燕京大学,物理学院,大二学年,《电动力学》课堂。
这门被誉为物理系本科阶段“四大神兽”之一、令无数英雄好汉闻风丧胆、挂科率常年高居榜首的硬核专业课,以其理论之艰深晦涩、公式之繁复冗长、以及对学生数学逻辑和物理直觉的双重无情碾压而闻名遐迩。不知多少风华正茂的物理系学子,在这门课的期末考试中折戟沉沙,头破血流,最终只能含泪在自己的成绩单上,为那鲜红的“F”献上一曲悲壮的挽歌,并发出“只要电动不挂科,人生何处不青山,若能重来一次,我选文史哲”的灵魂呐喊。
授课的,是物理系一位以治学严谨、不苟言笑、铁面无私、六亲不认(学术上)着称的老教授——张承德。张教授年过花甲,头发已然花白稀疏,常年戴着一副厚得能当啤酒瓶底的黑框眼镜,镜片后的眼神却依旧锐利如鹰,仿佛能洞穿一切学生试图蒙混过关的小伎俩。他讲起课来中气十足,逻辑清晰,板书工整得如同印刷体,但对学生的要求也极为严格,课堂提问如同家常便饭,作业难度堪比奥赛真题,考试风格更是以“偏、难、怪”着称,素有“物理系第一阎王”、“学分收割机”、“挂科率守护神”等一系列令人闻风丧胆的雅号。
此刻,张承德教授正站在讲台上,一手拿着粉笔,一手扶着眼镜,唾沫横飞地推导着麦克斯韦方程组在各向异性非线性磁介质中的宏观形式,以及由此引发的各种令人头皮发麻的边界条件和能量守恒问题。白板上,密密麻麻的张量符号、旋度梯度、以及各种稀奇古怪的积分路径,如同天书一般,看得台下大部分学生是云里雾里,如坠五里迷雾,昏昏欲睡,甚至有几个心理素质稍差的,已经开始默默地掏出手机,查询下学期重修这门课的选课时间和地点了。
“……所以,通过引入电位移矢量d的旋度和磁场强度h的时间偏导数之间的反对称张量关系,我们可以将真空中简洁优美的麦克斯韦方程组,完美地、毫无瑕疵地推广到这种极端复杂的、甚至可以说是‘反人类’的各向异性非线性磁介质之中!这个推导过程,逻辑虽然有些绕,但物理图像依旧是清晰的!是电动力学理论体系中一块不可或缺的、闪耀着智慧光芒的基石!也是我们下下周小测验的……必考重点内容!希望同学们课后务必……嗯,焚香沐浴,斋戒三日,然后用心体会,反复推敲,争取做到……做梦都在推导麦克斯韦方程!”张承德教授推了推鼻梁上那厚重的眼镜,目光如同两道x射线般,威严地扫视着台下那些或迷茫、或呆滞、或已经开始神游太虚的眼神,试图从这些年轻的灵魂中,捕捉到哪怕一丝一毫对物理学真理的渴望与敬畏。
然而,当他的目光如同探照灯般扫到教室后排靠窗的那个空荡荡的座位时,眉头不由得微微一皱,心中那股刚刚因为成功推导出复杂公式而升起的些许得意与满足,瞬间便被一丝不易察觉的……嗯,姑且称之为“既爱又恨、既期待又头疼”的复杂情绪所取代。
那个空位,本该坐着的是他这学期,乃至他整个教学生涯中,所遇到的最“期待”,也最“头疼”,最“妖孽”,也最“不按常理出牌”的一个学生——秦风。
说“期待”,是因为秦风这小子,在开学初选修这门被无数人视为“噩梦”的《电动力学》时,就给他这位“物理系第一阎王”留下了一个……嗯,永生难忘的“下马威”。
当时,张承德教授按照惯例,在第一堂课上,先是简要介绍了《电动力学》的课程大纲和考核方式,然后便抛出了几个他精心准备的、自认为足以“震慑全场,劝退学渣”的开放性思考题,例如“试论麦克斯韦方程组的洛伦兹协变性及其与狭义相对论的内在联系”、“如何从规范场论的角度理解电磁相互作用的本质”、“试探讨在弯曲时空中电磁场的行为及其可能的引力效应”等等。
这些问题,每一个单独拿出来,都足以让普通的本科生当场懵逼,让优秀的研究生抓耳挠腮,甚至让一些资深的物理学教授都得仔细琢磨半天。
然而,就在全场一片死寂,所有学生都被这些“天书”般的问题给震得大气都不敢喘一口的时候,坐在后排的秦风,却慢悠悠地举起了手。
张承德教授当时心中还小小地“惊喜”了一下,以为终于有个不怕死的“勇士”敢于挑战他的权威了。他清了清嗓子,用一种“我看你小子能问出什么幺蛾子”的眼神,示意秦风发言。
结果,秦风站起身,先是礼貌地鞠了一躬,然后用一种平静得近乎于“凡尔赛”的语气,不紧不慢地说道:“张教授您好,关于您刚才提出的那几个问题,我个人有一些不太成熟的浅见。比如关于麦克斯韦方程组的协变性,我认为可以从四维时空矢量和电磁场张量的角度入手,将其统一表述为 ?μFμν=μ0Jν\\partial_\\mu F^{\\mu\u} = \\mu_0 J^\u?μFμν=μ0Jν 和 ?λFμν+?μFνλ+?νFλμ=0\\partial_\\lambda F_{\\mu\u} + \\partial_\\mu F_{\u\\lambda} + \\partial_\u F_{\\lambda\\mu} = 0?λFμν+?μFνλ+?νFλμ=0 这两个简洁优美的方程,其形式在洛伦兹变换下保持不变,完美体现了狭义相对论的精神。至于规范场论,我们可以将电磁场视为U(1)规范对称性下的规范场,其相互作用由规范耦合常数(即基本电荷)决定,这为后续将弱相互作用和强相互作用纳入统一的规范场框架奠定了基础。而在弯曲时空中,电磁场的行为则需要考虑度规张量对麦克斯韦方程的影响,例如在某些特定的黑洞背景下,可能会出现有趣的‘超辐射’现象或‘彭罗斯过程’的电磁类比……”
秦风的这番回答,如同打开了话匣子一般,滔滔不绝,引经据典,从经典的杰克逊《经典电动力学》,到现代的温伯格《量子场论》,再到一些最新的广义相对论和宇宙学前沿文献,各种深奥的理论、复杂的公式、以及令人拍案叫绝的物理洞见,如同不要钱一般,从他口中源源不断地涌出。
他讲得是深入浅出,游刃有余,仿佛不是在回答一个本科生课堂上的提问,而是在某个国际顶级的物理学研讨会上,做着一场关于“电磁理论的前世今生与未来展望”的主题报告。
整个教室,鸦雀无声。
所有学生,包括那些自诩为“学霸”的尖子生,都如同被施了石化魔法一般,一个个张大了嘴巴,瞪圆了眼睛,满脸都是“我是谁?我在哪儿?我刚才听到了什么宇宙级天书?”的呆滞表情。
而讲台上的张承德教授,更是从最初的微微惊讶,到后来的眉头紧锁,再到最后的……目瞪口呆,瞠目结舌,甚至连手中的粉笔掉在了地上都浑然不觉!
