近日，搜狐创始人，董事局主席兼首席执行官，物理学科博士张朝阳那一位，和著名物理学家，德国洪堡研究奖得过者，美国艺术与科学院当中的院士徐一鸿（Zee）这一位，展开了一场物理方面的对谈。两人一块儿梳理了物理学在谋求“统一”这件事上的核心发展脉络，揭示了关键历史理论背后所蕴含的深刻洞见以及经验教训，还更加着重强调在了研究里物理直觉与实践探索的核心地位。
有两人向青年物理学子传达了清晰点明的信息，那就是物理学的未来是由年轻一代把控在手的，并且要敢于创新以及对现存理论予以简化。徐一鸿着重指出，物理学的每一回关键突破都是倚仗新一代学者去开拓新的符号体系以及数学工具的，“这是取决于你们（年轻人）的”。张朝阳讲述了自身在对广义相对论张量符号进行理解之际，凭借动手计算获取突破的遭逢，还激励年轻人大胆去尝试，一边学习一边实践，动手实际行动才是重点所在 。
以下为对话全文（有删减）：
经典物理学的统一之路
张朝阳指出，我们是从牛顿力学到相对论，再然后到量子力学以及量子场论。可以这么讲，其所经历的这个发展历程一直都充斥着统一的进程。举例来说，牛顿万有引力定律将开普勒的天文观测数据予以了统一。另外，麦克斯韦使电和磁实现了统一。相对论把电磁学与牛顿时空观之间的矛盾给解决掉了。而量子场论是在相对论时空观的基础之上构建起来的量子理论。那么，你可不可以讲述一下这些理论发展史当中的统一之路呢？
徐一鸿表示，能够这么讲，统一的观念在物理学极为早期的时候便已然存在了，并非是到了近代方才出现。从某种层面来讲能够这么说，物理学起始于牛顿将天上的力学与地上的力学予以统一 。
在尚未出现牛顿之际，众人秉持着一种观念，那便是天上与地上遵循的是两套截然有别的运转机制。牛顿所取得的一项极为卓越的成就，便是察觉到月亮切切实实是处于下坠状态之中。他借助对苹果下落这一现象的细致观察，进而由此联想到月亮的运动情形，最终把促使这些运动发生的“力”统一归结为万有引力。这堪称是物理学领域内的首次具有重大意义的伟大统一。人们在这种情况下也就不得不摒弃地平说——要不然月亮就会撞击到地面之上了。
张朝阳：所以在牛顿时代，人们就已经确定地球是球状的了？
徐一鸿表示认同，他觉得部分古希腊人早就察觉到了这一情况，他们甚至于还估算出了地球呈现球形时包含的半径数值，一旦认识到地球居然是球形模样，宗教信徒们便产生担忧，出现那么一个问题，那便是，地狱身处哪里呢，原因在于，在地平说构建的世界当中，能够轻易宣称天堂是在天空之上，而地狱是位于地下之处这个结果，当下仅能这般讲 ，地狱有可能处于地心位置，人们目睹火山发生喷发或者地震出现之时，随之也会讲，这般现象乃从地狱泄露出来的愤怒之火 。
那时存在一件有意思的事，人们针对地球密度以及月球密度展开了测量，测量进程出现了若干问题，导致人们察觉到地球的密度远远小于月球，进而宣称地心或许是空心的，此即“地球空洞说”。因而这也算是给我们传授了一课，那便是实验结果始终是有可能出现差错的，在拿实验去检验理论之际得谨慎 。
张朝阳表示，看样子，有的时候亦需坚守自身的理论。此外，我始终在思索，电与磁是同一事物的两个方面，对不对呀？它们皆是狭义相对论的产物 。
徐一鸿：没错。我们现在知道磁场来自移动的电荷。
张朝阳表示，存在一件极为有趣的事，公元19世纪时，人们已然写下了麦克斯韦方程组，而在这个时候早已揭示出电磁学与牛顿时空观是相互矛盾的了 。
