这场高精尖知识对谈直击时下物理学前沿
7月17日，搜狐创始人、物理学博士张朝阳和哈佛大学教授、物理系系主任，美国国家科学院院士，狄拉克奖与基础物理学突破奖获得者库姆伦·瓦法展开了一场长达2小时的高精尖物理知识对谈。两位麻省理工学院物理系校友从量子力学的历史与困境，聊到当今物理学最前沿的超弦理论和神秘的高维时空，还探讨了物理与数学实验如何跨领域交融等话题。
瓦法教授是当代理论物理学界最享有盛誉的学者之一，其在弦理论方面的开创性工作闻名世界。他与合作者共同推动了“对偶理论”的发展，重塑了我们对宇宙基本定律的理解。作为弦理论中“F理论”和“沼泽地纲领”的创始人，瓦法教授在对谈中与张朝阳分享了关于量子引力的最新研究，带领观众一起直面前沿科学思想与科学成果。
对谈中，瓦法教授提到，“伽利略是一个天才，他通过直觉与实验的结合，提出了惯性定律，被认为是物理学的开端。”自此之后，牛顿力学的三大定律和麦克斯韦电磁效应方程组都是通过经验、观测和总结来理解自然与时空的。
“为什么我们非得是匀速运动呢？”“当然还得有加速度。”瓦法教授和张朝阳均认为，爱因斯坦往前多迈了一步，带来了广义相对论。他想到了有加速度的参考系，想到了等效原理（描述力作用效果的惯性质量等于决定物体受引力强弱的引力质量），张朝阳补充道，“这两个方向殊途同归，让爱因斯坦洞察到了引力的本质——时空的弯曲。”
20世纪最震撼人心的物理学理论莫过于量子力学。如果相对论告诉我们生活在一个被压弯的“弹簧床”上，量子力学则解释了为什么我们是稳定的，为什么今天的我和明天的我是同一个人。张朝阳说，没有量子力学，世界就是一堆灰。“当你有一个束缚态时，你有整数级别的能量级别，这就是量子。量子力学的另一个特征是叠加原理，正如双缝干涉实验所揭示的，一个微观粒子的运动是它所有可能走过的路径的总和。”
遇事不决，量子力学。面对引力和时空，量子力学真的无计可施了吗？瓦法教授认为，弦理论是一种可靠的量子引力理论。
弦理论第一次广为人知，是因为美剧《生活大爆炸》中主人公谢耳朵对其无休止地夸赞，现实中的瓦法教授便是当代首屈一指的弦理论物理学家。“弦理论的核心观点是点粒子不仅仅是点状物体，而可能是一维的弦，甚至是膜，或者更高维度的物体。这些物体的振动模式，对应了电子、光子、引力子等不同的微观粒子。”
在随后学生提问环节，被问到好奇心和想象力在学术研究领域的重要性，瓦法教授表示，科学的核心在于追求好奇心。他回忆起自己七八岁时，抬头看天空时会思考“为什么月亮没有掉到地上”，这种对答案的渴望驱使他开始探索物理学。他认为，想象力比知识更重要，因为知识可以从书本中获取，但想象力能够推动你迈出下一步。
张朝阳则补充道，有些知识是不加思考地吸收了，随着好奇心减少，兴奋度和创造力也会消失。他与瓦法教授分享了自己过去一年研习广义相对论的心得，在他看来，虽然广义相对论的数学相当繁杂，但经过在黑板上反复计算，你会得到相当准确可靠的光线偏转角度和语言。瓦法教授对此表示认同，数学会引导你并告诉你什么是物理的结果，而且数学在某种程度上比我们更聪明。（主办方供图）
粒子物理学标准模型“最后一块拼图”
成功预测“上帝粒子”——希格斯玻色子存在的诺贝尔物理学奖得主彼得·希格斯日前去世，享年94岁。希格斯玻色子是粒子物理学标准模型所预言的基本粒子中最后一种被证明存在的粒子，因它的预言者希格斯而得名
成功预测希格斯玻色子存在的诺贝尔物理学奖得主、英国科学家彼得·希格斯8日去世，享年94岁。他曾长期工作的英国爱丁堡大学校长彼得·马西森说，希格斯的远见和想象力丰富了我们对世界的认知。他的开创性工作激励了成千上万的科学家，他的科学遗产将继续激励一代又一代后来人。
希格斯玻色子是粒子物理学标准模型所预言的基本粒子中最后一种被证明存在的粒子，因它的预言者希格斯而得名。希格斯玻色子又被称作“上帝粒子”。有关它的预言和证实对物理学发展究竟有何重要意义？
标准模型是粒子物理学领域一种被广泛接受的理论框架，可以描述强力、弱力及电磁力这三种基本力及组成所有物质的基本粒子。根据标准模型，基本粒子分为费米子和玻色子两类。费米子是组成物质的粒子，而玻色子则负责传递各种作用力。
