凝聚态物理学的喜悦
2021-04-23编译高斯寒
世界科学 2021年4期
编译 高斯寒

每个人似乎都在谈论物理学遇到的问题:提到这件事,理论物理学家彼得·沃伊特(Peter Woit)的《连错都算不上》(Not Even Wrong)、李·斯莫林(Lee Smolin)的《物理学的麻烦》(The Trouble With Physics)和德国女学者扎比内·霍森费尔德(Sabine Hossenfelder)的《迷失于数学》(Lost in Math)就立刻跃入脑海,而且这三本著作都引发了更广泛的对话。然而,是否所有的物理学都面临困难,或者只是部分物理学遭遇困境?假如你真的读过这三本书,你会发现,它们的内容都是关于所谓的“基础”物理学。物理学的其他领域进展不错,我想给各位读者介绍其中的一个领域。这个领域名叫“凝聚态物理学”,是研究固相和液相的学科。我们目前正处在凝聚态物理学研究的黄金时代。
但是,首先要问一下,什么是基础物理学?这是个难以捉摸的术语。你可能觉得,物理学中任何真正的变革性进展都算是基础物理学。但实际上物理学家对这个术语的用法更加精准,定义狭隘。物理学的一项目标是想出一些定律,使得我们原则上能够用它们来预测实体宇宙中所能预测的一切。对这些定律的探寻被称为基础物理学。
上述的说法中有几个词至关重要。首先是“原则上”,原则上我们能用我们所知的基础物理学来计算水的沸点,让数值达到极其精准的程度——但还没人这么干过,因为计算过程很困难。其次是“所能预测的一切”,就我们所知的而言,量子力学认为万物具有内在固有的随机性,这使得确定地实现某些预测变得不可能做到——而不只是不现实。……
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