他研究了一辈子电磁理论,自认为在这个领域已经达到了炉火纯青、登峰造极的境界。但听完秦风这番“浅见”,他才猛然发现,自己那点引以为傲的知识储备,在这个年仅大一(或大二)的年轻人面前,简直是……小巫见大巫,萤火之光与皓月争辉!
秦风所提及的那些关于规范场论的深层理解、弯曲时空中的电磁效应、甚至是一些涉及到量子引力前沿的猜想,有很多,连他自己都只是一知半解,甚至是从未接触过的!
这……这哪里还是个本科生啊?!这分明就是一个披着本科生外皮的……理论物理大宗师啊!
那堂课的后半段,几乎就变成了秦风的个人“学术报告会”。张承德教授这位“物理系第一阎王”,竟然破天荒地将讲台让给了秦风,自己则像个虚心求教的小学生一样,搬了个凳子坐在下面,时不时还会就某些问题,与秦风展开热烈的讨论和交流。
那场面,看得台下的学生们是三观尽碎,怀疑人生。他们甚至开始怀疑,自己和秦风上的,究竟是不是同一个燕京大学,学的究竟是不是同一个物理学。
说“头疼”,则是因为,自从那次“开学第一课”的“惊艳亮相”之后,秦风这小子,就彻底……“放飞自我”了!
开学第二周,他就直接向张承德教授递交了一份……“《电动力学》课程免修暨挑战性期末考试申请书”!
理由写得是冠冕堂皇,言辞恳切:“尊敬的张教授,鉴于本人已通过自学,基本掌握了《电动力学》(包括杰克逊、格里菲斯、朗道等多版本教材)的全部核心内容,并对相关前沿领域(如等离子体物理、非线性光学、量子电动力学等)有一定程度的涉猎和独立思考。为节约宝贵的教学资源,提高个人的学习效率,将更多精力投入到更具挑战性的科研探索之中,特此申请免修本学期的《电动力学》课程,并希望能有机会直接参加期末的挑战性考试(难度可适当提升,例如增加一些与最新科研进展相关的开放性论述题),以检验本人的真实学习成果。恳请批准!学生秦风顿首。”
张承德教授当时看到这份措辞严谨、礼貌周全、但字里行间却透着一股子“老子就是这么牛逼,不服来战”的嚣张气焰的申请书,差点没把办公桌给掀了!
他教了几十年的《电动力学》,什么样的天才学生没见过?但像秦风这么“嚣张”到清新脱俗,这么“凡尔赛”到令人发指的,还真是……开天辟地头一遭!
一个大二的毛头小子,竟然敢说自己“基本掌握了《电动力学》的全部核心内容”?还“对相关前沿领域有一定涉猎和独立思考”?你以为你是谁?是法拉第转世灵童,还是麦克斯韦的私生子啊?!
张承德教授当场就想把这份申请书揉成一团,塞进碎纸机,然后把秦风叫到办公室,用他珍藏多年的、据说是从某个古战场遗址刨出来的、沾染过无数“学渣”怨念的“戒尺”,好好地给他上一堂关于“尊师重道”、“谦虚谨慎”、“以及做人不能太秦风”的思想品德教育课。
但转念一想,这小子毕竟是刘仁轨那个老狐狸捧在手心里的宝贝疙瘩,而且最近在常温超导领域以及后续的各种应用研究中搞出来的动静,也确实是……有点太吓人了,连国家最高层都惊动了好几次。万一这小子真不是在吹牛皮,而是个深藏不露、百年不遇的绝世妖孽呢?自己要是真把他给得罪狠了,回头刘仁轨那老家伙找上门来“理论理论”,他这张老脸可往哪儿搁啊?
于是,本着“不放过一个真正的天才,也绝不姑息一个虚假的狂徒”的科学精神,以及“惹不起我还躲不起吗”的明哲保身之道,张承德教授按捺住心中的万千草泥马,决定亲自给秦风出一套……嗯,足以让任何一个正在攻读理论物理博士学位的研究生都当场怀疑人生、怀疑专业、甚至怀疑自己是不是个智障的“《电动力学》宇宙终极无敌炼狱难度摸底测试卷”。
他就不信了,凭借自己浸淫电磁理论数十载的深厚功力,还治不了你这个不知天高地厚、尾巴都快翘到天上去了的 小子!
