物理學家曹則賢:世界上80%的物理學家根本不懂物理

什麼是物理學？

這可能是每一個學物理的人都思考過的問題，物理學是一門能將你的境界提高到他人不能理解之層次的科學。看似深奧的背後，其蘊含的思想更是博大精深。

「其實這個世界上80％的物理學家根本不懂物理。」 近日，在北京電影學院和中國科學院大學共同舉辦的以「開物與頓悟」為主題的藝術與科學論壇上，中國科學院物理研究所研究員曹則賢給大家潑了一盆「冷水」。走進物理，見識一些真正的物理學家，或許能讓我們把求索的目光略抬高一點、放遠一點。

探索宇宙的「貪吃蛇」

物理學究竟是個什麼樣的事業？唐代詩人杜甫早就給出了答案。有詩云：「物理固自然」——物理就是關於大自然的事情。無獨有偶，在西方，物理「physics」這個英語單詞源於希臘語φυσικ??，也是「自然」的意思。

「物理學是一種自然科學，注重於研究物質、能量、空間、時間，尤其是它們各自的性質與彼此之間的相互關係。物理學是關於大自然規律的知識。更廣義地說，物理學探索分析大自然所發生的現象，以了解其規則。」曹則賢說。

他介紹，作為一門自然科學，物理學的學科性質是用思想去理解世界、認識世界、創造生活。但是比起其他學科，這位仁兄的「胃口」似乎不小，研究對象包括宇宙裡所有的存在。

不僅研究對象廣泛，如果從空間尺度上看，人們也不難注意到物理學的「野心」。它的研究範圍大到整個宇宙，小到世界上最小的存在——中子和質子裡面的夸克結構，甚至更小。到目前為止，物理學家觸手碰及的尺度，小到近年來的「引力波探測」，約10-21米的解析度，大到目前人們號稱能夠觀測的65億光年。

從時間尺度上看，物理學既研究從宇宙誕生到現在共約137億年的歷史，也研究發生在很短時間內的時間，如今科學家已把時間的最小尺度延伸至10-15秒。

「我們研究最微觀的世界，可能需要的是最宏觀的關於整個宇宙的知識。所以西方物理學界給物理學一個形象——貪吃蛇。」曹則賢介紹，貪吃蛇的蛇頭，就是宇宙層面上的物理問題。蛇尾，是基本粒子層面的物理。最宏觀的頭，銜著它最微觀的尾巴。

物理對於物理學家來說實在是太難了

物理學的一個重要功能是描述，而描述則需要語言，數學就是物理學最基本的語言。

曹則賢表示，物理學的眾多測算都離不開數學公式，它不僅是物理學的表達語言，很多時候也是物理學發展的結果。「據我發現，真正的數學家都很有能力，可以很輕鬆地介入物理學研究。例如希爾伯特和貝爾，隨手玩玩就可以對量子力學和相對論的鑑定做出最深入的貢獻。」

但是曹則賢認為，反之要求物理學家如數學家一樣學習數學，卻不是一件容易的事。「據說希爾伯特曾說過一句有名的話：『物理對於物理學家來說實在是太難了！』因為他知道，物理需要用到很多數學，而那些是物理學家難以掌握的。」

「不過真正美的數學一定反映了我們真實的物理世界。數學之美，也許還得用物理學的眼光才能看出來。」他說。

穿透迷霧的思想者

那麼，如何成為一名物理學家呢？曹則賢認為，真正的物理學家離不開「思想」二字。

一是真正的物理學家一定要養成思考的習慣。

「薛丁格曾寫了本書叫《生命是什麼》，思考生命與無生命體的區別。他認為根本的區別在於生命裡有存儲傳遞信息的東西，後來人們證實了生命的確有DNA。他又進一步分析，如果存在傳遞生命信息的東西，應該是個準周期結構。果不其然，後人在鋁錳合金裡發現了準晶結構。這才是物理學家的思考方式，他們可以對其他學科、對世界產生影響。」

二是真正的物理學家不僅能解決問題，還要能夠發現問題甚至製造問題。

「1988年諾貝爾物理學獎得主Leon Lederman就是其中的代表。他就曾質疑提出：『如果宇宙是答案，那麼問題是什麼？』。這樣深刻的問題，如果沒有對宇宙的深刻思索，是無論如何提不出來的。」曹則賢說。

然而，能夠達到如此境界的物理學家還是少數。曹則賢評價，他個人認為「物理學是一條思想的河流」，而真正的物理學家必定也是一位深邃的思想者。

「真正的物理學家，其思想能夠穿透存在的迷霧，猜得透自然的奧秘。他們的成就共同構築起人類知識之最厚重、最珍貴的部分、刻在其創造者的墓碑上，也刻在仰慕者的心頭。」曹則賢表示，其深奧程度也許正如某位德國馬普所物理學家所說：「其實這個世界上80％的物理學家根本不懂物理。」

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