徐一鸿表明：没错。这两者之间的冲突，最终致使爱因斯坦提出全新的时空观。当然，实际上在爱因斯坦之前就有人提出了新的时空观，然而真正从这个冲突里发现新物理内容的依旧是爱因斯坦。
张朝阳表示，他觉得麦克斯韦自身是存在完成这事的可能性的，只是不幸的是，他存活的时日并不久远。
徐一鸿表示没错，他仅仅活了48岁，牛顿的寿命比他长，爱因斯坦的寿命也比他长 。
还有一件事，张朝阳说的。并且，麦克斯韦所处时代尚未有着成熟的矢量微积分这一情况，因而，他所写下的方程组并非就是4条了事，的确是20多条呀。
徐一鸿称，没错，这亦是他所抱持的另外一个看法。当时麦克斯韦并未察觉到电磁学同牛顿时空观的矛盾冲突，极有可能出自当时所用的符号太过繁杂。如今我们学习的麦克斯韦方程组仅有四条，这全仰仗赫维赛德，他是首位以现代形式书写下麦克斯韦方程组的人，大约在1884年，比麦克斯韦晚了大概20年。值得向众人讲述的是，赫维赛德的成长环境颇为困苦，他未曾接受过大学教育，全靠自学。
张朝阳：那么矢量微积分是谁发明的呢？
徐一鸿：这里面有很多人的贡献，肯定有牛顿。
张朝阳：应该还有斯托克斯（）。
在耶鲁大学期间做这方面研究且相关工作真正属于在美国开展范畴的吉布斯，他区别于有着在欧洲发现电感相关经历的约瑟夫·亨利，尽管很多人说第一个在物理学有杰出贡献的美国人是约瑟夫·亨利，而吉布斯在统计物理学和热力学等领域有很大作为。徐一鸿作出以上表述，此外还提及了吉布斯。，。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，。
张朝阳表示，没错，是吉布斯自由能。然而，我未曾料到他对矢量微积分也有着贡献。再来讲电磁学，能够这么说，麦克斯韦方程组当中就蕴含着洛伦兹不变性，这跟牛顿力学是全然矛盾的。
徐一鸿称，他老是讲麦克斯韦方程组里蕴含着两段玄机，这两段玄机均对20世纪物理学的进展起到了推动作用。可惜的是，鉴于那时符号体系并不完备，这些玄机被长时间搁置了。头一个乃是你刚提及的洛伦兹不变性，另一个则是规范不变性。
在本科教学阶段，规范不变性常常被省略，不过要是稍微留意一下，你会发觉，麦克斯韦方程组里有两条是无源的，另外两条是有源的，有源的那两条包含着电荷与电流，无源的那两条方程其实就蕴含着规范不变性。 在19世纪，人们认识到电场E和磁场B能够用标势φ和矢势A表示出来，然而当时人们只是拿它当作辅助量来使用，甚至有人觉得它是“数学垃圾”，这其中就有赫维赛德。 当然啦，我并非历史学家，也没有亲自去做过调研，只是觉得学生们应当多去了解这些历史。
历史当中，鲜少有人留意到，无源的电磁场方程究竟有多么奇怪 。恰恰是“·B=0”给予了我们启发，促使我们引入矢势 ，“×E+∂B/∂t=0”则启发我们去引入标势 。这跟电荷以怎样的方式分布以及电荷以怎样的状态运动并无关联 ，属于电磁场自身的内禀约束 。赫维赛德觉得 ，这意味着 E 和 B 才是更为根本的 ，φ 和 A 理应被丟进历史的垃圾堆中 。实验学家们也对 E 和 B 更为青睐 ，原因在于这是能够直接测量得出的量 。理论学家自然不会在意这个 ，他们热衷于引入全新的概念 ，却不在意是否能够直接进行测量 。然而于量子力学里，电磁场仅能够以φ以及A的形态纳入薛定谔方程之中，你没办法凭借E和B去撰写等价的方程，量子场论亦是这样，故而当下人们更为关注φ和A理应具备怎样的性质，也就是规范不变性。
张朝阳：是啊，这太重要了，我刚刚才从你这学到了这个知识。