结果……
结果就是,秦风只用了不到一个小时的时间——期间还包括了去上了个厕所,顺便在自动售货机买了瓶冰阔落的时间——就将那份被张承德教授寄予了“劝退学渣,震慑妖孽”厚望的、长达二十页的、包含了从经典静电场到相对论电动力学、从麦克斯韦方程的各种骚操作解法到最新的规范场理论前沿应用的“炼狱级”试卷,写得是满满当当,字迹工整得如同印刷体,而且……全对!一分不扣!甚至连那些故意设置的、极其隐蔽的“陷阱题”和“概念辨析题”,都被他以一种近乎于“上帝视角”的方式,轻松化解,并顺便指出了题目本身在表述上存在的几处“微小瑕疵”!
不仅全对,对于某些开放性的、需要进行复杂推导和深刻论述的“超纲题”,秦风给出的答案,其思路之新奇独特,逻辑之严密无懈,数学推导之精妙绝伦,物理图像之清晰深刻,甚至让张承德这位研究了一辈子电磁理论的老教授都看得是拍案叫绝,茅塞顿开,自愧不如,恨不得当场拜秦风为师!
例如,在最后一道关于“在强引力场(如黑洞视界附近)和极端电磁场(如磁星表面)耦合作用下,真空极化效应与时空度规的非线性相互作用及其可能产生的奇异量子现象(如霍金辐射的电磁类比、轴子-光子振荡等)”的附加思考题中,秦风竟然从Kaluza-Klein高维理论的视角出发,巧妙地引入了纤维丛和陈类等高等微分几何的工具,将原本看似风马牛不相及的引力、电磁、以及某些未知的“第五种力”的可能性,纳入到一个统一的、自洽的、并且具有内在美感的数学框架之中进行分析,其展现出的理论物理的宏大视野和数学工具的娴熟运用,简直如同一首波澜壮阔、荡气回肠的宇宙交响诗篇!
张承德教授当时看着那份堪称“降维打击”的、闪耀着智慧光芒的、甚至可以直接拿去《物理评论d》或者《高能物理杂志》当封面文章发表的答卷,足足在办公室里枯坐了三个小时,期间喝了五杯浓茶,抽了半包香烟,才终于从那种“我是谁,我在哪儿,我这几十年物理是不是都学到狗身上去了”的巨大冲击和自我怀疑中,艰难地缓过神来。
最终,他颤抖着双手,在那份答卷的末尾,用一种近乎于“朝圣”般的虔诚,写下了三个鲜红的、力透纸背的大字——“免修!A+!”(后面其实还想再加一句“秦老师,请受学生一张某一拜!”,但考虑到为人师表的尊严,还是强行忍住了)。
从那以后,秦风就再也没有出现在《电动力学》的课堂上。他的那个座位,也成了班级里一个“传说中的圣地”,据说,期末考试前去摸一摸那个空座位,可以增加考过的几率……
而张承德教授,虽然心中依旧对这个“妖孽”到不讲道理的学生感到有些“不爽”(主要是因为自己的“物理系第一阎王”的赫赫威名,竟然被一个大二的小子给轻松破防了,面子上实在有点挂不住),但更多的,却是一种……难以言喻的敬畏、欣赏、以及……深深的期待。
他甚至开始有些后悔,当初为什么不把那套“宇宙终极无敌炼狱难度摸底测试卷”出得再难一点,再偏一点,再“丧心病狂”一点,说不定……还能从秦风那里,学到更多自己以前连想都不敢想的、关于电磁理论的“宇宙级黑科技”呢?
“唉,现在的年轻人啊,真是……长江后浪推前浪,前浪直接被拍死在沙滩上,连个水花都翻不起来,还得自己挖个坑把自己埋喽!”张承德教授在心中默默地感慨了一句,然后清了清嗓子,强打起精神,继续他那在秦风看来“略显基础”的讲课。
然而,他不知道的是,此刻的秦风,虽然没有出现在他的《电动力学》课堂上,却以一种更为“神出鬼没”、“防不胜防”的方式,活跃在燕京大学物理学院的……各个高年级专业课甚至研究生课程的课堂之上,成为了那些授课老教授们眼中最令人“期待”、也最令人“头疼”的……“常驻旁听嘉宾”!
物理学院,研究生院,一间能容纳近百人的大型阶梯教室内,座无虚席。
这里正在进行的,是物理系理论物理方向研究生的核心专业必修课——《高等量子场论》。
这门课,以其概念之抽象、数学之艰深、以及对物理图像理解要求之极致而着称,是所有理论物理研究生的“噩梦”与“圣杯”并存的存在。能够完整地听懂并掌握这门课的精髓,基本上就意味着,你已经拥有了在理论物理这个“神仙打架”的领域里,勉强混口饭吃的资格。
授课的,是国内量子场论领域的泰山北斗,中科院院士,燕京大学物理学院的镇院之宝——王之昂教授。
王之昂教授年近八旬,须发皆白,但精神矍铄,目光炯炯,讲起课来依旧是声如洪钟,底气十足,思路清晰得如同计算机程序,时不时还会从那些枯燥的公式和概念中,引申出一些关于科学哲学、宇宙人生、乃至……“如何才能在科研的道路上保持发量”的充满人生智慧的“金句良言”,深受一代又一代物理系学子们的爱戴与敬仰。
此刻,王之昂教授正讲到量子电动力学(qEd)中的一个核心,也是最令人头疼的概念——重整化(Renormalization)。
“……所以,同学们,我们必须清醒地认识到,在量子场论的框架之内,发散,是不可避免的,是如同幽灵般与生俱来的!无论是由于在高能区(紫外区)虚粒子贡献而导致的紫外发散,还是由于在低能区(红外区)软光子或零质量粒子发射而导致的红外发散,它们都像一根根尖锐的刺,深深地扎在每一个试图用量子场论来精确描述我们这个世界的理论物理学家的心中,让我们夜不能寐,食不知味!”
