天才学霸？我只是天生爱学习 第75章

　　大自然中有各种各样的现象，有跟物体运动相关的，有跟声音、光、热相关的，有跟闪电、磁铁相关的，也有跟放射性相关的等等。

　　物理学家们就去研究各种现象背后的规律，从伽利略开创的运动学体系，到惠更斯奠基的波动光学，再到焦耳建立的热力学定律，各领域自成体系。然后物理学家们就满意了么？

　　当然不满意！

　　为啥？定律太多了！

　　如果每一种自然现象都用一种专门的定律来描述它，那得有多少“各自为政”的定律啊？

　　于是物理学家们就想，我能不能用更少的定律来描述更多的现象呢？

　　有没有可能有两种现象表面上看起来毫不相关，但是在更深层次上却可以用同一种理论去描述？有没有可能最终用一套理论来描述所有的已知的事情？

　　这个事情，本质上就跟秦始皇要统一六国一样，我决不允许还有其他六个各自为政的国家存在，必须让所有人遵守同样的法律，服从同一个政令，用同样的语言和文字，这样才和谐。

　　消除“诸侯割据”式的学科壁垒，物理学家的统一之路，也是这样浩浩荡荡地开始的。

　　牛顿的万有引力定律首次实现天地力学统一，将苹果落地与月球绕行纳入同一数学体系。

　　麦克斯韦方程组更进一步将电磁现象纳入统一理论，揭示电场与磁场的本质统一性。

　　19世纪微观研究的突破揭示了更深层的统一性，宏观的机械力本质是分子间的电磁作用，比如范德华力，热现象实为分子运动的宏观表现，通过麦克斯韦-玻尔兹曼分布描述。

　　至此经典物理学形成两大支柱，引力由牛顿体系描述，电磁力由麦克斯韦方程组诠释，而物质运动则由统计力学补充完善。

　　但尴尬的是，麦克斯韦方程组和牛顿力学这套框架居然是矛盾的，那么到底是麦克斯韦方程组有问题还是牛顿力学的这套框架有问题呢？

　　爱因斯坦通过狭义相对论重构时空观念，成功兼容麦克斯韦方程组，基于光速不变原理与相对性原理的统一，却不得不将引力单独处理，在等效原理基础上提出的广义相对论。

　　在狭义相对论这个新框架里，麦克斯韦方程组不用做任何修改就能直接入驻，即在狭义相对论的体系中，麦克斯韦方程是能够直接适用的。

　　然而，牛顿力学里有些东西无法直接搬过来，但是稍微修改一下就可以很愉快的搬到这个新框架里来，比如动量守恒定律，直接用牛顿力学里动量的定义，在狭义相对论里动量是不守恒的，需要修改一下就守恒了，这是二等公民。

　　还有一类东西，无论怎么改都无法让它适应这个新框架，这是刁民。

　　刁民让人很头痛，不过还好，虽然有刁民，但是刁民的数量不多，就一个，引力。

　　牛顿的万有引力定律在牛顿力学那个框架里玩得很愉快，但是它骨头很硬，不管怎么改，它就是宁死不服狭义相对论这个新框架，那要怎么办呢？

　　当然，物理学家可以继续改，他们相信虽然现在引力它不服，但是以后总能找到让它服气的改法。

　　但是爱因斯坦另辟蹊径，他说引力这小子不服改我就不改了，然后他另外提出了一套新理论来描述引力，相当于单独给引力盖了一栋别墅。

　　结果这套新引力理论极其成功，而且爱因斯坦提出这套新理论的方式，跟以往的物理学家们提出新理论的方式完全不一样，这种新手法带来梦幻般的成功惊呆了全世界的物理学家，然后爱因斯坦就被捧上天了，这套新理论就叫广义相对论。

　　过去的物理学家们是通过不断做实验，去测量各种数据，然后总结规律，用一组数学公式来总结规律，来解释这些数据，如果解释得非常好，那么就认为是找到了这种现象的规律，然后顺带着发现了隐藏在理论里的某些性质，比如某种对称性。

　　他们遵循着实验-理论-对称性这样一条线，这也符合我们通常的理解。

　　但是，爱因斯坦把这个过程给颠倒了，他发现上面的过程在处理比较简单的问题的时候还行，但是当问题变得比较复杂，当实验不再能提供足够多的数据的时候，按照上面的方式处理问题简直是一种灾难。

　　比如，牛顿发现万有引力定律的时候，开普勒从第谷观测的海量天文数据里，归纳出了行星运动的三大定律，然后牛顿从这里面慢慢猜出了引力和距离的平方反比关系，这个还马马虎虎可以猜出来。

　　但牛顿引力理论的升级版-广义相对论的情况是这样的：

　　这种复杂的方程怎么从实验数据里去凑出公式来？

　　况且，广义相对论在我们日常生活里，跟牛顿引力的结果几乎一样，第谷观测了那么多天文数据可以让开普勒和牛顿去猜公式，但是在20世纪初根本没有数据让爱因斯坦去猜广义相对论？