徐一鸿表示：没错，要是在1954年你能够理解这些，那么你就能够凭借自身动手去书写出杨 - 米尔斯规范场论了。
从量子力学到量子场论
张朝阳表示，量子力学早期是建立在牛顿时空观之上的，举例来讲，薛定谔方程是波函数对于时间的一阶偏导数，这实际上仍是牛顿力学式的框架。当然，薛定谔最初也想要写下相对论性的波动方程。
徐一鸿称，薛定谔最先写下了克莱因 - 戈登场方程，然而从实际情况来说，在那个时候已有八九个人记录下了完全相同的方程。只是薛定谔察觉到，当时最为关键的问题在于求解氢原子光谱，但是在氢原子当中，以电子的运动速度而言应当是较为迟缓的，所以不需要相对论性波动方程也是能够满足需求。海森堡听闻薛定谔写下波动方程的情况后甚是失落，因为人类所熟悉的仅仅限于偏微分方程，对矩阵运算却是并不了解啦。由于海森堡忧虑他提出的矩阵力学无人关注研究，进而导致工作都难以寻觅到呢。可是实际情况呢，矩阵力学被普遍认可与接纳了，而他也变成了二十世纪极为出众的物理学家里当中的一员 。
先说关于海森堡存在着一个故事，某次他患了流感，前往黑尔戈兰岛进行隔离性的休养，在康复归来之后，他便对他人讲，要是你想要寻觅一些灵感，那么你能够去看一看海，海所代表的是无限，这便是为何加州大学圣塔芭芭拉分校的理论物理系依傍着海而建造中国 女物理学家，我的办公室以及我的家都是朝向大海的。
张朝阳：海森堡的理论后来也被证明和薛定谔的波动力学等价。
徐一鸿：是的，被狄拉克证明了。
张朝阳称，就量子力学而言，他觉得其与经典力学最为显著的差异在于，它呈现出离散的特性，像束缚态存在分立的能级这般。那么，你对此是怎样看待的呢？
徐一鸿表示，你所讲的极为正确，最初的时候，我们正是鉴于要对氢原子的分立光谱予以阐释，才着手去推进量子力学的发展 。
张朝阳称，有了量子力学，还有了相对论，接下来就该进入量子场论了，跟咱们介绍一下量子场论吧。
徐一鸿说道，量子场论属于我们当下极为成功的理论当中的一个，借助它所计算出的电子反常磁矩，跟实验值在小数点之后的9位都是相互符合一致的。其中，量子场论的发展速率十分迅速，并且还在量子力学与弦论之间搭建起了一座桥梁。从狭义相对论起始到广义相对论为止间隔了十年时间，然而从量子力学到量子场论仅仅用了五年而已，就像在1928年的时候狄拉克就已经提出了用于描述电子的相对论性运动方程。只是后来相关研究被二战给中断了，费曼以及施温格都声称，自身最高产的年纪被运用到了核物理以及雷达的研究之上。
张朝阳讲，他听闻海森堡那时想要从美国返回德国去工作，费米便前去劝告他不要回去了，留在美国躲避战乱会更好些，但海森堡最终却还是回去了。费米同样是一位伟大的物理学家，他既在理论方面有着深入精通，又在实验方面表现得极为擅长。
徐一鸿表示肯定 。然而 ，需阐明一点 ，当下大家于学校研习量子跃迁 ，计算跃迁概率时常会运用 “费米黄金规则” 。但费米的原始论文是关乎弱相互作用的 ，在那里面引入了一个所称的 “黄金规则” ，故而觉得 “费米黄金规则” 这一名称被误用了 。实际上 ，关于量子跃迁的公式最早是由狄拉克给出的 。我曾与一位博士后谈及 “费米黄金规则” ，他告知我他也有一条 “黄金规则” ，即 “谁有黄金 ，谁就是规则” 。
张朝阳表意：涉关费米之际，思绪会牵及你来，忆起你曾出过一本述及猜算专题的《物理夜航船》。当首枚原子弹爆破瞬间，费米于冲击波临至时刻扬撒一把纸片，借纸片水平移动的距离来估摸了那次爆炸的当量数值。你于二十年前创作了《Field in a》，它和新近出版的《Field, as as》之间存在何种差异之处呢？
