是否很多人认为凝聚态不是真正的物理？如果是，那是为什么？ 第1页

首先要说明的是并没有什么绝对意义上的真正的“物理”，只有与时俱进的物理。从历史上来看， 物理学总是把自己的范围限制在最基本现象的认识上。例如，对于质点运动的认识，即牛顿定律，这是基本的。但是流体对应的现象非常复杂，但是原则上是可以通过牛顿定律构建的，因此流体的研究并不是物理学的主流。同样电磁场的传播也不简单，但是电磁场和电磁波也不是所谓“正统”物理关注的内容。量子力学建立后，原子和分子变成一个更化学的问题也是这个道理。这样的情况非常多，所以物理学一直把基本现象作为自己的研究对象，这一点也维基百科上对物理学的定义非常准确。

但是实际上，大家也都非常清楚，无论是流体、电磁波或者是原子和分子本身，也是非常复杂的问题，你的纳维斯托克斯方程能算出啥来，也还真不一定。但是由于这些问题并不属于“基本”，再加上的确和工程实践有更多的联系，因此这些反倒不是搞物理的人关注的，因此就不很“真正”。比方说流体力学就非常典型，搞燃烧的人都喜欢流体力学，但是搞物理的没兴趣。

正是这样的传统和原因，导致但凡“不基本”的学问都不是“真正的”物理学，这里的“基本”是什么含义呢？实际上就是还原论这种信仰下的“基本”。就是物质世界是不断可分的，每次发现更“小”的东西，就更“基本”。

可是实际上，大量“不基本”的现象，非常常见，复杂，甚至难以描述。例如烧开水，现在有什么靠谱的方法把烧开水的过程模拟出来吗？这是一个流体混合热力学的问题，还是非平衡的，甚至可能存在所谓的高马赫数等等问题。所以尽管基本原理是清楚的，但是真的用基本原理未必能构建出合理的理论。

这样的问题无处不在，好像最基本的都搞清楚了，但是这并没有真正解决问题，例如蛋白质折叠也。但是即便我们有基本的关于“细节”的数据，是不是真的能解释那些不基本的现象呢？比如是否知道水分子之间精确的相互作用就可以正确的预测出水的沸点？分子动力学里还是有很多经验参数的问题。

上个世纪有一个研究方向非常颠覆我们的认知，就是给出一些简单的规则不断地重复，可以还原出很多宏观现象，这些现象普遍存在于不同的领域，例如生锈、成核、树枝或者闪电、甚至人类社群。所以这说明宏观现象自有其自身的规律，这很有点中国古人思想的意思，与近代科学分而治之的想法有一定区别。

其实凝聚态物理研究的问题就是这类问题，更关心的就是所谓的集体行为，人们可以假设各种微观细节，然后观察所谓的集体行为，看哪些现象依赖于微观细节，依赖“基本”规律，而哪些不依赖。这里面有一个很重要的发现就是所谓的相变问题中的普适性，神奇的地方就在于标度律和更基本的时空维度有关，而和具体细节并没有什么联系。

所以凝聚态物理实际上和现代科学其它领域有着千丝万缕联系的，只有你跨学科跨领域去看，才能看到一致性。比方还回到流体的问题，在凝聚态物理中流体其实还是一个很大的问题，只是很多时候它并不出现在纯粹流体的研究中，而是会出现在等离子物理、低温物理、软物质中，包括最近进入大众视野的非牛顿流体。再举个流体的例子，去年疫情人很多人听到一个气溶胶的概念，当然如果打过农药、用喷壶，都见过气溶胶，但是它是怎么产生的呢？其实也没那么简单，在非物理的领域还是有不少研究的，当然由于此类现象很复杂，确实很难有类似牛顿方程那么简单的结果。

我觉得凝聚态物理就是把以前物理学发展中丢掉的东西捡回来，打包在一起构成的学科，因为这类问题本来就是物理问题，但是在过去，由于种种原因，例如粒子物理还有大量工作可做，这类问题会被看做偏离物理学的主线。但是随着科学的发展，简单地把这类“不基本”甚至更复杂的问题当作不重要，似乎越来越不合适。

随着学科交叉越来越多，你还会发现有更多的问题会归为凝聚态物理，或者说很多学科到最后都变成物理或者数学问题。我认为“物理”这个概念会越来越宽泛，甚至会消失，因为它会成为处理问题的标准方法。之所以今天你看到凝聚态物理处理问题手段不统一，一方面是目前科学发展还处于非常早期，的确很多问题没有统一起来，但是其实目前单就凝聚态物理传统内容，就是沿着固体物理发展这条线来看，处理手段一致性还是高度统一的。另一方面是你从传统物理学的脉络看问题，这些方法略显多样，如果从整个自然科学领域看，其实认识问题的方法还是很统一的，毕竟都是人，变不出什么新花招。

如果说以前一门学科是不是科学就看它像不像物理学的话，那么所有未来想标榜为“科学”的学科也一定很像凝聚态物理。

一个学科应该是什么样子，或者说什么是正统，其实是具有非常大的特殊性和偶然性的。物理学在16世纪开始的发展过程中，首先根据经验认识到世界是连续的，因此发明了微积分的数学方法。但是物理学的发展表明，从原子层面看，世界并不连续，所以经常需要“宏观小微观大”这种说辞，实际上就是我得承认不连续，但是我要用微积分。。。同样用微积分建立起来的数学方程，今天用计算机求解的时候，被离散化，积分又变成了加法，微分变成了减法，也不连续了。所以你可以设想，如果人们早早认识到世界是由原子构成的，早早发明了数字计算机，那么又会怎样认识这个世界？