基础物理停滞近100年,难道真被三体文明锁死?杨振宁指出新方向

刘慈欣的科幻小说《三体》中,三体人用智子锁死了地球文明的科技发展,然后率舰队直扑太阳系,人类陷入灭亡危机。

小说的背景设定,源于作者刘慈欣本人对人类物理学发展的迷思。自上世纪初爱因斯坦提出相对论至今,百余年时间,人类物理学研究几乎陷入停滞,既没有重大物理公式被发现,也没有形成任何突破性物理学理论。

人类社会的发展,难道真的已被三体文明锁死?

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三体舰队向太阳系进发

欧洲的强子对撞机曾被寄予厚望,但是,一个又一个实验,返回的都是无意义的结果,没有新的粒子和新的维度被发现。

蒸汽机的发明,推动了第一次工业革命,人类进入工业社会;1931年,法拉第发现电磁现象,电动机、发电机相继问世,极大推动了社会生产力的发展。

上世纪末,摩尔定律失效,美日欧等世界最大经济体增长失速,幸而有互联网带来的信息技术革命接棒,世界经济才没有陷入大萧条。

而当下,互联网红利已尽,世界各国经济显露疲态。

新的驱动引擎在哪里?

人们再次把目光投入基础物理学。

或许,我们需要一个更大的强子对撞机。多撞几次,或许就能撞出一些新的东西来,然后引爆一场新的技术革命?

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强子对撞机

2012年,中国高能物理界开始讨论环形正负电子对撞机(CEPC)的建设。

CEPC是一个基于100公里环形的电子对撞机,比欧洲强子对撞机大很多倍,能产生更多希格斯粒子,因此被称为“希格斯粒子工厂”。当然,耗资也更巨大,仅一期工程,预计就要投入400亿人民币。

方案提出来以后,一直饱受争议。

赞同者认为,人类需要更强大的设备,去打开一个新的发现物理规律的窗口。现在我们能确信,那里面有东西,为什么不去看一看呢?

反对者则认为,应该做出改变的是理论物理学家,他们总在尝试解决并不存在的问题。

对此,已经97岁高龄的诺贝尔物理学奖得主杨振宁,坚定地表明了他的态度:不赞成!

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杨振宁

上世纪八十年代,杨振宁就曾在一个IPV会议上说过:高能物理学的狂欢时代结束了!

意思是,循着现在的路径往前走,已经很难找到突破口。

三十多年后的今天,杨振宁这个看法仍没有变。

他给出两点理由:

第一,美国曾在高能对撞机项目上投入了20亿美元,挖了一个很深的隧洞。但最后国会投票否掉了这个方案,隧洞又被填埋了。为什么?因为这个项目看不到希望,巨大的投资收不回来。

我国虽然是世界第二大经济体,但人均GDP比巴西、马来西亚等国家还要低。高能对撞机项目是个无底洞,整个项目可能需要200亿美金,会影响到我国国民经济发展。

第二,搞高能对撞机主要是希望找到超对称粒子,但这只是一个猜想,花这么大精力去验证一个可能错误的猜想没有意义。

杨振宁还指出,不搞超级对撞机,高能物理研究也有其他方向。一是寻找新加速器原理,二是寻找美妙的几何结构。这两方面的研究都不太费钱。

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超对称粒子真的存在吗?

为什么“美妙的几何结构”可能是高能物理研究的突破方向?

科幻小说《三体》中,神级文明普遍把宇宙规律作为战争武器,比如用降维进行攻击、用降低光速制造黑域隐藏自己。而更高级的歌者文明,还能动用数学规律作为星际战争的武器,甚至让宇宙重启。

数学规律才是宇宙的终极规律,所谓“美妙的几何结构”,就是指的数学规律。一旦发现新的数学规律,就可能在高能物理研究方面取得重大突破。

我们需要的,并不是一个耗资巨大的强子对撞机,而是更好的数学教育。

著名数学家丘成桐说过:中国培养数学人才的方法局限性很大,只让孩子学习数学方面的知识,其他方面的知识很少学。“奥数”不考微积分,很多学生就不学微积分。微积分是现代数学的基础,不学怎么行呢?

丘成桐还讲过一个故事:陈省身在南开大学任教的时候,有学生拿“奥数”的题目向他请教,陈省身竟然不会做。

丘成桐说,这些奥数题都很偏,只能为难学生,根本无助于培养他们的创新能力。学习数学,最重要的是培养数学思维,而不是做怪题、偏题,以及大量刷题。

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数学家丘成桐

那么,如何挑选合适的数学书籍,帮助孩子建立数学思维呢?

中国著名数学科普教育家刘熏宇,是杨振宁非常推崇的数学家。他编写的《原来数学可以这样学》三册,语言典雅、图文结合,把枯燥的数学知识讲解得充满趣味,非常适合于培养孩子的数学思维。

第一册:《马先生谈算学》

本书以“马先生”的口吻,采用对话的形式,图解了100多道算术四则问题,直观生动,好懂易学。

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马先生谈算学

第二册:《数学趣味》

事例皆从日常生活中来,枯燥繁难的数学问题,在作者笔下变得妙趣横生,文笔生动,学习数学时,语文能力也得到了提高。

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数学趣味

第三册:《数学的园地》

这本书讲了函数、连续、诱导函数、微分、积分和总集等概念,及运算法的基本原理,有一定难度。不过,作者的讲解方法很巧妙,数学有一定基础的孩子,完全可以掌握,自学起来并不困难。

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数学的园地

两斤猪肉的价钱,培训班一节课的费用,给孩子买一套能培养数学思维的正版图书,很值得。

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