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。搜狐董事局主席、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3小时深度交流，围绕“物理学的下一次革命：极小、极大，还是极复杂？”主题，探讨从量子纠缠到宏观世界涌现背后的物理图景。

两人从各自的跨界经历谈起，循着拓扑物态理论的发展脉络，一步步揭开分数量子霍尔效应、量子比特海洋背后全新的演生世界观，也对科研方法论、AI的能力边界与基础科普的价值展开思辨，为这场贯穿微观、介观与宇观尺度的系列科学对话落下收官之笔。

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训练，后来转入凝聚态物理研究。他回忆，这两个领域虽然都研究物理，却像在使用两套不同的语言：高能物理受相对论影响，往往把时间和空间放在一起讨论；凝聚态物理则通常把时间单独处理，更关注物质在空间中的组织方式。

张朝阳形容，这很像一个原本“舞大刀”的人，转到另一个领域却要改用“长矛”。如果学不会新领域的语言，很容易在两边都不被认可。

尽管两种物理语言不能混用，但正是这种双重视角，让文小刚看凝聚态的问题时总能找到与众不同的切入点。他早期许多重要工作正得益于这种差异。“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。”

张朝阳则把这比作生物学中的“杂交优势”，多种基因叠加反而产生更强的生命力，很多时候学科交叉恰恰是创新的重要来源。

凝聚态物理的新基石

物质为何拥有不同形态？张朝阳以生活中常见的水结冰为例展开提问。文小刚解释，液态水在连续的平移下保持不变，而结冰后水分子形成晶格，仅在特定平移距离下才保持不变，因此水和冰的对称性不同。这种基于对称性的分析，正是描述不同物质状态的传统范式。

就在传统理论盛行之时，文小刚于1989年提出了“拓扑序”概念。这是一种无法用对称性来刻画的全新物态，它们的对称性相同，但是最低能量状态却不一样，而且不易被局部杂质破坏。如果将局部杂质看成一种形变，那么这种物态的形变不敏感特性正是数学上“拓扑”的本义。

相关研究为理解凝聚态系统中的新奇现象提供了新框架，也为文小刚赢得了理论物理学界最高荣誉——狄拉克奖章。

正因为拓扑序的新特性，描述物质对称性的数学工具已经不够用，而范畴学作为一门更看重事物之间的关联、组织结构的数学理论，恰好可以用于对拓扑序进行分类。

文小刚坦言，范畴学确实令人“犯愁”，连数学家都很少钻研，但他仍从这门学科中获益良多，并懊恼自己常常被旧思路拖累。他鼓励年轻学生直接从范畴学入手，从最前沿的“关系”的视角理解世界。

极小、极大、极复杂

在拓扑序与长程纠缠领域深耕多年后，文小刚提出了一个颇具颠覆性的猜想：我们日常接触的光，本质上或许也是量子纠缠的一种宏观表现。

这一猜想并非凭空而来。他在研究一类名为自旋液体的新型量子物质时发现，其中自旋波的传播规律，恰好与描述电磁波的麦克斯韦方程完全吻合。后续他与合作者进一步证实，这种奇特现象源自一种特殊的量子纠缠结构，并将其命名为弦网凝聚。

“传统的大统一理论，只能把三种基本作用力纳入同一框架，却无法包含构成物质的费米子。而弦网凝聚与量子比特海洋的图景，把力和物质都统一了起来。”文小刚说。不过这套理论目前还无法解释引力。文小刚曾尝试将“弦”拓展为“膜”，用“膜液体”的模型推导爱因斯坦的引力方程，但两者的数学结构并不匹配，这一方向暂时没有取得突破。

从弦网凝聚出发，文小刚提出了一种全新的世界观。他把它概括为3个关键词：极小、极大、极复杂。

极小的构建非常简单，就是量子比特，只有0和1，没有其他内部结构。极大的世界却极其复杂，有麦克斯韦方程、狄拉克方程、各种各样的物质态。连接两者的中间环节就是“极复杂”，在物理上叫作“量子纠缠”。纠缠是一种组织结构，它把最简单的量子比特和我们看到的丰富世界连接起来。

“更重要的不是世界的基本构建是什么，而是它的组织结构。”文小刚认为，这是一种“演生世界观”。知道基本构建是量子比特还不够，真正决定世界面貌的是量子比特之间的纠缠结构。

整场对话中，文小刚反复强调一种独特的物理研究方法：大胆猜想。

“我经常有很多猜想，猜这个猜那个，但是我要有判断，哪个猜是对的，哪个猜是不对的。一旦觉得这个猜想是对的话，我马上接受它。”文小刚表示，数学家追求严格性，但物理学家只要相信一个猜想是对的，就以它为基础继续往前走。

张朝阳也推崇这种“信马由缰”的学习方式，“我就了解一些基本的道理就开始自己推导”。他认为这是最好的学习方式，也是效率最高的方式。