“而重整化,就是我们这些可怜的物理学家们,在面对这些‘无穷大’的狰狞面目时,所能祭出的最强大,也是最……嗯,最‘流氓’的武器!它允许我们通过一系列看似‘不讲道理’、‘暗箱操作’、甚至有点‘自欺欺人’的数学技巧——例如引入一个临时的截断能标、或者进行解析延拓、或者干脆就是‘我不要你觉得,我要我觉得,这个无穷大它就是个有限的常数’——将这些令人抓狂的无穷大发散项,巧妙地、不露痕迹地‘隐藏’或者说‘打包吸收’到那些我们从实验上无法直接测量的‘裸’质量、‘裸’电荷、以及‘裸’耦合常数之中,从而最终得到与实验结果高度符合的、有限的、可预测的物理量……”
王之昂教授讲得是深入浅出,风趣幽默,将原本枯燥乏味的重整化理论,讲得如同评书一般引人入胜。台下的那些博士生、硕士生们,一个个都听得是如痴如醉,聚精会神,恨不得把王教授说的每一个字、每一个公式、甚至每一个表情包(如果王教授会用的话),都深深地刻在自己的dNA里。
然而,就在这时,教室后排一个不起眼的角落里——那个传说中只有真正的学神或者学渣才会选择的“风水宝地”——突然传来一个略显稚嫩,但却异常清晰、冷静、且充满了思辨意味的声音:
“王教授,学生有一个问题,不知当讲不当讲?”
唰——!
整个阶梯教室,瞬间安静了下来,落针可闻。
所有人的目光,都如同被磁铁吸引的铁屑一般,齐刷刷地投向了那个声音的来源——一个看起来只有大一、大二年纪,穿着一件洗得有些发白的格子衬衫和一条普通的蓝色牛仔裤,脸上还带着一丝未脱的青涩,但眼神却异常明亮、深邃、仿佛蕴藏着整个星空的年轻男生。
正是……神出鬼没的秦风!
他竟然……又双叒叕跑到研究生的《高等量子场论》课堂上来“蹭课”了!而且,看他那副气定神闲、胸有成竹的模样,显然不是第一次来了!
更要命的是,他一开口,就直接挑战了量子场论中最核心、最敏感、也最具争议性的“重整化”问题!
“这位同学,你……你是哪个研究方向的?叫什么名字?”王之昂教授扶了扶鼻梁上的老花镜,有些惊讶地看着秦风。他教了几十年的研究生课程,还是第一次见到有本科生敢在他的《高等量子场论》这种“神仙打架”级别的课堂上,如此从容不迫地举手提问,而且问的还是这种……足以让在场所有博士生都当场自闭、甚至连他自己都得仔细斟酌才能回答的“哲学终极拷问”!
“王教授您好,学生秦风,是物理学院大二(或大一)应用物理专业的。”秦风礼貌地站起身,对着王之昂教授微微鞠了一躬,不卑不亢地说道。
“秦风?!”
这两个字一出,整个阶梯教室顿时如同被投入了一颗深水炸弹,瞬间响起一片倒吸凉气和窃窃私语的声音!
“我靠!他……他就是那个传说中的秦风?!那个用食堂剩饭搞出常温超导,还在IUpAp听证会上把诺奖提名者Y教授给怼得当场自闭、怀疑人生的……秦神?!”
“我的妈呀!活的!竟然是活的秦神!他……他怎么会跑到我们研究生的课堂上来?而且……他刚才问的那个关于重整化的问题,我怎么感觉……比我导师给我布置的博士毕业论文的选题还要难上好几个数量级啊!”
“妖孽啊!这简直是妖孽中的战斗机,学神中的VIp啊!我们这些辛辛苦苦、披星戴月、熬夜掉发才考上来的研究生,在他面前,简直就是一群还在玩泥巴的幼儿园小屁孩啊!人与人之间的差距,怎么就这么大呢?”
台下的那些平日里自视甚高的博士生、硕士生们,此刻一个个都用一种看“外星人入侵地球”般的眼神,敬畏地、仰慕地、甚至带着一丝丝绝望地看着秦风,心中那点可怜的“名校高材生”的骄傲与自信,瞬间被碾压得粉碎,连渣都不剩。
王之昂教授在最初的惊讶之后,眼中却闪过一丝不易察觉的欣赏、好奇与……强烈的兴奋!他当然知道秦风的名字,也知道秦风最近在常温超导领域以及后续的各种应用研究中取得的那些足以震惊世界的、堪称“开天辟地”的成就。但他万万没想到,这个在实验物理和材料科学领域已经展现出“神级”天赋的年轻人,在理论物理方面的造诣,竟然也达到了如此……深不可测、令人敬畏的恐怖境界!
“秦风同学,请坐,请坐。”王之昂教授微笑着示意秦风坐下,然后清了清嗓子,神色变得有些凝重,也有些……期待起来,“你刚才提出的那个问题,非常好!也非常……非常深刻!它不仅仅是一个技术层面的问题,更是一个……触及了量子场论乃至整个现代物理学最核心的哲学困境与逻辑基石的根本性问题!”
