵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係,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,理論方麵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。
當然理論一旦聯係到實踐並出了成果之後,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的區彆,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,隻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,並不是說那些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彆有意思,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後,就能很輕鬆的明白為什麼以同樣速度運行的大貨車就是比小汽車更難被刹停,也能很輕鬆的掌握為什麼一個燈可以用兩個開關來進行控製。
更彆提初高中時代的物理知識還涉及到許多有趣的實驗,隻要了解其中的原理,花費點小心思做出來,無異於自己手動做出的小玩具,還是那種很奇妙且反直覺的東西,很容易變讓人沉溺於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製備,但特彆奇特的設備,比如自製的留聲機。
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。對於他而言,這屬於一個全新的開始。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係統的梳理了一遍物理知識之後,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。