徐一鸿称，那在二十年前本是教科书，普林斯顿大学出版社的主编跟我说，或许你应当给处于大众与学生之间的那一群人再撰写一本书，这群人已然阅读了一定数量的科普书中国 女物理学家，然而却并未具备充足的基础去阅读教科书，在科普书以及教科书之间的确存在着一个空档。
张朝阳：没错，这也是我对《张朝阳的物理课》的定位。
爱因斯坦的“相对论”
和“不变论”
徐一鸿表示，自己曾撰写过一本教科书，名为《 in a 》，那为何不在书名上写呢，原因在于爱因斯坦实际上并不喜爱“相对论”这个称谓起步网校，并且在爱因斯坦的原始论文里未曾出现过此名字 。
张朝阳，回应称，原始论文乃是《On the of （论动体的电动力学）》 。
徐一鸿表示，相对论这个名字乃是德国人发明的，那时他仅仅是妄图模仿爱因斯坦的原文去讥讽这个理论。实际上，爱因斯坦的本意应当是着重指出在不同参考系下何种量是不变的。如此看来，称作不变论或许会更为恰当。爱因斯坦到了晚年颇为懊悔，原因在于相对论这个名字引发了过多的误解，从而招致诸多哲学家也找上门来。
物理学家们追寻的是不同观测者在进行观测这类事情且能看到不变量时，能达成共识，即便看起来可能不一样，要真是如此情况，你得先想象有那么两个处于相对运动状态且在观察的事件是相同的观测者，他们能达成共识，然而这个名字很容易引发误解，可事实却恰恰相反，我自己也曾被哲学家找上来，他们说而我们物理学家证明了真理是相对的，不存在绝对真理 。
张朝阳表示，这便是为何在广义相对论里，须要运用张量去表达物理量，其分量于不同参考系之下是协变的。
徐一鸿称，爱因斯坦还预言光线会遭到太阳偏折，有些人宣称爱因斯坦窃取了一个德国人索尔纳的想法。然而可笑的是，索尔纳是把光线当作有质量粒子束，借牛顿引力加以计算，而牛顿早就做过此计算，他仅仅是再度进行了一回，而爱因斯坦所计算得出的偏折角比牛顿理论给出的结果多出了一倍。
因此，我于我的书中记述，要是德国人是正确的论断，那么爱因斯坦仿若一名窃贼踏入博物馆，并非将名画盗走，而且是进入礼品店把名画的仿制品窃走模样，由此可见这般情形是何等荒诞不经。
张朝阳表示，没错，此次即将出版的《张朝阳的物理课（第四卷）》，对一个偏折角进行了计算，该偏折角是经典理论所算出偏折角的两倍 。
徐一鸿称，爱因斯坦当初进行计算之际，犯下了一个错误，遗漏了因子2，进而获得了与牛顿相同的结果。1914年，本来准备有一支探测队，通过日全食测验光线偏折，结果鉴于一战爆发，俄国人把他们当作间谍关押了起来。还好这一次实验未顺利开展。后来爱因斯坦修正了自身计算，得出了2倍于经典理论的偏折角。再往后1919年爱丁顿观测了日全食，验证了广义相对论。
张朝阳：爱丁顿彼时是否对实验数据有所篡改？
徐一鸿指出，他觉得不存在这种情况，且目前而言，我们已然拥有了精度更高的实验方式，也无需再去等候日全食了，这些实验全都证实了广义相对论的无误性。
物理直觉
往往比数学工具更重要
张朝阳称，好多人觉得自身数学欠佳，然而数学并非那般艰难，只要依照步骤逐次运算，便能获取正确答案，随后不断加大难度以提升自身数学水准，可是你觉得对物理学家而言，哪一门数学最为关键呢 ？
徐一鸿表示，他觉得存在三门。首先一门是指偏微分方程，其次一门是微分几何，而这一项对理解引力而言是必备要件。最后还有一门叫做群论 。