“关于重整化的物理本质,以及那些在计算过程中被我们‘巧妙地’或者说‘粗暴地’减除掉的无穷大的真正含义,确实是困扰了物理学界长达半个多世纪,至今仍未得到完美解答的重大悬案。从量子电动力学的奠基人——狄拉克、费曼、施温格、朝永振一郎,到后来发展出弱电统一理论和量子色动力学的标准模型的构建者——格拉肖、温伯格、萨拉姆、格罗斯、波利策、维尔切克,再到当代引领弦理论、m理论、以及圈量子引力等前沿探索的巨匠——威滕、施瓦茨、格林、阿什特卡、斯莫林……可以说,人类历史上最顶尖的一批智慧头脑,都在试图从不同的角度,用不同的数学工具,去理解和诠释这些如同‘物理学幽灵’般无处不在的‘无穷大’背后的深层奥秘。”
“目前,学术界主流的观点,正如我刚才所说,倾向于认为我们现有的量子场论,包括标准模型在内,很可能都只是一种在特定能量尺度下的‘有效场论(Effective Field theory)’。也就是说,它们只是对某个更为基础、更为完备的‘终极理论(theory of Everything)’在低能区域的近似描述。那些在计算中出现的、令人生厌的紫外发散,可能正反映了在我们目前实验手段和理论认知尚未触及的、更高能量尺度(例如普朗克尺度,大约是^{19}1019 GeV)下,存在着全新的物理规律、全新的对称性、甚至是……全新的时空维度!而我们现在所做的重整化,不过是在这个‘终极理论’的低能展开式中,通过一些数学上的‘重新参数化’,将那些高能物理的贡献,‘打包’进几个可从实验上测定的物理量(如电子的质量和电荷)之中而已。”
“至于那些被我们‘藏起来’或者说‘吸收到裸参数里’的无穷大,它们是否真的就此彻底消失了,还是以某种我们目前无法直接观测的方式——例如,贡献给了宇宙的真空零点能,或者影响了暗物质、暗能量的性质,甚至与时空本身的量子涨落和引力效应纠缠在一起——这,恐怕就需要未来的物理学家,用更先进的理论框架(比如一个能够自洽地统一量子力学与广义相对论的量子引力理论)和更精密的宇宙学观测及高能实验,去进一步地探索和回答了。”
王之昂教授的这番话,虽然没有直接给出秦风所问问题的明确答案,但其展现出的对整个理论物理学发展脉络的深刻洞察、对前沿科学难题的精准把握、以及对未来探索方向的广阔视野,依旧让在场的所有学生(包括秦风在内)都听得是心驰神往,受益匪浅。
而秦风听完王教授这番堪称“高屋建瓴”的解答后,也是若有所思地点了点头。他知道,王之昂教授所说的,基本上代表了目前地球物理学界对这个问题最前沿、也最主流的理解。但他总觉得,事情……或许并没有那么简单。或者说,这种“有效场论”的解释,虽然在实用层面非常成功,但在哲学层面,似乎总有那么一点“回避问题”和“不够彻底”的嫌疑。
他脑海中,那块只有他能看见的【学神黑科技系统】的淡金色界面,似乎也因为他刚才那个“直击灵魂”的问题,而微微闪烁了一下,仿佛有什么更深层次的、与“宇宙本源”、“时空本质”、“以及信息与物质的终极关系”相关的、散发着神秘光芒的科技树分支,正在被悄然激活,等待着他去探索……
“谢谢王教授的精彩解答。”秦风再次站起身,对着王之昂教授恭敬地说道,“您的这番话,让我对量子场论中重整化问题的理解,又加深了一层。不过,学生还有一个小小的、可能有些……嗯,‘异想天开’或者说‘民科附体’的不成熟想法,不知道……当讲不当讲?”
“哦?但讲无妨!但讲无妨!”王之昂教授闻言,眼中顿时闪过一丝更加浓厚的兴趣与期待。他感觉,这个秦风,简直就是一个行走的“灵感制造机”和“思维风暴眼”!他似乎总能从一些常人意想不到的、甚至可以说是“刁钻古怪”的角度,提出一些令人拍案叫绝、或者说……细思极恐的“神级”问题和“脑洞”猜想!
秦风沉吟片刻,组织了一下语言,然后缓缓开口道,声音不大,却清晰地传入每一个人的耳中,也仿佛在每一个人的脑海中,投下了一颗颗足以引发“认知海啸”的重磅炸弹:
“学生注意到,在传统的各种重整化方案中,无论是泡利-维拉斯正则化、维度正则化、还是格点规范理论中的截断,我们通常都是将那些讨厌的发散积分项,通过引入某种人为的、非物理的截断能标,或者通过改变时空的维度,或者干脆就是通过一些巧妙的数学恒等变换,将其‘形式上’地吸收到那些不可观测的‘裸’参数之中,或者直接将其‘减除’掉。这些方法,虽然在计算上取得了无与伦比的巨大成功,使得量子电动力学(qEd)的理论预言与实验结果的符合程度达到了惊人的十几位有效数字,堪称人类科学史上最精确的理论。但是,从物理图像的自然性和逻辑的完备性上来看,它们似乎都显得有些……‘刻意’、‘取巧’、甚至……有点‘不讲武德’。”
“学生在想,我们是否可以从一个更基本的层面,例如,从时空本身的几何拓扑结构,或者从量子信息论与计算复杂性的角度,去重新审视这些无处不在的‘发散’的真正起源,以及‘重整化’这一操作的深层物理意义呢?”
“比如,”秦风的眼中闪烁着智慧的光芒,仿佛有无数的星辰在其中生灭,“如果我们的时空,在普朗克尺度(10?3510^{-35}10?35米)下,并非是我们所熟悉的那个平滑、连续的闵可夫斯基时空或黎曼流形,而是具有某种离散的、或者说‘泡沫状’、‘网络化’的量子引力结构——例如像圈量子引力理论中所描述的‘自旋网络’,或者像弦理论\/m理论在某些紧化方案下预言的‘卡拉比-丘流形’的微观拓扑结构——那么,那些在连续时空背景下因为高能动量积分而导致的紫外发散,是否就能够因为这种时空本身的‘最小长度’或‘晶格常数’的存在,而自然而然地被截断,从而不再需要我们人为地引入额外的截断能标了呢?”
