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【轉(zhuǎn)】張雙南：和一個(gè)優(yōu)秀但迷茫的中學(xué)生的對(duì)話& L0 U# N% i% J7 a/ @% U
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昨天通過(guò)微信和一個(gè)中學(xué)生有一段對(duì)話。這個(gè)孩子顯然非常優(yōu)秀，而且彬彬有禮，但是由于還不知道科學(xué)研究是怎么一回事，以為自己找到了物理學(xué)的一個(gè)大漏洞，試圖馬上推翻量子力學(xué)，沉浸在里面不可自拔。這種情況我以前其實(shí)見(jiàn)到的很多，但是都是成年人、所謂的“民科”，沒(méi)想到中學(xué)生也會(huì)這樣，這樣下去真的會(huì)毀了這個(gè)孩子。& w1 D/ Z6 D9 P1 J% Q# L
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我于是比較耐心地和孩子做了一番對(duì)話，從孩子本人和家長(zhǎng)的反應(yīng)，看來(lái)有一點(diǎn)效果。我覺(jué)得這個(gè)對(duì)話對(duì)其他的孩子可能也有幫助，于是征得了家長(zhǎng)的同意，把對(duì)話稍微整理了一下，發(fā)出來(lái)給其他孩子和父母參考吧。/ Y& m/ v/ h7 S* y8 e
! [8 u$ X( y8 o, v- M6 H8 g5 T張雙南$ w% a. w+ c. D# p6 f7 I6 a2 [% C5 O
2016年1月12日整理完成于114路公交車(chē)上) V- b& N8 C' {0 O! H
5 [. n# x# `+ m: H6 l' C& |4 `- I文 | 張雙南（中國(guó)科學(xué)院高能物理研究所研究員）
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9 x! ^5 u3 G! }; a中學(xué)生家長(zhǎng)：張教授你好！我孩子超級(jí)熱愛(ài)物理。
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張雙南：您好！孩子多大了？7 ~! q' X" Z( P6 I
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中學(xué)生家長(zhǎng)：17歲，高二。
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d! b, j, v4 R3 [ z張雙南：就要上大學(xué)了。/ w, m- l7 _' w( X
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中學(xué)生家長(zhǎng)：對(duì)，他特別想考清華。
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張雙南：清華的物理非常好啊。" H9 V6 [( J7 o; h; s; R* ^: P( G
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中學(xué)生家長(zhǎng)：有幾個(gè)問(wèn)題能請(qǐng)教一下教授您嗎？8 X- D0 Z, T: o$ I6 k' z
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張雙南：不客氣，請(qǐng)講。
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- v) ]/ E+ U! f" J7 D中學(xué)生家長(zhǎng)：那我讓我兒子和您說(shuō)了。/ Z5 [7 U2 H* D& L& B
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中學(xué)生：張教授您好，我叫……(為了保護(hù)孩子的隱私省卻了中學(xué)生的名字)。我想問(wèn)您幾個(gè)物理體系的問(wèn)題，就是相對(duì)論和量子力學(xué)矛盾的問(wèn)題。3 E! }. p7 l/ L+ L! ] L
5 n$ I0 D- \( K5 e7 m我去北航的圖書(shū)館查了兩大物理體系的導(dǎo)論和概論以及兩大物理體系各自的延伸，我發(fā)現(xiàn)兩大物理體系殊途同歸，只是走錯(cuò)了路。
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我發(fā)現(xiàn)量子力學(xué)完全誤入歧途了，或者說(shuō)量子力學(xué)的不確定性原理和觀測(cè)者的效應(yīng)束縛了我們當(dāng)代太多人的思想。& F9 N6 L2 O" Z" l. c) v