　　水星近日点进动问题是极少数不符合牛顿引力理论的，但是人们面对这种问题，普遍第一反应是在水星里面还有一颗尚未发现的小行星，而不是用了几百年的牛顿引力有问题。

　　退一万步说，就算你当时认为那是因为牛顿引力不够精确造成的，但是就这样一个数据，你怎么可能从中归纳出广义相对论的场方程？

　　经过一连串的深度碰壁之后，爱因斯坦意识到当理论变得复杂的时候，试图从实验去归纳出理论的方式是行不通的，实验不可靠，那么爱因斯坦就要找更加可靠的东西，这个更加可靠的东西就是对称性！

　　对称性可以简单的理解为不变性，比如动量守恒定律就具有空间对称性，也就是说，它在任何位置都是成立的，比如能量守恒定律具有时间对称性，他在任何时间都是成立的。

　　实验数据可能不可靠，但对称性是绝对可靠的！

　　于是爱因斯坦在物理学的研究方式上来了一场哥白尼式的革命，他先通过观察分析找到一个十分可靠的对称性，然后要求新的理论具有这种对称性，从而直接从数学上推导出它的方程，再用实验数据来验证他的理论是否正确。

　　在这里，原来的实验-理论-对称性变成了对称性-理论-实验，对称性从原来理论的副产品变成了决定理论的核心，实验则从原来的归纳理论的基础变成了验证理论的工具。

　　于是，爱因斯坦用广义相对论驯服了引力，用狭义相对论安置好了电磁力之后，接下来的路就很明显了，统一引力和电磁力！

　　就像当年麦克斯韦统一电、磁、光那样，毕竟用一套理论解释所有的物理现象是物理学家们的终极梦想。

　　但是，爱因斯坦穷尽他的后半生都没能统一引力和电磁力，不仅如此，随着实验仪器的进步，卢瑟福原子模型揭示强核力存在，随后汤川秀树提出介子理论解释核力，费米则建立弱相互作用理论。

　　这些成果表明，自然界存在四种基本相互作用，引力、电磁力、强力和弱力，但引力与电磁力仍未能统一，强力和弱力亦各自为战。

　　这下可好，不但没能统一引力和电磁力，居然又冒出来两种新的力。

　　其中，引力用广义相对论描述，电磁力用麦克斯韦方程组描述，强力和弱力都还不知道怎么描述，统一就更别谈了。

　　这个时候，杨-米尔斯理论登场了，其非阿贝尔规范对称性为强相互作用提供数学描述，通过SU(3)群规范场，标准模型更将弱力与电磁力统一为电弱力，通过SU(2)×U(1)群规范对称性破缺，最终形成当前粒子物理的四大基本力架构。

　　也就是说，在四种基本力里，除了引力，其它三种力都是用杨-米尔斯理论描述的，所以杨-米尔斯理论的重要性不言而喻！

　　以前陈辉一直觉得科学家们做的事情虚无缥缈，直到今天，他才发现，原来科研，竟然这般有趣！

　　如果能够解决杨-米尔斯理论的缺陷，就完成电磁力、强力、弱力的大一统。

　　光是想想陈辉就有些激动！

　　“好了，这次趁热吃吧！”

　　厨房的燃烧声和锅铲与铁锅的碰撞声已经停止，店主大叔端着回了锅的土豆回锅肉放在陈辉面前。

　　呜呜……

　　手机震动，陈辉下意识的要去拿手机。

　　店主老板顿时眼睛一瞪。

　　陈辉有些不好意思的收回手，他也不好意思再让老板去热一次饭菜了。

　　想来也不会有什么重要的事情，否则对方就打电话了。

　　一念及此，陈辉拿起筷子，饿虎扑食般大口大口的吃起来。

　　还别说，这家店面虽然不大，看着也是破破烂烂的工业风，但这土豆回锅肉的味道是真不错！

　　以后有钱了一定常来吃。

　　老板看到这幅画面，这才满意的趿拉着拖鞋回到第一排餐位旁坐下，开始玩手机。

　　吃饱喝足，陈辉这才拿起手机。

　　是方文发来的消息。

　　“大神，我知道你天赋异禀，但是千禧年难题还是太难了，菲尔兹得奖主邱成梧你知道吧，当年他的老师陈星神就想让他钻研黎曼猜想，但他很清醒的认识到这是个大坑，没有照做，否则他就拿不到菲尔兹奖了。

　　最好的例子就是张一堂了，他就是研究黎曼猜想的，从1992年从普渡大学博士毕业，一事无成，只能去餐厅刷盘子，一直到2013年发表了孪生素数定理，才获得学术圈的认可，得到了大学教职，算是翻身。

　　他还算是好运的了，还不知道多少天才一头扎进千禧年难题中，就再也没爬出来了。

　　我觉得你可以先从简单一点的做起。”