“再比如,”秦风的思路越来越开阔,语速也越来越快,仿佛进入了一种“神游太虚,口吐莲花”的奇妙状态,“如果我们将量子场看作是一种在时空背景上传播和演化的‘量子信息流’,那么,那些在相互作用顶点处出现的无穷大发散,是否可以被理解为在某些特定的、高能量、高密度的相互作用过程中,发生了某种形式的‘量子信息奇点’、‘信息熵的局部爆增’或者‘计算复杂度的不可判定’现象?而我们所做的‘重整化’操作,是否可以被看作是一种对这种‘过载’的量子信息流进行‘有损压缩编码’、‘量子纠错处理’、或者‘算法复杂度规约’的有效手段?其目的,是为了从那些看似无穷的、充满了冗余和噪声的‘原始信息’中,提取出我们这些生活在低能宏观世界的‘观测者’所能感知和理解的、有限的、有效的‘物理信息’?”
秦风的这番话,如同打开了一个潘多拉魔盒,将一些在当今地球物理学界都还处于最前沿、甚至是最边缘、最大胆的猜想和探索方向,以一种举重若轻、信手拈来的方式,清晰而又深刻地展现在了所有人的面前!
用“离散时空”和“量子引力”来解决紫外发散?
用“量子信息论”和“计算复杂性”来重新诠释重整化?
这……这脑洞,已经不是简单地“开得大”了!这简直是……直接开到宇宙的尽头,开到物理学的本源去了啊!
这已经不是简单的“学术探讨”了,这简直是在……试图构建一种全新的、能够统一现有物理学所有分支的……“终极理论”的雏形啊!
就连王之昂教授,这位在理论物理的惊涛骇浪中搏击了一辈子、见惯了各种“奇思妙想”和“天才妖孽”的学术界泰山北斗,此刻也是被秦风这番“石破天惊”的言论,给彻底震慑住了!
他那双原本因为年迈而略显浑浊的眼睛里,此刻却爆发出如同超新星爆炸般的璀璨光芒!他死死地盯着秦风,仿佛想从这个年轻得过分的、甚至连胡子都还没长齐的本科生(在他眼中,秦风的科研成就早已超越了任何博士后,甚至是一些资深教授)的眼中,看穿他那深不可测、浩瀚如海的智慧源泉!
“离散时空……量子信息……重整化群的计算复杂性诠释……”王之昂教授的声音都因为极度的激动而微微有些发颤,他感觉自己的每一个神经元都在疯狂地燃烧,每一个沉睡已久的学术灵感都在被瞬间激活,“秦风同学……你……你的这些想法……太……太不可思议了!太……太具有革命性了!虽然……虽然它们听起来是如此的……嗯,‘超前’,甚至可以说是‘惊世骇俗’,与我们目前所熟知的、经过实验反复验证的量子场论标准框架存在着一些……嗯,‘根本性’的差异和挑战,但是……但是它们却为我们这些在黑暗中摸索了几十年的‘老家伙’们,思考那些困扰着整个物理学界数十年甚至上百年的根本性难题——例如量子引力问题、宇宙常数问题、暗物质暗能量的本质问题、以及信息与物质的终极关系问题——提供了一个……全新的、令人振奋的、甚至可以说是……指引我们走向‘物理学圣杯’的……曙光!”
他顿了顿,深吸一口气,用一种近乎于“发现新大陆的哥伦布”或者“第一次看到苹果落地的牛顿”般的、充满了难以言喻的激动与敬畏的语气,一字一顿地说道:“我……我有一种强烈的预感,秦风同学,你的这些‘异想天开’,如果能够沿着这个方向,继续深入地、系统地、严谨地研究下去,说不定……说不定真的能够孕育出……一场足以颠覆我们现有物理学认知体系的……新的科学革命啊!”
“教学相长!教学相长啊!古人诚不我欺!”王之昂教授忍不住抚掌大笑,笑声中充满了发自内心的喜悦与……一丝丝的“后生可畏,老怀甚慰”的复杂情绪,“我王之昂教了几十年的《高等量子场论》,自以为对这个领域的精髓奥义已经了如指掌,可以‘传道授业解惑’了,没想到今天,竟然被一个……一个连本科都还没毕业的年轻人……不,是被一位未来的、注定要名垂青史的物理学大宗师,给上了一堂如此生动、如此深刻、如此发人深省的‘反向教学指导课’!惭愧!惭愧之至啊!老夫……受教了!”
他看着秦风的眼神,已经不再仅仅是欣赏和赞叹了,那里面,分明还多了一丝……如同看待同道中人、甚至是可以引领自己前进的“指路明灯”般的……敬佩与仰望!
而台下的那些平日里自诩为“天之骄子”、“学霸中的战斗机”的博士生、硕士生们,更是早已被秦风这番堪称“神级降维打击”的发言给震得是外焦里嫩,魂飞魄散,一个个都用一种看“从高维宇宙投影到三维地球的不可名状之存在”般的眼神,仰望着这位在他们眼中已经不能称之为“常驻旁听嘉宾”,而应该尊称为“行走在人间的物理学活化石暨未来诺贝尔奖批发中心主任”的……秦教授(没错,从这一刻起,在他们心中,秦风已经自动晋升为“秦教授”了,而且是那种可以给王之昂院士当导师的“太上皇”级别的教授)!
他们心中只有一个念头在疯狂地盘旋、回荡、炸裂——
“这……这特么还是个人类能想出来的东西吗?!我们辛辛苦苦、熬夜掉发、读了七八年甚至十几年才勉强摸到量子场论门槛的博士,感觉在他面前,连个还在玩泥巴、数手指头的幼儿园小屁孩都不如啊!学分是什么?能吃吗?绩点是什么?能换钱吗?在秦神这种级别的存在面前,学分算个屁啊!绩点算个球啊!能有幸和秦神同处一个教室,呼吸着同一片被他智慧光芒照耀过的空气,聆听他那如同宇宙真理般深邃的教诲,哪怕只是只言片语,那也比修满一百个学分、拿到所有A+、获得校长奖学金……要珍贵一万倍!少活十年都他娘的值了啊!”