好多人讲物理学家需研习高级数学，然而倘若瞧一瞧咱们之物理学，就会发觉它只会用到高年级本科生数学课程开始的前三周或者前四周的内容罢了，比如说微偏分方程，物理学家大多仅会用到其中线性的部分，对于微分几何以及群论，同样也都只用教材的前三章 。
张朝阳：第三章之后的章节就没用了吗？它们是关于什么的？
徐一鸿表示，就好比他所撰写的群论教科书，在后续章节会提及，李代数的分类、共形代数等等，或许会存在更具高级性的内容。不过他要讲的是，理解物理学仅需极为简单的数学知识而已。比如说盖尔曼发现了夸克，然而他实际上并不懂过多的数学。要是一个人精通数学，那么他就能在物理学上取得成就么？并非如此哟。不然的话，数学系的那些教授只要每周找点时间做做物理研究，就能去拿诺贝尔物理学奖了呀。
张朝阳表示，极认同，要是始终从事极为繁杂的数学演算，时有状况发生就会在彼处迷失开来进而难以把握住物理直觉。
徐一鸿称：有时直觉颇为好用。盖尔曼那时在法国休假，他想到泡利针对电子运用了2×2的矩阵，或许对于强子能够尝试3×3的矩阵。对他而言他只要会计算3×3矩阵的对易子便足够了，这便是最基础的线性代数。
张朝阳：他当时不知道李代数吗？
徐一鸿，他宣称自己不清楚，或者并非十分了解，我自己有的时候也不完全相信他所讲的内容，然而，我发觉中国与美国在科学文化领域存在颇为显著的差异，我国人更倾向于表述我知晓哪些事物，而美国人则更常言说我不知道哪些事物。
张朝阳表示，没错，我老是会跟我的观众讲，我不清楚这些数学内容。有些时候，在我知晓了一点基础知识以后，我就会自行去展开研究。因而，你并不一定要去了解每一项知识，你能够尽管放手去尝试，说不定就能够收获一些别样的结果。
物理学的未来
要靠年轻一代
学生A：经典物理里存在着好多简洁又优美的公式用以概括物理定律，可是现代物理理论正变得越发庞杂，人们好像很难再凭借简洁的公式去描述物理，您怎样看待这样的发展趋向 ，我们是不是处于一个错误的发展方向之上呢 ？
徐一鸿表示，这个问题，取决于你们，你们这些年轻人，才是创造新方向的物理学者。
学生B：徐教授方才提及，麦克斯韦那糟糕的符号，致使他无法进一步去发掘方程背后的奥秘，当下量子场论好似也处于类似的状况。你觉得有没有可能如同赫维赛德简化麦克斯韦方程组那般，去对量子场论进行简化呢？有没有可能为此要发展新的数学工具呢？比如那纷繁繁杂的重整化技术等等。
徐一鸿表示，他觉得每一代物理学家都试着尽其所能简化方程，其答案与上一个问题相仿，全看你们，你们才是会给出新符号体系的那群人，他一直有觉察，量子场论需要更优符号，可我们没法像出门买东西那般轻松得到，惟有你们坐下来好好去搞一套新数学工具才行。
张朝阳表示，要补充说明一下，关于《张朝阳的物理课（第四卷）》，他是在一边进行直播讲课之际，一边开展广义相对论的学习的。曾有一阵，出现过他让自己陷入对张量符号感到困惑之情形，随后靠着自己一番琢磨，弄出了一套对偶基矢，进而一下子就对逆变以及协变有所领悟了。原本他知晓的并没有那么多，然而凭借自身愣是捣鼓出了一套具备自洽性的符号。他提出建议，在从事物理研究期间，读书仅仅是其中一部分，更为关键的是在研究进程中要兼具一边动手计算的行为。有时，所掌握的知识少一些，同样能够助力开启思维。
徐一鸿称，他觉得年轻人一直存在一种有误的认知，老是打算等到自身知晓了所有的情况之后才着手去开展研究。
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