8月25日，搜狐视频关注流《张朝阳的物理课》“基础科学大会系列对谈”迎来收官。搜狐创始人、董事局主席兼首席执行官、物理学博士张朝阳，与麻省理工学院塞西尔与艾达・格林物理学讲席教授文小刚开展三小时深度交流。本次对谈以“物理学的下一次革命：极小、极大，还是极复杂？”为主题，围绕量子纠缠到宏观世界演生背后的物理图景展开探讨。

两人从各自的跨界经历切入，循着拓扑物态理论的发展脉络，逐层解读分数量子霍尔效应、量子比特海洋背后全新的演生世界观；同时围绕科研方法论、AI能力边界、基础科普价值展开思辨，为这场横跨微观、介观与宇观尺度的系列科学对话画上圆满句号。

本场对话是本年度《张朝阳的物理课》“基础科学大会系列对谈”收官之作。8月12日，张朝阳与宾夕法尼亚大学软物质与生命物质研究中心主任刘若微教授，解读沙堆、泡沫等经典无序系统的涌现规律；8月18日，又与牛津大学荣休教授苏比尔・萨卡尔教授，探讨宇宙学标准模型的争议与边界。

从高能到凝聚态：科学新发现通常出现在领域交界处

文小刚早年师从弦理论大师威腾，接受高能物理方向的学术训练，之后转入凝聚态物理研究。他回忆，两个领域虽同属物理学，却仿佛使用两套完全不同的学术语言：高能物理受相对论影响，习惯将时间与空间合并讨论；凝聚态物理一般将时间单独处理，更加关注物质在空间当中的组织方式。

张朝阳打比方形容，这就好比原本擅长“舞大刀”的人，换了领域之后要改用“长矛”。如果不能掌握新领域的话语体系，很容易在两个方向都难以获得认可。

虽然两套物理语言不能混用，但这种双重视角，让文小刚在研究凝聚态物理问题时，总能找到与众不同的切入点。他早期多项重要成果，都得益于此。

“科学的新增长点往往不在一个领域的中心，而在不同领域的交界处，那里最容易产生新东西。”

张朝阳将这一现象类比生物学的“杂交优势”：多元学科视角相互碰撞，能够催生出更强的创新活力，学科交叉正是创新的重要来源。

拓扑序与范畴学：凝聚态物理的新基石

物质为什么会呈现不同物态？张朝阳以生活中水结冰的现象抛出问题。文小刚解释，液态水在连续平移变换下保持不变；水结冰形成晶格之后，仅在特定平移距离下维持不变，冰与水拥有不一样的对称性。基于对称性的分析，正是过去描述物质物态的经典范式。

就在这套传统理论被广泛使用时，文小刚于1989年提出“拓扑序”概念。拓扑序是一类无法依靠对称性刻画的全新物态：系统对称性完全相同，但是基态性质截然不同，并且不容易被局部杂质扰动破坏。如果把局部杂质视作形变，这类物态对形变不敏感的特性，正是数学概念“拓扑”的本意。相关研究为解析凝聚态系统的新奇现象建立新框架，也为文小刚斩获理论物理学界的最高荣誉——狄拉克奖章。

由于拓扑序具备上述全新特性，原本用于描述物质对称性的数学工具已经难以满足研究需求。范畴学这门更加关注事物之间关联与组织结构的数学理论，恰好可以实现对拓扑序的分类。文小刚坦言，范畴学确实令人“犯愁”，即便是不少数学家也很少深入钻研，但自己从中收获颇多，也时常会被旧有思维范式束缚。他鼓励青年学生直接从范畴学入手，从前沿的“关系”视角去理解物理世界。

张朝阳表示，范畴学应当得到更多推广普及。新的物理学革命往往伴随着新数学工具的出现，范畴学作为描述多体量子纠缠的重要数学框架，值得更多物理研究者重视与学习。

光从哪里来：答案或藏在“量子比特的海洋”

深耕拓扑序与长程量子纠缠多年，文小刚提出一个颇具颠覆性的猜想：我们日常所见的光，本质上或许是量子纠缠的宏观体现。

该猜想并非凭空设想。他在研究自旋液体这类新型量子物态时发现，系统内自旋波的传播规律，与描述电磁波的麦克斯韦方程高度吻合。后续他与合作者进一步证实，该特殊现象来源于一种独特的量子纠缠结构，将其命名为弦网凝聚。

弦网凝聚可以做这样直观的理解：把真空看作由量子比特构成的一片“海洋”，量子比特之间可以连接形成闭合的弦；弦持续运动涨落，就构成动态的“弦液体”。弦的密度分布对应我们熟知的电场：沿着弦延伸方向，弦的密度保持恒定；垂直弦的方向会产生密度起伏，这与电场的特征高度契合。而弦的断点就对应电荷，当弦发生断裂，断点位置便会生成电荷。电磁场（传递相互作用）与电荷（构成物质），就从同一套量子纠缠结构当中演生出来。