从那以后,秦风便成了王之昂教授《高等量子场论》课堂上,一位真正意义上的、受到所有师生(尤其是王教授本人)热烈欢迎和无比期待的“常驻特邀荣誉客座指导教授”(虽然他本人依旧谦虚地自称为“一名普通的旁听本科生”)。
他不再满足于仅仅在课堂上“偶尔”提出一些“小小的、不成熟的”问题和想法,而是经常会在王教授讲到一些关键的、或者说存在争议的理论节点时,主动地、或者在王教授“盛情难却”的邀请下,走上讲台,拿起粉笔,用他那清晰无比的逻辑、精妙绝伦的数学、以及充满了颠覆性创新的物理图像,为在场的所有“学生”(包括王教授在内),奉献上一场场堪称“饕餮盛宴”的“学术头脑风暴”和“未来物理学展望”。
有时候,是王之昂教授在课堂上抛出一个困扰了自己多年的、关于量子引力与标准模型如何统一的经典难题,秦风总能从一些匪夷所思的、例如“从信息熵的角度重新定义引力”、“将时空本身视为一种量子纠缠的涌现现象”、或者“在高维膜世界中寻找统一相互作用的几何解释”等角度,给出一些令人耳目一新、茅塞顿开、甚至细思极恐的解决方案和理论雏形。
有时候,则是秦风在旁听其他课程(例如数学系的《微分几何与拓扑学》、信息学院的《量子信息与量子计算》、甚至生命科学院的《系统生物学与复杂网络》)时,偶然产生的一些“跨界联想”和“疯狂猜想”——例如,“宇宙的演化是否可以被看作一个巨大的量子计算机在进行某种自学习和自优化的算法?”、“暗物质和暗能量的本质,是否与宇宙信息存储的上限和信息处理的效率有关?”、“生命的起源和意识的产生,是否也遵循着某种更深层次的、超越了现有物理学和生物学范畴的‘宇宙信息编码原则’?”——他会将这些“脑洞大开”的想法,在王教授的课堂上提出来,与这位学识渊博、思想开明的老前辈进行激烈的、甚至可以说是“火星撞地球”般的学术辩论和思想碰撞。
这种“亦师亦友,亦教亦学,教学相长,共同飞升”的奇特课堂氛围,不仅让王之昂教授本人感觉自己的学术生命仿佛焕发了“第二春”,每天都充满了探索未知的激情与灵感,更是让那些有幸能够亲身参与和见证这些“神仙论道”的研究生们,如同被一位绝世高人强行打通了“任督二脉”和“奇经八八脉”一般,对整个物理学的理解,对科学研究的方法论,乃至对宇宙人生的终极意义,都提升到了一个全新的、令人脱胎换骨的境界。
当然,秦风的这种“不务正业”(在某些不明真相的吃瓜群众看来)、“到处乱窜”、“疯狂蹭课”、“顺便还给授课老教授们‘反向输出’一波学术思想”的“神级”行为,也并非没有在燕京大学的校园里引起一些……嗯,令人啼笑皆非的“小小的波澜”和“甜蜜的烦恼”。
比如,他的辅导员李明老师,就曾经在一次例行的年级大会上,当着全年级几百号学生的面,用一种既骄傲又无奈、既想表扬又怕他太飘、既想批评又怕被他反问“学分是什么能吃吗”的复杂表情,语重心长地说道:“同学们啊,我们年级出了秦风这样一位……嗯,‘百年不遇’的优秀学生,是我们整个物理学院的骄傲,也是我们燕京大学的光荣。他取得的那些科研成就,相信不用我多说,大家也都有所耳闻,那都是……嗯,‘前无古人,后也未必有来者’的。但是,”
李明老师话锋一转,推了推鼻梁上的眼镜,用一种“我这是为你们好”的语重心长口气继续说道:“但是,我在这里也要提醒一下秦风同学,以及……其他那些可能也想效仿秦风同学的‘个别同学’,我们毕竟还是在校的本科生,我们的首要任务,还是要按照学校的教学大纲和培养方案,认认真真地完成每一门专业课程的学习,修满每一个应得的学分,打下坚实的学科基础。不能因为在某个领域取得了一点点……嗯,‘微不足道’的成就,就沾沾自喜,好高骛远,忽视了本科阶段最根本的学习任务。科研探索固然重要,但基础不牢,地动山摇啊!你们说,是不是这个道理?”
台下,一片寂静。
所有学生都用一种“李老师您是不是对‘微不足道’这个词有什么误解”的眼神,默默地看着他。
而坐在人群中的秦风,则依旧是那副云淡风轻、人畜无害的表情,甚至还配合地点了点头,仿佛李老师说的不是他一样。
散会后,李明老师特意把秦风叫到了自己的办公室,准备对他进行一番“推心置腹”的“个别谈话”。
“秦风啊,”李明老师关上办公室的门,亲自给秦风倒了一杯热茶,脸上露出了“慈父般”的笑容,“我知道你聪明,学习能力超强,在科研上也取得了举世瞩目的成就。但是,你毕竟还是个大二(或大一)的学生,还是要以完成本专业的课程学习,修满学校规定的学分,顺利拿到本科学位为首要目标啊。你最近……嗯,是不是有点太……‘沉迷’于旁听那些高年级甚至研究生的课程了?我听说,你连数学系的《泛函分析》、信息学院的《人工智能原理》、甚至生命科学院的《基因编辑与合成生物学》都跑去听了?这……这跨度也太大了吧?万一……万一因此耽误了你自己本专业的课程学习,影响了你的绩点和学分,那可就……得不偿失了啊!”