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相對(duì)論的推導(dǎo)是以麥克斯韋的經(jīng)典電磁場(chǎng)理論為基礎(chǔ)的科學(xué)。以光速不變性原理以及運(yùn)動(dòng)學(xué)定律在一切參考系都是普適的兩大原理導(dǎo)出的。4 u6 C' }' h+ l7 v/ \
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而量子力學(xué)的波粒二象性從字面意思上理解就是不完備的，一個(gè)物質(zhì)怎么可能既是粒子又是波，從哲學(xué)上的來(lái)看這就是錯(cuò)誤的。
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既是粒子又是波只有一個(gè)可能——就是我們現(xiàn)有的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)達(dá)不到能正確認(rèn)識(shí)或理解這種現(xiàn)象。( b P2 N+ ~: n. n2 T3 L
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歷史上每一次數(shù)學(xué)體系的全新引入或者說(shuō)發(fā)現(xiàn)都伴隨著一次物理學(xué)的革命。牛頓力學(xué)、電磁場(chǎng)理論運(yùn)用了微積分，相對(duì)論運(yùn)用了黎曼幾何，量子力學(xué)運(yùn)用了矩陣和波函數(shù)。
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3 i% j; ?* A7 H$ u! y" O我覺(jué)得現(xiàn)在物理學(xué)的統(tǒng)一不在于能不能想出來(lái)，而在于能否發(fā)現(xiàn)一種全新的數(shù)學(xué)體系去幫助我們理解時(shí)空關(guān)系，玻色子，費(fèi)米子以及暗物質(zhì)暈和暗能量。
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有什么不對(duì)的請(qǐng)您指教！
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張雙南：量子力學(xué)和相對(duì)論的關(guān)系的確是沒(méi)有完全解決的問(wèn)題。但是，我們必須看到，物理學(xué)（以及其它所有自然科學(xué)學(xué)科）是實(shí)驗(yàn)推動(dòng)和引導(dǎo)的學(xué)科，不是純理性的思辨就完全可以發(fā)展的。* }0 G0 U9 E4 h; G0 C
+ j, {5 n9 t, J$ C如何解決量子力學(xué)和廣義相對(duì)論的關(guān)系問(wèn)題，既需要理論研究也需要實(shí)驗(yàn)研究。尋找合適的數(shù)學(xué)工具是理論研究的一個(gè)方面，但是不是唯一的方面，也不一定是最重要的。: j9 R9 q5 C8 Z
0 r! h; h; |. R但是無(wú)論如何，最重要的是需要全面和徹底地理解量子力學(xué)和廣義相對(duì)論，因此需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)在更高的精度上檢驗(yàn)這兩個(gè)理論的預(yù)言。
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理論的研究，既需要深刻理解這兩個(gè)理論體系的關(guān)系，也需要尋找新的數(shù)學(xué)工具。目前這兩個(gè)方面做的人都很多，進(jìn)展也很快。" Z; a6 P1 X- C; ]( O
4 G6 w9 s5 V4 W" M+ b7 J你如果有志于研究量子力學(xué)和廣義相對(duì)論，只能在已有的理論和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，做很深入的理論研究和更加精細(xì)的實(shí)驗(yàn)研究，沒(méi)有任何捷徑。
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如果我要是給學(xué)生建議的話，我只能建議學(xué)生首先牢固地掌握數(shù)學(xué)和物理的基礎(chǔ)知識(shí)，只有這樣才有可能進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域。" X9 K( t, ~$ B4 A: s
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順便說(shuō)一下，牛頓的確需要發(fā)明微積分才能夠把他的科學(xué)思想變成可以進(jìn)行運(yùn)算的科學(xué)理論。但是廣義相對(duì)論需要的黎曼幾何并不需要愛(ài)因斯坦去發(fā)明，因?yàn)槔杪鼛缀卧缇驮谀抢锪?。同樣，量子力學(xué)依賴的數(shù)學(xué)工具當(dāng)時(shí)也已經(jīng)成熟。廣義相對(duì)論和量子力學(xué)的建立并不是由于數(shù)學(xué)革命，而是由于物理學(xué)家們選擇了已有的數(shù)學(xué)理論。- o4 m0 `8 f- F
