物理學終極問題:如果不靠人類直覺,能不能發現從未設想過的實驗
更新于:2025-04-03 16:29:18

人類一直在探索宇宙,靠的是實驗。實驗物理,是一切認知的起點。但一個隱秘而關鍵的問題是:我們現在用的實驗方式,真的是最優的嗎?

不一定。

人類靠直覺設計實驗。我們知道該怎麼裝配雷射器、透鏡、干涉儀,知道怎麼佈置高能粒子加速器,但所有這一切,都是在人的認知能力範圍內打轉。牛頓也好,愛因斯坦也罷,哪怕是現代的諾獎得主,歸根到底都活在“人類直覺”的籠子裡。

這就是局限。

一群物理學家看到了這個問題,索性不再依賴直覺,乾脆找AI來搭手。德國馬普研究所的一個團隊乾脆叫自己“人工科學家實驗室”,目標也很清楚:造一個AI科學家。

不是為了寫論文,是為了逼問那個終極問題:如果不靠人類的直覺,能不能發現我們從未設想過的實驗?

最初的嘗試出奇簡單:給AI一堆虛擬實驗設備——鐳射、干涉儀、分束器、光源、探測器,裝進一個“虛擬實驗箱”里,然後讓它瞎拼。亂七八糟地拼。AI不會覺得“不對稱就是錯誤”,不會被“這在教科書上從沒出現過”的警告嚇退。它只關心結果。

結果第二天,研究者打開電腦,發現AI找到了一個自己團隊幾個月都沒搞出來的實驗方案。實驗組合是非對稱的、不直觀的,甚至有些“醜陋”。但它,有用

這就像是打開了潘朵拉的盒子。

團隊後來構建了一個系統,叫Pyto。它不再處理實際設備,而是抽象成圖結構:設備是節點,連接是邊。這是數學家最熟的領域,卻是物理實驗的新天地。複雜實驗被“翻譯”成了圖的組合與變換問題。這一步非常關鍵。因為圖的空間可以直接接入深度學習。

於是AI可以在這個抽象空間里,自由演化,自由試錯,自由組合。找到解之後,再映射回真實設備。換句話說:人類是在三維空間里想實驗,AI是在高維圖空間里搜索答案。

再往前推進,是量子實驗。人類幾十年摸索出的一套量子系統構建邏輯,AI在幾周內就開始“重構”。

其中有一個問題叫“糾纏交換”(entanglement swapping)。照常規思路,要讓兩個粒子糾纏,必須先生成糾纏對,然後做干涉。AI找出的方案讓人目瞪口呆:它找到了不使用原始糾纏態,也能實現糾纏交換的方式。這在教科書裡是“不可能”的。

結果驗證下來,居然是對的。

這意味著“我們一直以為存在的物理限制,其實根本不是限制”。我們被自己的經驗、直覺、教材困住了。AI不是在幫我們“改進實驗”,它是在突破人類的想像邊界。

更離譜的是:AI給出的機制,物理學家最初看不懂。只看到組合能跑通,原理要一點點“讀出來”。這不是在訓練AI做科學,而是在逼人類“讀懂機器的科學語言”。

再看一個案例,重型玩家登場:LIGO團隊,搞引力波探測的。曾經的諾獎專案。這幫人也上門找AI,目標很明確:找出那些“人類想不到”的引力波探測裝置。

你可以想像,這是物理圈裡的“自我革命”:我們不再設計實驗,而是讓AI來暴力搜索,再由我們負責解釋它的“瘋狂想法”。

結果呢?AI給出的方案不是“更優化”,而是“完全陌生”。構造方式、設備順序、測量機制,全都不走尋常路。有些方案已經在初步類比里擊敗了現有人類設計。

你很難再說“AI是輔助工具”,它已經在接管物理實驗的第一步。AI不在跟著人類走,而是在前面領路。

還有一個更抽象但更危險的趨勢:讓AI閱讀、理解整個人類的科研文獻,然後預測人類下一步會做什麼實驗,以及提出那些“人類還沒想到但有潛力”的研究路徑。

這就不是在設計實驗了,而是在設計科學史的未來。

這個系統的基礎是“知識圖譜”——把所有論文壓縮成一個龐大網路,誰用了什麼公式,誰測量了什麼變數,誰提出了什麼猜想,統統結構化。然後用預測演算法,類比科學家行為。

現在的版本已經可以生成一些看上去極具“科研直覺”的選題與實驗路線圖。最關鍵的是,這些建議來自一個沒有“好奇心”的系統。

也就是說,我們被一種沒有動機的智慧指引著往前走。

這聽起來非常科幻。但物理圈已經動手了,不再觀望。實驗科學的前沿,正在發生“權力的移交”:從人類科學家,交給“非人類智慧”。

換句話說:實驗物理從此不再是人類獨自的事業

不是AI幫我們畫圖、計算、模擬。而是AI直接提出實驗組合,搭建構型,找出違背直覺的路徑,然後我們追著理解。

最弔詭的是,我們現在還搞不清楚,AI到底是“聰明”,還是“笨得純粹”。它沒想法、沒動機、沒預設,不會被歷史權威、論文期刊、物理習慣拖住。它只是從純粹結構的組合中去找有效性。

但有時候,這就足夠了。

也許,真正阻礙我們發現新物理的,從來不是實驗設備的限制,而是我們自己構思實驗的方式。

人類不再站在宇宙面前問問題,而是站在AI面前問:“你到底看到了什麼?”

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