秦风听了李明老师这番发自肺腑的“谆谆教诲”,心中也是有些哭笑不得。他知道李老师是真心为他好,怕他“走火入μo”,但……他能告诉李老师,那些所谓的“本科专业课程”,对他来说,真的就跟幼儿园小朋友做“1+1=?”的算术题一样简单吗?他能告诉李老师,他去旁听那些看似“不相干”的课程,其实是在为他脑海中那个庞大无比的【学神黑科技系统】的科技树,补充着各种“跨学科”的“养分”和“催化剂”吗?
显然不能。
于是,秦风只能露出了一个“纯真无邪”、“人畜无害”的笑容,从自己那个看起来普普通通、实际上却内有乾坤(塞满了各种“黑科技”图纸和实验报告)的双肩包里,慢悠悠地掏出了一叠……嗯,大概有十几厘米厚的、装订整齐的、盖满了燕京大学物理学院和教务处鲜红A+印章的……课程免修申请表和挑战性考试满分成绩单!
“李老师,您看,”秦风将那叠足以让任何一个学霸都当场自闭、怀疑人生的“神级证明材料”,轻轻地放在李明老师的办公桌上,语气平静得像是在说“今天天气不错”,“关于您担心的学分和绩点问题,学生……嗯,基本上已经提前解决了。这些,是大一学年所有专业必修课和选修课的免修证明和挑战性考试成绩单,平均绩点……嗯,好像是4.0,满分。”
“然后,这些,”他又从书包里掏出另一叠稍微薄一点,但依旧分量十足的材料,“是大二上学期,也就是本学期,所有专业核心课程的……嗯,‘预免修申请’和‘期中挑战性摸底测试’的成绩。目前来看,应该……也能保持全A+的水平。”
“至于那些我去旁听的课程,”秦风挠了挠头,露出一副“我其实也很无奈”的表情,“主要是因为……嗯,我觉得那些课程的授课老师,讲得都非常好,非常有启发性,能让我从不同的角度,对一些基础的物理规律和科学思想,产生一些新的、更深层次的理解。而且,有时候,在课堂上和那些老师同学们交流讨论一些问题,也能碰撞出一些……嗯,‘小小的’科研灵感。所以,就……不知不觉地,成了那些课堂的‘常驻嘉宾’了。”
李明老师:“……”
他呆呆地看着办公桌上那两叠厚得足以当板砖使的、闪耀着“学神光辉”的“免修证明”和“满分试卷”,又看了看秦风那张写满了“我就是这么优秀,你奈我何”的纯真脸庞,只觉得一口老血堵在胸口,不上不下,差点当场表演一个“原地爆炸,魂飞魄散”。
他还能说什么呢?
他还能劝什么呢?
面对这样一个在学习能力和科研天赋上都已经“非人类化”的“史前巨鳄”级别的妖孽,任何试图用“正常本科生”的标准去衡量和约束他的行为,都显得是那么的……苍白无力,自取其辱。
最终,李明老师只能艰难地咽了口唾沫,用一种近乎于“梦呓”般的语气,颤抖着说道:“秦……秦风同学,你……你很好!非常好!非常……嗯,‘有追求’!老师……老师为你感到……无比的骄傲和……嗯,‘欣慰’!你……你继续保持!继续……‘自由飞翔’吧!学校……学校永远是你最坚强的后盾!如果……如果在旁听其他院系的课程时,遇到了什么……嗯,‘学术交流’上的小问题,比如哪个不长眼的老师敢质疑你的旁听资格,你……你尽管来找我!我……我亲自去跟他们院领导‘沟通’!保证让你……畅通无阻,如入无人之境!”
说完这番连他自己都不知道在说什么胡话的“鼓励”之后,李明老师便如同送瘟神一般,将秦风“毕恭毕敬”地请出了办公室,然后一屁股瘫坐在椅子上,大口大口地喘着粗气,感觉自己刚刚经历了一场比参加奥运会百米飞人大战还要惊心动魄、耗费心神的“灵魂拷问”。
“学分是什么?能吃吗?”李明老师的脑海中,不由自主地回荡起秦风那句充满了“凡尔赛”气息的“灵魂反问”,他苦笑着摇了摇头,喃喃自语道:“唉,在这个妖孽面前,学分……它确实……连个屁都算不上啊!我感觉,我这辅导员,快要当到头了……或许,我应该考虑一下,去给秦风当个……实验室勤杂工?说不定还能学到点真东西……”
而关于秦风在各个高年级甚至研究生课堂上“神出鬼没”、“疯狂蹭课”、“顺便还经常把授课老教授问得哑口无言、冷汗直流、甚至当场顿悟、反过来向他请教”的各种“江湖传说”,也开始如同长了翅膀一般,在燕京大学物理学院乃至整个学校的教授圈子里,以一种“指数级爆炸”的速度,悄然流传开来。
这些传说,经过各位“添油加醋”的“热心传播者”的艺术加工和“二次创作”,逐渐演变成了各种令人啼笑皆非、拍案叫绝、或者说……让所有听到的人都忍不住想给秦风跪下的“凡尔赛文学”经典段子。
一场围绕着“秦风究竟是来上大学,还是来给整个燕京大学的教授天团开宗立派、传道授业”的“宇宙级学术研讨会”,似乎也即将在不久的将来……隆重召开。
而我们的秦风同学,对于这一切,依旧是……浑然不觉,或者说,是……懒得理会。
他依旧我行我素地,穿梭于各个他感兴趣的课堂之间,如同一块不知疲倦的海绵,疯狂地吸收着来自不同学科领域的知识养分,为他脑海中那棵正在茁壮成长的【学神黑科技系统】的参天大树,不断地浇灌着……来自更高维度的智慧甘霖。
毕竟,对于一个立志要“给太阳戴上戴森环”的男人来说,区区本科阶段的学分和课程,那又算得了什么呢?
那玩意儿,真的……能吃吗?