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' m! m# e: T8 a# k h5 ]中學(xué)生：謝謝您，我想我明白接下來(lái)該如何去做了。+ f- n& i2 U+ G* X' ?& p
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張雙南：我再補(bǔ)充一句吧，有一類(lèi)人被成為“民科”，也就是雖然非常熱愛(ài)科學(xué)，但是沒(méi)有牢固地掌握基礎(chǔ)科學(xué)知識(shí)，也沒(méi)有經(jīng)受?chē)?yán)格和系統(tǒng)的科學(xué)研究的訓(xùn)練，卻試圖解決科學(xué)的重大問(wèn)題，大部分情況下是試圖推翻相對(duì)論或者量子力學(xué)，因?yàn)檫@兩個(gè)理論非常不“直觀”而且違反“哲學(xué)”。這些“民科”往往投入大量的精力甚至財(cái)力搞他們所謂的“科學(xué)研究”，但是一律是一事無(wú)成，都是在浪費(fèi)他們寶貴的生命。我見(jiàn)過(guò)很多這樣的“民科”，我特別希望像你這樣有前途的年輕人不要成為這樣的人。$ e/ ^; B6 z, B0 D" K& M* w
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( f0 }. E, C' X) [! K8 R中學(xué)生：我覺(jué)得我們少數(shù)這些有理想有抱負(fù)的孩子，到底該看什么類(lèi)的基礎(chǔ)物理書(shū)和基礎(chǔ)數(shù)學(xué)書(shū)？普物和高數(shù)看完后應(yīng)該看什么？我一直想看朗道十卷，我現(xiàn)在可以看嗎？費(fèi)曼物理學(xué)講義可以嗎？
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張雙南：我現(xiàn)在不建議你花太多時(shí)間學(xué)習(xí)大學(xué)的課程，目前的關(guān)鍵是考上最好的大學(xué)，給你一個(gè)今后做科學(xué)研究的機(jī)會(huì)！* e1 H7 f x0 u( k6 l
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中學(xué)生：為什么呢？我好幾個(gè)廈門(mén)大學(xué)的朋友在高二就一直在自學(xué)，大學(xué)后直接出國(guó)，為什么我不可以像他們那樣呢？我不是向往國(guó)外生活而是覺(jué)得國(guó)外的研究氛圍更好。國(guó)內(nèi)研究氛圍雖然不錯(cuò)，但是功利性太強(qiáng)。
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- P. t# S* X+ Z* z% S- b% q張雙南：進(jìn)最好的大學(xué)可以接受最好的教育，打下最扎實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)可以和一流的學(xué)者進(jìn)行面對(duì)面的交流，知道怎么做科學(xué)研究。
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! L. A$ V# g0 f6 S$ C% F如果能夠去國(guó)外一流的大學(xué)當(dāng)然也很好！就本科教育而言，國(guó)內(nèi)一流大學(xué)的教育也是不錯(cuò)的。' V' s- P; u6 c' D! O
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% y3 T5 S! j; N& c/ O' Z' g0 G$ z中學(xué)生：我一直認(rèn)為學(xué)習(xí)是自己的事，別人無(wú)論如何說(shuō)、如何學(xué)、如何做都是別人的事，做好自己分內(nèi)的事最重要。我覺(jué)得我現(xiàn)在對(duì)量子物理（的思考）已經(jīng)進(jìn)入瓶頸了，我再怎么學(xué)也不能使自己的認(rèn)識(shí)加深。我會(huì)考物理十分鐘做完了，兩道題沒(méi)寫(xiě)，不是不會(huì)而是不想考滿分。我會(huì)考四門(mén)都能拿Ａ。 {, l( t+ g% r
0 ]% G6 Q7 S5 s0 f9 M) V我現(xiàn)在該怎么做，教授？學(xué)習(xí)什么知識(shí)呢？
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張雙南：你如果功課完全沒(méi)有問(wèn)題，讀一下費(fèi)曼物理學(xué)講義也是不錯(cuò)的，但是朗道的書(shū)還是先不要碰，上大學(xué)之后再說(shuō)吧。. Y' s7 U- t0 ?, M
