物理学终极问题:如果不靠人类直觉,能不能发现从未设想过的实验
更新于:2025-04-03 16:29:18

人类一直在探索宇宙,靠的是实验。实验物理,是一切认知的起点。但一个隐秘而关键的问题是:我们现在用的实验方式,真的是最优的吗?

不一定。

人类靠直觉设计实验。我们知道该怎么装配激光器、透镜、干涉仪,知道怎么布置高能粒子加速器,但所有这一切,都是在人的认知能力范围内打转。牛顿也好,爱因斯坦也罢,哪怕是现代的诺奖得主,归根到底都活在“人类直觉”的笼子里。

这就是局限。

一群物理学家看到了这个问题,索性不再依赖直觉,干脆找AI来搭手。德国马普研究所的一个团队干脆叫自己“人工科学家实验室”,目标也很清楚:造一个AI科学家。

不是为了写论文,是为了逼问那个终极问题:如果不靠人类的直觉,能不能发现我们从未设想过的实验?

最初的尝试出奇简单:给AI一堆虚拟实验设备——激光、干涉仪、分束器、光源、探测器,装进一个“虚拟实验箱”里,然后让它瞎拼。乱七八糟地拼。AI不会觉得“不对称就是错误”,不会被“这在教科书上从没出现过”的警告吓退。它只关心结果。

结果第二天,研究者打开电脑,发现AI找到了一个自己团队几个月都没搞出来的实验方案。实验组合是非对称的、不直观的,甚至有些“丑陋”。但它,有用

这就像是打开了潘多拉的盒子。

团队后来构建了一个系统,叫Pyto。它不再处理实际设备,而是抽象成图结构:设备是节点,连接是边。这是数学家最熟的领域,却是物理实验的新天地。复杂实验被“翻译”成了图的组合与变换问题。这一步非常关键。因为图的空间可以直接接入深度学习。

于是AI可以在这个抽象空间里,自由演化,自由试错,自由组合。找到解之后,再映射回真实设备。换句话说:人类是在三维空间里想实验,AI是在高维图空间里搜索答案。

再往前推进,是量子实验。人类几十年摸索出的一套量子系统构建逻辑,AI在几周内就开始“重构”。

其中有一个问题叫“纠缠交换”(entanglement swapping)。照常规思路,要让两个粒子纠缠,必须先生成纠缠对,然后做干涉。AI找出的方案让人目瞪口呆:它找到了不使用原始纠缠态,也能实现纠缠交换的方式。这在教科书里是“不可能”的。

结果验证下来,居然是对的。

这意味着“我们一直以为存在的物理限制,其实根本不是限制”。我们被自己的经验、直觉、教材困住了。AI不是在帮我们“改进实验”,它是在突破人类的想象边界。

更离谱的是:AI给出的机制,物理学家最初看不懂。只看到组合能跑通,原理要一点点“读出来”。这不是在训练AI做科学,而是在逼人类“读懂机器的科学语言”。

再看一个案例,重型玩家登场:LIGO团队,搞引力波探测的。曾经的诺奖项目。这帮人也上门找AI,目标很明确:找出那些“人类想不到”的引力波探测装置。

你可以想象,这是物理圈里的“自我革命”:我们不再设计实验,而是让AI来暴力搜索,再由我们负责解释它的“疯狂想法”。

结果呢?AI给出的方案不是“更优化”,而是“完全陌生”。构造方式、设备顺序、测量机制,全都不走寻常路。有些方案已经在初步模拟里击败了现有人类设计。

你很难再说“AI是辅助工具”,它已经在接管物理实验的第一步。AI不在跟着人类走,而是在前面领路。

还有一个更抽象但更危险的趋势:让AI阅读、理解整个人类的科研文献,然后预测人类下一步会做什么实验,以及提出那些“人类还没想到但有潜力”的研究路径。

这就不是在设计实验了,而是在设计科学史的未来。

这个系统的基础是“知识图谱”——把所有论文压缩成一个庞大网络,谁用了什么公式,谁测量了什么变量,谁提出了什么猜想,统统结构化。然后用预测算法,模拟科学家行为。

现在的版本已经可以生成一些看上去极具“科研直觉”的选题与实验路线图。最关键的是,这些建议来自一个没有“好奇心”的系统。

也就是说,我们被一种没有动机的智能指引着往前走。

这听起来非常科幻。但物理圈已经动手了,不再观望。实验科学的前沿,正在发生“权力的移交”:从人类科学家,交给“非人类智能”。

换句话说:实验物理从此不再是人类独自的事业

不是AI帮我们画图、计算、仿真。而是AI直接提出实验组合,搭建构型,找出违背直觉的路径,然后我们追着理解。

最吊诡的是,我们现在还搞不清楚,AI到底是“聪明”,还是“笨得纯粹”。它没想法、没动机、没预设,不会被历史权威、论文期刊、物理习惯拖住。它只是从纯粹结构的组合中去找有效性。

但有时候,这就足够了。

也许,真正阻碍我们发现新物理的,从来不是实验设备的限制,而是我们自己构思实验的方式。

人类不再站在宇宙面前问问题,而是站在AI面前问:“你到底看到了什么?”