昨天通過微信和一個(gè)中學(xué)生有一段對(duì)話。這個(gè)孩子顯然非常優(yōu)秀，而且彬彬有禮，但是由于還不知道科學(xué)研究是怎么一回事，以為自己找到了物理學(xué)的一個(gè)大漏洞，試圖馬上推翻量子力學(xué)，沉浸在里面不可自拔。這種情況我以前其實(shí)見到的很多，但是都是成年人、所謂的“民科”，沒想到中學(xué)生也會(huì)這樣，這樣下去真的會(huì)毀了這個(gè)孩子。
我于是比較耐心地和孩子做了一番對(duì)話，從孩子本人和家長的反應(yīng)，看來有一點(diǎn)效果。我覺得這個(gè)對(duì)話對(duì)其他的孩子可能也有幫助，于是征得了家長的同意，把對(duì)話稍微整理了一下，發(fā)出來給其他孩子和父母參考吧。
張雙南
2016年1月12日整理完成于114路公交車上
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中學(xué)生家長：張教授你好！我孩子超級(jí)熱愛物理。
張雙南：您好！孩子多大了？
中學(xué)生家長：17歲，高二。
張雙南：就要上大學(xué)了。
中學(xué)生家長：對(duì)，他特別想考清華。
張雙南：清華的物理非常好啊。
中學(xué)生家長：有幾個(gè)問題能請(qǐng)教一下教授您嗎？
張雙南：不客氣，請(qǐng)講。
中學(xué)生家長：那我讓我兒子和您說了。
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中學(xué)生：張教授您好，我叫……(為了保護(hù)孩子的隱私省卻了中學(xué)生的名字)。我想問您幾個(gè)物理體系的問題，就是相對(duì)論和量子力學(xué)矛盾的問題。
我去北航的圖書館查了兩大物理體系的導(dǎo)論和概論以及兩大物理體系各自的延伸，我發(fā)現(xiàn)兩大物理體系殊途同歸，只是走錯(cuò)了路。
我發(fā)現(xiàn)量子力學(xué)完全誤入歧途了，或者說量子力學(xué)的不確定性原理和觀測者的效應(yīng)束縛了我們當(dāng)代太多人的思想。
相對(duì)論的推導(dǎo)是以麥克斯韋的經(jīng)典電磁場理論為基礎(chǔ)的科學(xué)。以光速不變性原理以及運(yùn)動(dòng)學(xué)定律在一切參考系都是普適的兩大原理導(dǎo)出的。
而量子力學(xué)的波粒二象性從字面意思上理解就是不完備的，一個(gè)物質(zhì)怎么可能既是粒子又是波，從哲學(xué)上的來看這就是錯(cuò)誤的。
既是粒子又是波只有一個(gè)可能——就是我們現(xiàn)有的數(shù)學(xué)理論基礎(chǔ)達(dá)不到能正確認(rèn)識(shí)或理解這種現(xiàn)象。
歷史上每一次數(shù)學(xué)體系的全新引入或者說發(fā)現(xiàn)都伴隨著一次物理學(xué)的革命。牛頓力學(xué)、電磁場理論運(yùn)用了微積分，相對(duì)論運(yùn)用了黎曼幾何，量子力學(xué)運(yùn)用了矩陣和波函數(shù)。
我覺得現(xiàn)在物理學(xué)的統(tǒng)一不在于能不能想出來，而在于能否發(fā)現(xiàn)一種全新的數(shù)學(xué)體系去幫助我們理解時(shí)空關(guān)系，玻色子，費(fèi)米子以及暗物質(zhì)暈和暗能量。
有什么不對(duì)的請(qǐng)您指教！
張雙南：量子力學(xué)和相對(duì)論的關(guān)系的確是沒有完全解決的問題。但是，我們必須看到，物理學(xué)（以及其它所有自然科學(xué)學(xué)科）是實(shí)驗(yàn)推動(dòng)和引導(dǎo)的學(xué)科，不是純理性的思辨就完全可以發(fā)展的。
