跨性別猛男母校殺人修仙，警員臨時(shí)組隊(duì)10分鐘教科書(shū)級(jí)戰(zhàn)術(shù)反殺！
循環(huán)歌單|【法修散打（御姐版）】|“帶派不，老鐵？”
黃浦江畔AI盛會(huì)如約而至，上海如何干好“年輕的事業(yè)”？
作為國(guó)家隊(duì)鋒線新星，劉誠(chéng)宇連續(xù)射失關(guān)鍵點(diǎn)球，如何評(píng)價(jià)他近期的表現(xiàn)？
7月17日，搜狐創(chuàng)始人、董事局主席兼首席執(zhí)行官、物理學(xué)博士張朝陽(yáng)與劍橋大學(xué)教授、英國(guó)皇家科學(xué)院院士湯大衛(wèi)（DavidTong）展開(kāi)了一場(chǎng)物理對(duì)話。從牛頓力學(xué)的百年秘辛到量子場(chǎng)論的前沿探索，從飛機(jī)飛行原理的認(rèn)知顛覆到黑洞合并的宇宙謎題，二人拆解硬核物理知識(shí)，并分享了物理學(xué)發(fā)展中的理論突破與有趣故事。
這場(chǎng)近三小時(shí)的對(duì)話內(nèi)容橫跨經(jīng)典力學(xué)、電磁學(xué)、相對(duì)論、量子力學(xué)等領(lǐng)域，既揭秘了物理大廈的根基，也展望了前沿研究的突破。二人一致認(rèn)為基礎(chǔ)科學(xué)的傳播非常重要。張朝陽(yáng)表示，互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代對(duì)任何領(lǐng)域的人而言都是進(jìn)行知識(shí)傳播的絕佳機(jī)會(huì)，并建議物理學(xué)家利用互聯(lián)網(wǎng)作為公共教育工具，讓大眾參與討論與交流。
談經(jīng)典物理：從牛頓力學(xué)到流體力學(xué)的認(rèn)知轉(zhuǎn)變
經(jīng)典物理是人類(lèi)理性認(rèn)識(shí)自然的第一次系統(tǒng)性突破與技術(shù)革命的基石。兩人對(duì)話從經(jīng)典物理切入，湯大衛(wèi)教授提到，他在劍橋的辦公室就能夠看到牛頓當(dāng)年工作的辦公室，“而牛頓的家門(mén)口，那棵400年的蘋(píng)果樹(shù)還在結(jié)果”。更鮮為人知的是，在這個(gè)小屋里，牛頓差點(diǎn)錯(cuò)失了經(jīng)典力學(xué)創(chuàng)立者的身份。
17世紀(jì)，在倫敦一所咖啡廳里，胡克（Hooke）、雷恩（Wren）和哈雷（Halley）三位天才已經(jīng)得到了引力的平方反比律（1/r2），卻始終無(wú)法解釋行星軌道為何是橢圓的。彼時(shí)，牛頓早已完成運(yùn)動(dòng)定律與萬(wàn)有引力定律的推導(dǎo)，卻決定將成果塵封，二十年未對(duì)外透露，直到哈雷登門(mén)拜訪，橢圓軌道與引力定律的證明才得以面世，帶來(lái)了物理學(xué)史上首次理論統(tǒng)一?！芭ｎD第二定理是關(guān)鍵”，張朝陽(yáng)補(bǔ)充，牛頓定律不僅整合了開(kāi)普勒定律，更通過(guò)方程兩邊質(zhì)量相消揭示了引力的普適性。
流體力學(xué)揭示了飛機(jī)起飛的奧秘，這已是當(dāng)今的常識(shí)。然而1903年萊特兄弟試飛成功前，“納維-斯托克斯方程曾讓我們誤以為飛機(jī)不能飛?！睖笮l(wèi)教授解釋?zhuān)雎苑匠讨械恼承皂?xiàng)后，理論上飛機(jī)既無(wú)升力也無(wú)阻力，完全無(wú)法解釋萊特兄弟的成功。直到1905年，普朗特終于發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵。那個(gè)看似微小的粘性項(xiàng)其實(shí)并不可忽略，它會(huì)導(dǎo)致機(jī)翼附近存在微小的邊界層，其內(nèi)湍流和梯度效應(yīng)的疊加讓升力成為可能。