“传统大统一理论，只能够统一三种基本相互作用力，无法纳入构成物质的费米子。弦网凝聚、量子比特海洋这套图景，可以同时统一相互作用力与物质。”文小刚说道。但这套理论目前还不能解释引力。他曾尝试把“弦”拓展成“膜”，借助“膜液体”模型推导爱因斯坦引力方程，但二者数学结构无法匹配，该方向暂未取得突破。

如何揭开世界的奥秘：在量子纠缠中寻找本质

基于弦网凝聚理论，文小刚提出一套全新的世界观，可以概括为三个关键词：极小、极大、极复杂。

“极小”的单元十分简单，就是量子比特，只有0和1两种状态，没有更多内部结构；“极大”的宏观世界却无比繁复，存在麦克斯韦方程、狄拉克方程，形形色色的物质物态。连接二者的中间环节就是“极复杂”，在物理学中对应的正是量子纠缠。纠缠是一种组织结构，把最简单的量子比特和我们所观测到的丰富世界联系在一起。

“更重要的不是世界的基本构建是什么，而是它的组织结构。”文小刚表示，这就是“演生世界观”。即便知道基础单元是量子比特也远远不够，真正决定世界样貌的，是量子比特之间的纠缠结构。

在这套全新宇宙观当中，世界的基础单元本身并没有那么关键，真正塑造万物面貌的，是量子比特之间的纠缠结构。张朝阳谈到，从亚里士多德到苏格拉底，人类总以为找到最小物质单元就可以解开世界的全部奥秘；但实际上，单元之间的关联、组织结构才是更为本质的存在。这正是凝聚态物理研究思路和传统还原论最核心的区别。

“猜想”“闲逛”与AI：理论物理的方法论之辩

整场对话，文小刚多次提到一种独特的理论物理研究思路：大胆猜想。

“我经常有很多猜想，猜这个猜那个，但我会做判断，分辨哪些猜想成立、哪些不成立。一旦判断猜想成立，我就会以此为基础继续向前推进。”

文小刚说，数学家追求逻辑严格完备；物理学家如果判断猜想成立，就可以以猜想为基点继续开展研究。他把这种方法比作搭建大厦：先把整体的建筑框架猜想构建出来，螺丝、螺母这类细节的严格证明，可以留给后续研究者完成，这和数学家步步严格推导的路径形成鲜明对比。

张朝阳也很认可这种不拘一格的探索式学习：“我掌握一些基本道理，就会自己动手推导。”他认为这是效率很高的学习、研究模式。

谈及AI在理论物理领域的价值，文小刚认为AI的优势集中在计算与验证环节。过去难以完成的复杂积分，现在可以交给AI处理，大幅加快猜想验证的速度。但创造全新定义、提出全新概念，目前依旧是AI难以企及的。当研究的框架、定义已经确立，后续逻辑推演可以交由AI辅助；但产生新概念之前，模糊、充满不确定性的创造性思考，只能依靠人脑完成。

张朝阳打比方总结：AI就像一匹骏马，人类是骑手；人类指明前进方向，AI就可以高速奔跑。这和他此前同萨卡尔对话时的观点一脉相承：AI是强大工具，但真正的概念突破仍然依靠人类。

懂科学才能做好科普：一线科研人员应承担科普义务

互动环节，来自清华大学、南京大学、中国科学院等高校院所的青年学者、学生踊跃提问，话题覆盖拓扑量子计算发展前景、高能-凝聚态场论对应关系、新物态实验探寻、量子引力研究路径等诸多方向。搜狐视频平台的多位科普创作者同步参与研讨，包括@余颖-凝聚态物理教授、@张春峰物理教授、@phyzc（中国石油大学教授）、@高庆一（人工智能学者），共同探讨科研与科普的现实意义。与会嘉宾谈到，搜狐视频关注流恰似“微光汇聚”，汇聚物理、数学、AI领域的专家学者，形成科普传播力量，实现不同学科的跨界碰撞。

结合科研实践与大众科普，文小刚与张朝阳分享了各自思考。文小刚坦言，科普的难度不亚于科研。科普需要舍弃部分数学严格性，但一旦把握不好尺度就容易出现谬误；只有一线科研工作者，才能够拿捏好分寸，剥离繁复数学细节，准确传递科学内核与方向。他呼吁一线科研人员主动承担科普义务：把自身研究凝练、通俗地向外讲述，本身也是对科研工作的复盘打磨，梳理的过程甚至会催生出新科研灵感。

做科普反过来也会反哺科研。他建议科学家尝试“脱离数学公式，用卡通示意图去表达抽象概念”，这种方式会倒逼研究者提炼概念的核心精髓。

张朝阳补充，科普必须由真正懂行的一线科研人员来完成，“如果科普滥用各类比喻，就容易陷入似是而非的误区。”

这场对谈，恰好印证了张朝阳的观点：“用大众媒体传播最高深的科学，用科普的方式来传播最严谨的知识。”