如何解決量子力學(xué)和廣義相對(duì)論的關(guān)系問題，既需要理論研究也需要實(shí)驗(yàn)研究。尋找合適的數(shù)學(xué)工具是理論研究的一個(gè)方面，但是不是唯一的方面，也不一定是最重要的。
但是無論如何，最重要的是需要全面和徹底地理解量子力學(xué)和廣義相對(duì)論，因此需要通過實(shí)驗(yàn)在更高的精度上檢驗(yàn)這兩個(gè)理論的預(yù)言。
理論的研究，既需要深刻理解這兩個(gè)理論體系的關(guān)系，也需要尋找新的數(shù)學(xué)工具。目前這兩個(gè)方面做的人都很多，進(jìn)展也很快。
你如果有志于研究量子力學(xué)和廣義相對(duì)論，只能在已有的理論和實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，做很深入的理論研究和更加精細(xì)的實(shí)驗(yàn)研究，沒有任何捷徑。
如果我要是給學(xué)生建議的話，我只能建議學(xué)生首先牢固地掌握數(shù)學(xué)和物理的基礎(chǔ)知識(shí)，只有這樣才有可能進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域。
順便說一下，牛頓的確需要發(fā)明微積分才能夠把他的科學(xué)思想變成可以進(jìn)行運(yùn)算的科學(xué)理論。但是廣義相對(duì)論需要的黎曼幾何并不需要愛因斯坦去發(fā)明，因?yàn)槔杪鼛缀卧缇驮谀抢锪恕Ｍ瑯?，量子力學(xué)依賴的數(shù)學(xué)工具當(dāng)時(shí)也已經(jīng)成熟。廣義相對(duì)論和量子力學(xué)的建立并不是由于數(shù)學(xué)革命，而是由于物理學(xué)家們選擇了已有的數(shù)學(xué)理論。
中學(xué)生：謝謝您，我想我明白接下來該如何去做了。
張雙南：我再補(bǔ)充一句吧，有一類人被成為“民科”，也就是雖然非常熱愛科學(xué)，但是沒有牢固地掌握基礎(chǔ)科學(xué)知識(shí)，也沒有經(jīng)受嚴(yán)格和系統(tǒng)的科學(xué)研究的訓(xùn)練，卻試圖解決科學(xué)的重大問題，大部分情況下是試圖推翻相對(duì)論或者量子力學(xué)，因?yàn)檫@兩個(gè)理論非常不“直觀”而且違反“哲學(xué)”。這些“民科”往往投入大量的精力甚至財(cái)力搞他們所謂的“科學(xué)研究”，但是一律是一事無成，都是在浪費(fèi)他們寶貴的生命。我見過很多這樣的“民科”，我特別希望像你這樣有前途的年輕人不要成為這樣的人。
中學(xué)生：我覺得我們少數(shù)這些有理想有抱負(fù)的孩子，到底該看什么類的基礎(chǔ)物理書和基礎(chǔ)數(shù)學(xué)書？普物和高數(shù)看完后應(yīng)該看什么？我一直想看朗道十卷，我現(xiàn)在可以看嗎？費(fèi)曼物理學(xué)講義可以嗎？
張雙南：我現(xiàn)在不建議你花太多時(shí)間學(xué)習(xí)大學(xué)的課程，目前的關(guān)鍵是考上最好的大學(xué)，給你一個(gè)今后做科學(xué)研究的機(jī)會(huì)！
中學(xué)生：為什么呢？我好幾個(gè)廈門大學(xué)的朋友在高二就一直在自學(xué)，大學(xué)后直接出國，為什么我不可以像他們那樣呢？我不是向往國外生活而是覺得國外的研究氛圍更好。國內(nèi)研究氛圍雖然不錯(cuò)，但是功利性太強(qiáng)。