迄今为止，几乎所有对上述三种基本力的实验结果都符合标准模型的预测。但该理论并不完备，长久以来，困扰物理学家的一个关键问题是在标准模型框架下无法解决基本粒子质量来源这一宇宙“终极”问题。
1960年，当希格斯在英国爱丁堡大学泰特数学物理研究所获得讲师职位时，正值标准模型诞生时期。1964年，希格斯在一篇论文中提出一种量子场的存在，某些基本粒子因为与该量子场相互作用而获得质量，即希格斯场。他同时预言存在一种能吸引其他粒子进而产生质量的玻色子，即希格斯玻色子，它是希格斯场的量子化激发。事实上，除希格斯外，当年还有另外两组科学家也分别独立提出希格斯机制，但希格斯玻色子的神秘色彩让更多人记住了希格斯的贡献。
科学家们用了近半个世纪才寻找到希格斯玻色子的踪迹。2012年7月4日，欧洲核子研究中心宣布，其大型强子对撞机两个实验项目组ATLAS和CMS分别探测到一种新的粒子，具有与科学家们多年以来一直寻找的希格斯玻色子相一致的特性。这是粒子物理学研究中的一件划时代的大事，美国《科学》杂志将其评选为当年十大科学进展之首，并评价说，这项发现将标准模型拼图中的最后一块填充到位。
2013年3月14日，欧洲核子研究中心再次就上述实验结果发布公报说，更多数据分析“强有力地表明它就是希格斯玻色子”。当年，希格斯与同样对提出希格斯机制做出贡献的比利时物理学家弗朗索瓦·恩格勒特一起获得诺贝尔物理学奖。
从希格斯玻色子首次“现身”以来，欧洲核子研究中心已发表了数百篇关于该粒子的论文，但它的许多属性仍然成谜。2018年8月28日，在发现希格斯玻色子6年后，欧洲核子研究中心宣布终于观测到它衰变为被称为底夸克的基本粒子。
据标准模型预测，约60%的时间内希格斯玻色子都会衰变成一对底夸克，也就是6种夸克中第二重的夸克。新的观测结果支持了标准模型对这一“常见衰变”的预测。这一“常见衰变”的捕获被看作探索希格斯玻色子的里程碑。
由于希格斯玻色子在粒子物理学理论中的重要地位，1988年诺贝尔物理学奖得主、美国物理学家利昂·莱德曼在其科普著作《上帝粒子：如果宇宙是答案，那么问题是什么？》中将希格斯玻色子称作“上帝粒子”。这一称呼被媒体沿用，并激起了公众对希格斯玻色子的关注和兴趣。
莱德曼曾表示，用“上帝粒子”这个名字是为体现希格斯玻色子“在当今物理学中处于极为中心的位置，对我们理解物质的结构极为关键、也极为难以捉摸”。
揭开量子力学的神秘面纱及其在现实世界中的应用
量子力学是现代物理学中最令人着迷也最具挑战性的领域之一。它描述了原子和亚原子粒子的行为，其理论和发现对我们理解宇宙起到了革命性的作用。量子力学的一些概念，如量子纠缠、量子叠加等，在初学者看来可能显得既奇特又难以理解。在本文中，我将尝试以简化的方式解释量子力学的基本原理，并探讨其在现实世界中的一些表现。
量子力学起源于20世纪初，当物理学家开始探索原子和亚原子粒子的性质时。它们发现，这些微小颗粒的行为迥异于宏观物体，遵循着一套全新的规则。
量子力学的一个核心原理是波粒二象性。粒子（如电子）在某些情况下表现得像波，而在其他情况下则表现得像粒子。这意味着，粒子的确切位置在没有被观测之前是不确定的。
量子叠加原理表明，一个量子系统（如一个电子）可以同时处于多个不同的状态。这种状态的叠加在测量之前是未确定的。
量子纠缠描述了两个或多个粒子之间的一种奇异联系。一对纠缠的粒子，无论相隔多远，对其中一个粒子的测量将瞬间影响到另一个。
量子力学并非仅仅存在于理论层面上，它在我们的日常生活中有着实际的应用和影响。
量子计算机正是利用量子叠加和量子纠缠的原理，能够同时处理大量可能性，为解决某些特定类型的问题提供了新的可能。
在医疗领域，MRI技术就是基于量子力学原理。它利用原子核在外磁场中的行为来创建人体内部结构的详细图像。
现代电子设备，如智能手机、电脑，都依赖于半导体技术，而半导体技术的核心原理正是量子力学。
量子力学虽然复杂并充满挑战，但它是现代物理学的一个重要分支，对我们理解宇宙的微观世界起着至关重要的作用。它不是玄学，而是一套精确的科学理论，已经在多个领域展示了其巨大的实际应用价值。随着科技的发展，量子力学未来可能会在更多领域展现其潜力。
