山西晚报·山河+讯  近日，一场聚焦前沿基础物理科学的深度学术对话圆满收官。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展开三小时深度交流，以 “物理学的下一次革命：极小、极大，还是极复杂？” 为核心主题，层层拆解拓扑序、长程量子纠缠、演生世界观等前沿物理概念，探寻量子纠缠与宏观世界演化的内在规律，并围绕科研创新方法论、人工智能应用边界、科研科普责任担当等议题展开深刻思辨，为大众揭开现代凝聚态物理的全新面纱。

本次对话是年度基础科学系列对谈的收官之作。此前，系列活动已先后聚焦软物质无序系统、宇宙学标准模型等前沿领域，邀请国内顶尖学者拆解自然科学奥秘，搭建起基础科学跨界交流、大众科普传播的优质平台。

跨界交融出创新 学科交叉孕育科学新突破

深耕高能物理与凝聚态物理两大前沿领域的文小刚，有着独特的跨学科研究经历。他师从弦理论大师威腾，早年深耕高能物理领域，后转向凝聚态物理研究。在对话中，文小刚生动阐释了两大物理领域的核心差异：高能物理受相对论影响，习惯将时间与空间结合研究；而凝聚态物理侧重单独拆解时间维度，重点探究物质的空间组织形态，两大领域仿若两套完全不同的科学语言体系。

张朝阳对此比喻，这种跨领域转型如同习武之人改换兵器，需要重塑思维体系与研究逻辑，无法熟练掌握新领域的研究方法，便难以深耕突破。但也正是这种跨界视角，让文小刚的研究拥有了独特切入点，诞生了多项重磅科研成果。

“科学的新增长点，从不局限于单一领域中心，往往诞生于不同学科、不同领域的交界处。” 文小刚坦言，学科交叉是科研创新的核心突破口。张朝阳也认同这一观点，将其类比为生物学的杂交优势，多领域知识、多学科思维的碰撞融合，能够突破单一研究的思维桎梏，催生全新的科学发现。

颠覆传统认知 拓扑序、范畴学构建物理新基石

长久以来，物理学界以 “对称性” 作为界定物质形态、区分物态变化的核心范式。以水的物态变化为例，液态水具备连续平移对称性，而结冰后水分子形成固定晶格结构，仅能在特定平移距离下保持对称，对称性的差异，成为区分水与冰两种物态的关键。

基于这一传统理论，文小刚在 1989 年突破性提出拓扑序全新概念，颠覆了传统物理认知。不同于依靠对称性区分的常规物态，拓扑序物态拥有相同对称性，却呈现出不同的最低能量状态，且具备极强的抗干扰性，不易被局部杂质、外部形变破坏，完美契合数学中 “拓扑” 不变性的核心特质。这一创新理论填补了凝聚态物理领域的研究空白，为解析各类新奇量子物态提供了全新研究框架，也让文小刚斩获理论物理学界最高荣誉狄拉克奖章。

随着拓扑序理论的诞生，传统描述对称性的数学工具已然无法满足研究需求，小众且深奥的范畴学成为适配拓扑序研究的全新数学基石。范畴学侧重研究事物间的关联与整体组织结构，能够精准完成拓扑序的分类与解读。

谈及这门小众学科，文小刚坦言范畴学晦涩难懂，即便是专业数学家也极少深入钻研，学习研究过程充满挑战，但却是解读前沿量子物理的关键工具。他鼓励青年科研学者跳出传统研究思维，从范畴学 “关联、结构” 的全新视角认知世界、开展研究。张朝阳也表示，物理革命的突破始终伴随着数学工具的革新，范畴学作为解读多体量子纠缠的核心框架，理应得到物理科研领域的广泛重视与普及。

量子比特筑万物 全新演生世界观颠覆传统认知

依托多年拓扑序与长程量子纠缠研究，文小刚提出了极具颠覆性的科学猜想：人类感知的光，本质是量子纠缠的宏观具象表现。

这一猜想源于他对自旋液体量子物质的深耕研究。科研过程中，他发现自旋液体中的自旋波传播规律，与经典麦克斯韦电磁波方程高度契合，后续联合科研团队证实，这一特殊现象源于独特的量子纠缠结构，并据此提出弦网凝聚理论。