張雙南：進(jìn)最好的大學(xué)可以接受最好的教育，打下最扎實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)可以和一流的學(xué)者進(jìn)行面對(duì)面的交流，知道怎么做科學(xué)研究。
如果能夠去國外一流的大學(xué)當(dāng)然也很好！就本科教育而言，國內(nèi)一流大學(xué)的教育也是不錯(cuò)的。
中學(xué)生：我一直認(rèn)為學(xué)習(xí)是自己的事，別人無論如何說、如何學(xué)、如何做都是別人的事，做好自己分內(nèi)的事最重要。我覺得我現(xiàn)在對(duì)量子物理（的思考）已經(jīng)進(jìn)入瓶頸了，我再怎么學(xué)也不能使自己的認(rèn)識(shí)加深。我會(huì)考物理十分鐘做完了，兩道題沒寫，不是不會(huì)而是不想考滿分。我會(huì)考四門都能拿Ａ。
我現(xiàn)在該怎么做，教授？學(xué)習(xí)什么知識(shí)呢？
張雙南：你如果功課完全沒有問題，讀一下費(fèi)曼物理學(xué)講義也是不錯(cuò)的，但是朗道的書還是先不要碰，上大學(xué)之后再說吧。
我認(rèn)識(shí)的量子力學(xué)現(xiàn)在開始進(jìn)入了黃金時(shí)期，無論對(duì)科學(xué)發(fā)展還是技術(shù)應(yīng)用都十分有發(fā)展前途。
中學(xué)生：嗯，我也是這樣理解的。
現(xiàn)在二十一世紀(jì)要技術(shù)有技術(shù)，要理論有理論，要實(shí)驗(yàn)也有實(shí)驗(yàn)，我們?yōu)槭裁催€是融合不了相對(duì)論和量子力學(xué)？
張雙南：融合不了相對(duì)論和量子力學(xué)的關(guān)鍵還是實(shí)驗(yàn)上沒有找到這兩個(gè)理論預(yù)言的任何錯(cuò)誤，所以還無法超越。
中學(xué)生：量子場論的提出不是為了逐步融合相對(duì)論的引力相互作用微觀表現(xiàn)形式，和量子力學(xué)電磁弱相互作用與強(qiáng)相互作用的微觀表現(xiàn)形式嗎？只是引力太小了，質(zhì)量小的話，微觀表現(xiàn)形式上力的大小也非常小。而電弱相互作用與強(qiáng)相互作用融合的問題不就是微觀無法共性嗎？我有好多好多疑問。我該怎么做，看什么專業(yè)性特強(qiáng)的物理和數(shù)學(xué)書呢？
張雙南：在你全面學(xué)習(xí)了量子力學(xué)（也包括量子場論）和廣義相對(duì)論之前，是無法和你討論這些問題的，你的這些疑問只能帶進(jìn)大學(xué)，等學(xué)完了這些基礎(chǔ)課之后就明白了。
我的意見是，你現(xiàn)在不需要看專業(yè)性特強(qiáng)的物理和數(shù)學(xué)書，這些你在大學(xué)會(huì)學(xué)到的。
中學(xué)生：我現(xiàn)在該看什么書只需要您告訴我兩三本書的名字，我會(huì)自己找書和論文的。
張雙南：我不愿意做這樣的推薦，不希望你把時(shí)間浪費(fèi)在不必要的事情上。
中學(xué)生：我想去國家圖書館查詢一下這方面的論文。您說呢？
張雙南：等你上大學(xué)之后，你就會(huì)知道，物理研究的世界比你想象得要豐富得多，現(xiàn)在不要把自己陷在牛角尖里面。
中學(xué)生：謝謝您，您的話對(duì)我有特別大的啟示和啟發(fā)，為我今后的物理夢(mèng)打下了一個(gè)良好的基礎(chǔ)，我明白該做什么了，謝謝您，教授，我也要成為一位像您一樣受人尊敬的大物理學(xué)家。
中學(xué)生家長：張教授，非常感謝你，今天和孩子說的，比我們家人說一萬句都管用，孩子爸都感動(dòng)的哭了！
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