3 r: l+ Z, A: S% K: Z: \4 [; t我認(rèn)識(shí)的量子力學(xué)現(xiàn)在開(kāi)始進(jìn)入了黃金時(shí)期，無(wú)論對(duì)科學(xué)發(fā)展還是技術(shù)應(yīng)用都十分有發(fā)展前途。
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3 @1 u$ } [7 y O: k- L中學(xué)生：嗯，我也是這樣理解的。3 C( A( _# [7 X b5 }; F* ]+ ]1 E
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現(xiàn)在二十一世紀(jì)要技術(shù)有技術(shù)，要理論有理論，要實(shí)驗(yàn)也有實(shí)驗(yàn)，我們?yōu)槭裁催€是融合不了相對(duì)論和量子力學(xué)？
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張雙南：融合不了相對(duì)論和量子力學(xué)的關(guān)鍵還是實(shí)驗(yàn)上沒(méi)有找到這兩個(gè)理論預(yù)言的任何錯(cuò)誤，所以還無(wú)法超越。" F: h( Q8 f; z# g' g+ g& F
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中學(xué)生：量子場(chǎng)論的提出不是為了逐步融合相對(duì)論的引力相互作用微觀表現(xiàn)形式，和量子力學(xué)電磁弱相互作用與強(qiáng)相互作用的微觀表現(xiàn)形式嗎？只是引力太小了，質(zhì)量小的話，微觀表現(xiàn)形式上力的大小也非常小。而電弱相互作用與強(qiáng)相互作用融合的問(wèn)題不就是微觀無(wú)法共性嗎？我有好多好多疑問(wèn)。我該怎么做，看什么專(zhuān)業(yè)性特強(qiáng)的物理和數(shù)學(xué)書(shū)呢？
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8 q* N4 N8 R( t6 a+ E% l張雙南：在你全面學(xué)習(xí)了量子力學(xué)（也包括量子場(chǎng)論）和廣義相對(duì)論之前，是無(wú)法和你討論這些問(wèn)題的，你的這些疑問(wèn)只能帶進(jìn)大學(xué)，等學(xué)完了這些基礎(chǔ)課之后就明白了。
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我的意見(jiàn)是，你現(xiàn)在不需要看專(zhuān)業(yè)性特強(qiáng)的物理和數(shù)學(xué)書(shū)，這些你在大學(xué)會(huì)學(xué)到的。
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% S! i" \! Y7 v9 I! |& M$ K中學(xué)生：我現(xiàn)在該看什么書(shū)只需要您告訴我兩三本書(shū)的名字，我會(huì)自己找書(shū)和論文的。4 L$ Z& R2 {; q6 O+ l" Q
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u' f7 ^5 _7 L2 L1 V; [: }張雙南：我不愿意做這樣的推薦，不希望你把時(shí)間浪費(fèi)在不必要的事情上。
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中學(xué)生：我想去國(guó)家圖書(shū)館查詢一下這方面的論文。您說(shuō)呢？
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. @( d/ H! k* Q3 {- p* S8 _張雙南：等你上大學(xué)之后，你就會(huì)知道，物理研究的世界比你想象得要豐富得多，現(xiàn)在不要把自己陷在牛角尖里面。* U. M$ {, K; S( I c2 ^
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4 f G7 M. I! d4 L! ~中學(xué)生：謝謝您，您的話對(duì)我有特別大的啟示和啟發(fā)，為我今后的物理夢(mèng)打下了一個(gè)良好的基礎(chǔ)，我明白該做什么了，謝謝您，教授，我也要成為一位像您一樣受人尊敬的大物理學(xué)家。
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中學(xué)生家長(zhǎng)：張教授，非常感謝你，今天和孩子說(shuō)的，比我們家人說(shuō)一萬(wàn)句都管用，孩子爸都感動(dòng)的哭了！
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發(fā)表于 2016-1-14 15:43:32
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