　　陈辉的恩情方文一直记在心中，他不忍心看到如此天才因为选错了路而一生碌碌无为。

　　“如果你想挣钱的话，数学结合其他学科做应用也是不错的选择，比如数学+物理，最近大火的凝聚态物理可以说是物理领域最热门的课题，数学更是这门课题的基础语言，大神可以尽情的发挥自己的才能。

　　你记得前两年大火的偷国超导乌龙吗，凝聚态的主要研究方向之一就是室温超导，如果能够做出重大突破，那可比解决千禧年难题还要赚钱呢。

　　可控核聚变知道吧？

　　其中最关键的结构托卡马克装置就需要用到超导材料，如果真能实现室温超导，那么托卡马克装置的关键技术难题就能解决，到时候，就能实现可控核聚变了，海水发电，到时候挣的钱你用都用不完！”

　　方文说着说着似乎也有些激动了，开始跑题，方文自己都不会想到，他的一席话会给这个世界带来多大的改变。

　　不过陈辉倒是也听进去了，“凝聚态物理么？”

　　他不是偏执的人，虽然只要他愿意钻研，他相信随着熟练度不断提升，千禧年难题也不在话下。

　　但谁也不知道还需要多久。

　　在这儿之前，也未必不能先研究其他课题，反正这同样能提升数学的熟练度。

　　并且方文说出的愿景，他也有些心动。

　　那可是可控核聚变！

　　若真能突破，世界将因此改变！

　　“既然是凝聚态物理中的数学，那就先研究研究凝聚态数学吧！”

第108章 凝聚态数学

　　下午17点，

　　临安，巴巴里阿总部，考室中，

　　邓乐岩头发凌乱得如同鸡窝，眼中布满血丝，面色都有些发黄。

　　为了得到高分，他这8个小时连吃饭都是在电脑前，没有浪费一分一秒，直到考试结束才交卷。

　　他的努力也没有白费，前面三道题他全部答对，第四题也写了大半的过程，只是最后计算应该还有点问题，可惜时间不够多，否则他第四题20分也能拿到。

　　不过第五题和第六题他也都写了不少解答过程和思路，虽然最后没有算出来，但想必也能得一些步骤分。

　　算下来，应该能拿八十分以上，甚至有可能上九十分。

　　根据往年经验，九十分以上，是有机会拿到银奖的！

　　邓乐岩对这个结果很是满意。

　　那个人就算再强，最多也就拿个银奖吧？

　　甚至可能连铜奖都拿不到。

　　他承认陈辉很强，但预赛和决赛对知识深度的要求是不一样的！

　　起身随着其他考生一起走出考室，跟着教练李斌往酒店走去，邓乐岩胸中再次充满了自信。

　　接下来就是准备CMO了。

　　CMO七月10号正式开始，但会持续一周，第一天会有个开幕式，第二三天是考试，后面几天会有些活动，比如颁奖典礼，前沿数学讲座什么的。

　　所以他们七月初就要出发去京城。

　　今年的CMO夏令营活动在京城的燕北大学举行。

　　阿赛他要拿奖，CMO也不能松懈，金牌自然是势在必得，他要争的，是CMO满分，还有IMO出征名额！

　　不过这些都是后话了。

　　现在，他只想赶紧回酒店去睡一觉。

　　……

　　7月8日，蓉城天府机场，候机厅充电座位旁，插排早已座无虚席，连接着一个个样式各异的充电器，充电器线的另一头则是连接着一个个候机者，像是连接着母体的胚胎，通过脐带（充电线）汲取能量。

　　吊诡的是，在这些人中，有一个少年竟然拿着一叠A4纸，放在充电插座的桌子上，一手还拿着笔，认真的阅读着，不时还用笔做着笔记。

　　简直是格格不入。

　　《Liquid Tensor Experiment》！

　　蓉城数学会会长马景堂站在陈辉身后，看着论文标题，目光有些呆滞。

　　液态张量实验，是菲尔兹奖得主彼得·舒尔茨与数学家达斯汀·克劳森提出的研究项目，旨在通过“凝聚态数学”计划实现数学中几何、泛函分析和p进数三大领域的统一。

　　作为数学家，马景堂当然知道这篇发表于三年前大名鼎鼎的论文。

　　可是，作为一个不是研究这个领域的数学家，马景堂也只看得懂论文题目。

　　好吧，他承认，就算他是研究这个领域的，他也不一定能看懂。

　　所以，这个小家伙能看得懂？

　　看着已经翻了大半的那叠A4纸，看着陈辉认真做笔记的样子，马景堂心情有些复杂，因为他连笔记也都看不懂……

　　他想要相信陈辉是看懂了，可又觉得太荒谬。

　　数学这个学科跟其他学科不同，其他学科，只要不是太笨，大多数论文还是能看懂的，至少，研究这个领域的学者是能够看懂的。

　　但数学，一些前沿的研究成果，全世界能看懂的人都不会超过两手之数。

　　这也是为什么大多数专业的数学期刊影响因子低的原因。

　　别人看都看不懂你的论文，他怎么引用？

　　“全英文论文？”

　　“这家伙真能装！”