Dots
2024-10-09T01:45:55+00:00
“首先，物理学的定义是什么？”
今天，普林斯顿大学举办了一个小规模庆祝会，祝贺本校荣休教授John Hopfield获得2024年诺贝尔物理学奖。
在Hopfield教授曾担任教职的分子生物系系主任，以及获奖领域直接相关的物理系系主任发言之后，主持人问出了那个大家都有点在意的问题：“您觉得您的研究如何契合‘物理’这一主题？”
Hopfield教授用一个反问作为开场：“首先，物理学的定义是什么？”全场哄笑之后鼓掌。
接着，他给出了自己的答案：“我认为物理学就是研究一个系统如何运行。”因此，神经元组成的这个由很多个单位构成的系统，当然也可以是物理学的研究对象。
他还提到了同样是本校教授，也是1977年诺贝尔物理学奖得主的P.W.安德森那篇著名的论文《More is Different》，认为神经元网络和凝聚态物理学有可比之处。
安德森和凝聚态物理学
从古希腊的先哲们开始，人们就一直在孜孜不倦地询问着一个问题：“最基本的事物”是什么？德谟克里特设想了原子，道尔顿、卢瑟福、玻尔们提出了自己的原子核-电子模型，而高能对撞实验告诉我们原子核里的质子和中子都由夸克构成。这背后其实隐含着一种思想，就是在了解了构成事物的基本单元之后，我们就可以层层推进，构建出任何事物的运行规律。这一被称为“还原论”的思想，使得人们独尊高能；凝聚态这种研究大量粒子构成体系，充满各种近似的学科，理论经常被认为是“体系太脏”、“不基本”、“都合主义”，实验则是“烧炉子”、“测电阻”、“玄学”。
1972年，安德森在《Science》上发表了《More is Different》，讨论了还原论的局限性和科学的层级，每一级都有自己运行的规律。不能简单套用数学的思考方式到物理，也不能简单套用化学的研究方法到生物……虽然文章提到了很多学科，但这篇文章经常被认为是凝聚态物理的“正名”之作。
那之后，凝聚态物理学出现了井喷式的爆发，高温超导、拓扑能带学、强关联系统……时至今日，凝聚态俨然成了物理界的“半壁江山”，再也不会有人将其开除。 连最“基础”的高能物理，都能从凝聚态中找到启发(安德森-希格斯机制)。
Hopfield教授提到凝聚态，可能就是认为神经元网络里也可能蕴含有同样丰富的物理。
所以，这真的是物理奖……吗？
即使神经元网络受到了物理原理的启发，现在也被广泛运用于物理研究中，对于现代科技的发展也起到了至关重要的作用，但它真的应该获得诺贝尔物理奖吗？我有两个问题想要问：
- 神经元网络、或者说机器学习，关于其本身而并非应用的研究，主要集中在物理这个领域吗？
- 神经元网络可以应用于物理研究，但是它给物理学带来了什么样的突破？
我觉得不是，但我大概确凿没有瑞典皇家科学院的人懂物理罢。
一些有趣的事实
- Hopfield教授有不少学生成了知名科学家，其中就有知名物理学家Halperin。他和Nelson、Young一起将BKT相变理论推进了一步，而BKT相变是凝聚态最后一次获奖(2016年)
- 他的另一个学生Erik Winfree成了计算生物学家，他的老婆就是创造了“学术妲己”这一称呼的钱璐璐教授。