“很多人認(rèn)為飛機(jī)升力來(lái)自機(jī)翼形狀，其實(shí)粘性項(xiàng)才是核心?！睆埑?yáng)這一總結(jié)令湯大衛(wèi)教授深表認(rèn)同，他強(qiáng)調(diào)這是流體力學(xué)的迷人之處。他進(jìn)一步提出，除了流水和空氣，“夸克-膠子等離子體的運(yùn)動(dòng)居然也能用流體力學(xué)來(lái)描述，這方程簡(jiǎn)直是宇宙的通用語(yǔ)言?！彼毖?，英國(guó)物理系普遍忽視流體力學(xué)教學(xué)，這是巨大的遺憾，它應(yīng)該和量子力學(xué)一樣重要。
談場(chǎng)論革命：從經(jīng)典電磁場(chǎng)到量子場(chǎng)的重大突破
電磁學(xué)的發(fā)展堪稱(chēng)理論突破的典范。14歲輟學(xué)的裝訂工法拉第首次提出“場(chǎng)”的概念，他沒(méi)有接受過(guò)基礎(chǔ)教育，卻率先用力線描述了電磁場(chǎng)。而后麥克斯韋在整合電磁場(chǎng)方程時(shí)意識(shí)到，“光就從里面跑出來(lái)了”。光速恒定的預(yù)言直接挑戰(zhàn)了伽利略相對(duì)論，為愛(ài)因斯坦提出相對(duì)論鋪平了道路。
湯大衛(wèi)談到，“麥克斯韋方程組歷經(jīng)百年未變，至今仍是電磁學(xué)的基石，這種理論的穩(wěn)定性太罕見(jiàn)了?！彼a(bǔ)充，麥克斯韋方程組的4條方程，加上1條洛倫茲力的方程，就能夠描述電磁場(chǎng)和電荷之間所有的相互作用，相對(duì)論進(jìn)一步闡述洛倫茲力中電荷乘電場(chǎng)的一項(xiàng)，與速度叉乘磁場(chǎng)的一項(xiàng)是可以相互轉(zhuǎn)換的。
量子力學(xué)的建立則是物理學(xué)史上另一場(chǎng)顛覆性革命。1925年，海森堡在花粉熱隔離期間開(kāi)創(chuàng)了量子力學(xué)框架。當(dāng)時(shí)他還不懂矩陣的運(yùn)算，就寫(xiě)出了矩陣力學(xué)，這在后來(lái)成為量子力學(xué)的主流表述形式之一。湯大衛(wèi)教授說(shuō)道，今年7月29日是海森堡發(fā)表論文的百年紀(jì)念日，雖然后面還有薛定諤的波動(dòng)力學(xué)，但海森堡的這篇論文更具有奠基意義。張朝陽(yáng)也認(rèn)為，“量子力學(xué)的精髓正是離散性，也就是束縛態(tài)的分立能級(jí)，而不在于那些出圈的詞匯，比如‘薛定諤的貓’”。
與此同時(shí)，量子場(chǎng)論的發(fā)展歷程也令人驚嘆。湯大衛(wèi)教授介紹，該領(lǐng)域曾面臨兩大難題：其一，如何處理場(chǎng)之間存在的無(wú)窮大相互作用。這一困境曾讓玻爾設(shè)想推翻能量守恒定律，海森堡也考慮過(guò)打破空間連續(xù)性，直到二戰(zhàn)后，新一代理論學(xué)家通過(guò)扎實(shí)工作才逐步攻克這一難關(guān)；其二是繆子的反常磁矩問(wèn)題，而就在去年，這一謎題也取得重大進(jìn)展。科學(xué)家借助大型計(jì)算機(jī)進(jìn)行格點(diǎn)量子色動(dòng)力學(xué)（QCD）計(jì)算，得出的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值在小數(shù)點(diǎn)后第9位仍能完美吻合。
談?dòng)钪嬷i：從黑洞密碼到地外生命的存在性
當(dāng)聊到廣義相對(duì)論時(shí)，湯大衛(wèi)教授表示，任一個(gè)時(shí)空點(diǎn)的小鄰域上都可以近似為平直時(shí)空。針對(duì)這一點(diǎn)，張朝陽(yáng)做了補(bǔ)充，這些小鄰域也能近似為勻加速時(shí)空。兩人的觀點(diǎn)都源自等效原理，不過(guò)湯大衛(wèi)教授強(qiáng)調(diào)，廣義相對(duì)論創(chuàng)新之處在于，兩個(gè)相鄰的朋友可能會(huì)感受到不同的加速度，這意味著我們無(wú)法通過(guò)全局的調(diào)整將引力變成加速度。