对于抽象的前沿理论，文小刚作出通俗解读：可将真空视作一片由无数量子比特构成的海洋，量子比特相互联结形成闭合弦结构，持续运动涨落构成动态弦液体。其中，弦的密度分布对应电场特性，弦的断点则对应电荷。这一模型完美实现了力与物质的统一，成功将电磁场、电荷等基础物理要素，归源于同一种量子纠缠结构，突破了传统大统一理论仅能整合作用力、无法涵盖物质粒子的局限。

基于此，文小刚总结出全新的演生世界观，以 “极小、极大、极复杂” 三个维度重构大众对宇宙的认知。宇宙最基础的构成单元极为简单，仅为 0、1 两种状态的量子比特；而人类所处的宏观世界纷繁复杂，拥有多样物质形态、各类物理方程；连接极简微观单元与繁复宏观世界的核心，正是极复杂的量子纠缠组织结构。

“决定世界面貌的，不是物质基本单元，而是单元之间的关联与结构。” 文小刚强调，这也是现代凝聚态物理与传统还原论物理研究的核心区别。张朝阳补充，人类长久以来执着于寻找物质最小构成单元、破解宇宙奥秘，而前沿物理研究证明，粒子、单元之间的关联组织，才是宇宙运行的底层核心逻辑。

辨析科研方法论：大胆猜想敢突破，AI 只能为科研赋能

对话中，两位学者围绕理论物理的科研方法论展开深度探讨，为青年科研工作者提供了全新研究思路。文小刚表示，理论物理研究需要敢于大胆猜想、突破定式思维。相较于数学家追求严谨缜密、步步求证的研究模式，物理学家更擅长先搭建整体理论框架、提出核心猜想，再逐步验证完善细节，以高效的方式推进科研突破。

张朝阳十分认可这种科研思维，他表示依托基础原理自主推导、大胆探索，是最高效的科研与学习方式，能够快速突破知识边界、催生创新想法。

针对当下热门的人工智能技术，两位学者明确界定了其在基础物理研究中的能力边界。文小刚认为，AI 可高效完成复杂积分运算、数据验证等基础性工作，大幅提升科研验证效率，助力科研人员快速落地猜想。但全新科学概念、创新理论体系、原创科研定义的诞生，无法依靠 AI 实现，科研领域的核心创新与思维突破，始终依赖人脑的独立思考与创造性思维。

张朝阳用生动比喻总结：AI 是奔跑的骏马，人类是掌舵的骑手，人工智能可高效完成既定方向的工作，但科研探索的全新方向、核心突破、创新定义，终究需要人类自主探索、精准把控。

坚守科普初心 呼吁一线科研者扛起科普责任

本次对话现场汇聚了多所高校、科研院所的青年学者与学生，大家围绕拓扑量子计算、量子引力研究、新物质态探索等前沿问题积极提问、交流探讨，营造出浓厚的学术交流氛围。

谈及基础科学科普工作，两位学者一致认为，高质量科普是科研工作者的重要使命。文小刚坦言，科普的难度远超专业科研，科普需要适当弱化专业严谨性、舍弃复杂数学公式，却极易出现概念偏差、似是而非的问题，唯有深耕一线的科研人员，能够精准把握科普尺度，通俗且准确地传递科学核心内涵。

同时，科普对科研工作具有极强的反哺作用。梳理专业知识、通俗解读前沿理论的过程，能够帮助科研人员重构知识体系、迸发全新科研灵感。他建议科研工作者尝试跳出公式思维，用通俗图文、具象类比解读抽象科学概念，提炼知识核心、打磨科研认知。

“真正的科普，杜绝似是而非的类比，需要专业学者精准输出。” 张朝阳表示，基础科学的普及传播，离不开一线科研人员的深耕发力，以专业视角、严谨态度向大众传递科学真相、普及前沿知识，才能真正让高深基础科学走出实验室、走进大众视野，推动全民科学素养持续提升。