2015年引力波的發(fā)現(xiàn)，被湯大衛(wèi)教授視作本世紀(jì)迄今為止最偉大的科學(xué)突破。他解釋道，首次探測(cè)到的引力波源于兩個(gè)約30倍太陽(yáng)質(zhì)量黑洞的合并。他指出，黑洞需繞行數(shù)十億年、靠引力波消耗能量才可合并，該過(guò)程雖能解釋部分黑洞成因，但若發(fā)現(xiàn)數(shù)百倍太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞則遠(yuǎn)超當(dāng)前宇宙年齡下的合并能力極限，預(yù)示新物理規(guī)律的存在。而若發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)小于太陽(yáng)質(zhì)量的黑洞，則必源于宇宙大爆炸而非恒星坍縮。
地外行星上存在生命嗎？關(guān)于此問(wèn)題的爭(zhēng)議同樣引人深思。湯大衛(wèi)教授談到，多數(shù)物理學(xué)家從概率角度認(rèn)為，宇宙中應(yīng)當(dāng)存在外星生命，畢竟銀河系有百億顆恒星，全宇宙有千億個(gè)星系，且類(lèi)太陽(yáng)系的結(jié)構(gòu)普遍存在。但生物學(xué)家往往持反對(duì)意見(jiàn)，他們認(rèn)為生命形成需要一連串極低概率的巧合事件。
張朝陽(yáng)補(bǔ)充，計(jì)算生命存在的概率時(shí)，需假定宇宙在大尺度上是均勻的，就像“流體”般連貫。地球存在生命，意味著其他星球也可能有生命，但這種均勻性只體現(xiàn)在百萬(wàn)光年的尺度上，因此外星生命與我們的距離必然極其遙遠(yuǎn)。二人一致認(rèn)為，外星人或UFO抵達(dá)地球的可能性微乎其微，時(shí)空尺度的限制讓這種星際造訪幾乎不可能實(shí)現(xiàn)。
談科學(xué)推廣：科學(xué)教育必須注入嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)思維
基礎(chǔ)科學(xué)推廣的意義是什么？做科普的動(dòng)機(jī)是什么？湯大衛(wèi)教授的講義因清晰易懂在個(gè)人網(wǎng)站上收獲百萬(wàn)點(diǎn)擊量，對(duì)此他笑稱(chēng)自己沒(méi)特意運(yùn)營(yíng)，“我整理講義20年，只是想讓學(xué)生有更多免費(fèi)資源，沒(méi)想到成了科普內(nèi)容?！钡麖?qiáng)調(diào)，分享講義與教學(xué)物理存在本質(zhì)區(qū)別，科普比教學(xué)更具挑戰(zhàn)性，因?yàn)榭破毡仨毷褂帽扔鳎械谋扔骱軠?zhǔn)確，有的不盡如人意，而物理是數(shù)學(xué)的語(yǔ)言。
同時(shí)，湯大衛(wèi)教授還以霍金為例進(jìn)一步闡述，物理需要用硬核方程式解釋。他指出，“霍金在《時(shí)間簡(jiǎn)史》里放了一個(gè)公式E=MC2，有人警告這會(huì)讓銷(xiāo)量減半，但他堅(jiān)持了，結(jié)果成了暢銷(xiāo)書(shū)。”
“科普不必回避公式和深度?！睆埑?yáng)的觀點(diǎn)直指核心，他主張科學(xué)的本質(zhì)是數(shù)學(xué)與計(jì)算的結(jié)合，而非“薛定諤的貓”式的玄學(xué)解讀，科學(xué)教育必須注入嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)思維。這一理念也在他的實(shí)踐中得到了充分體現(xiàn)：近四年來(lái)，《張朝陽(yáng)的物理課》始終以硬核推導(dǎo)為特色，用數(shù)理公式研算萬(wàn)物規(guī)律，不僅成為火爆全網(wǎng)獨(dú)樹(shù)一幟的知識(shí)IP，也讓大眾了解到物理學(xué)習(xí)和研究的意義與價(jià)值。
在社交媒體時(shí)代，硬核科普的可能性被進(jìn)一步放大。張朝陽(yáng)認(rèn)為，未來(lái)物理學(xué)家們或許會(huì)選擇在個(gè)人社交平臺(tái)發(fā)布自己的研究成果，利用互聯(lián)網(wǎng)作為公共教育工具，讓大眾參與討論與交流，“互聯(lián)網(wǎng)讓知識(shí)傳播更平等，建議年輕人更多參與社交，成為關(guān)鍵意見(jiàn)領(lǐng)袖?！保◤V告）
