8月12日，搜狐视频《张朝阳的物理课》“基础科学大会系列对谈”专场正式开播。搜狐创始人、物理学博士张朝阳，与宾夕法尼亚大学物理学教授、软物质与生命物质研究中心主任刘若微（Andrea J. Liu）展开深度学术对话。刘若微是非平衡统计物理领域顶尖权威学者，因在阻塞相变、无序固体方向取得开创性成果，2025年与合作者共同斩获美国物理学会Leo P. Kadanoff奖，今年又荣获国际基础科学大会玛丽·居里物理学奖章。

本次对谈以《复杂的世界：从沙子到智能》为主题，从沙堆、泡沫等日常物质切入，深入解析软物质、非平衡统计物理前沿理论，挖掘无序系统的通用物理规律，并延伸探讨低功耗类脑智能材料的研发思路与发展前景。

今年是《张朝阳的物理课》连续第三年推出国际顶尖科学家对谈栏目。此前节目已先后对话诺奖得主戴维·格罗斯、物理学家徐一鸿、剑桥大学教授汤大卫等学者，覆盖量子引力、弦理论、时空本质等前沿物理方向。

一、软物质前沿：占比95%气体的泡沫，为何能拥有固体刚性

对话开篇，张朝阳向现场观众介绍了刘若微的研究领域与学术成就。大众熟知物质分为固态、液态、气态，而刘若微深耕的软物质拥有介于固液之间的特殊性质，她的核心研究——阻塞相变理论，清晰解释了沙粒、泡沫等无序颗粒体系在密度达到临界值后突然具备固体力学特性的底层机理，搭建起完整理论分析框架。

刘若微以剃须泡沫举例讲解：泡沫内部气体占比约95%，单个气泡质地柔软，但大量气泡相互挤压堆叠后，整体会呈现类似固体的固定形态与刚性。张朝阳类比多根横梁互相支撑的结构效应，认同这一物理逻辑。

为简化研究模型，科研人员将颗粒抽象为标准小球：分散状态下小球无相互作用，当体系体积分数接近64%时，会触发阻塞相变，流体直接转变为具备剪切刚性的无序固体。

该过程与水结冰有本质区别：阻塞体系无需规整晶体结构，仅依靠颗粒拥挤就能实现“硬化”，是解读沙堆、泡沫、玻璃等无序材料的核心理论工具。

二、可调材料网络：仿照神经网络实现物理“自主训练”

团队在蛋白质变构效应启发下，设计出可调弹簧网络、流管网络、电阻网络三类特殊材料体系：调整单根弹簧、单条管路参数，就能改变整体剪切、体积模量，甚至实现负泊松比等特殊力学性能。

传统AI训练需要全局海量运算，而材料网络自带物理约束——弹簧满足力平衡、管路满足流量守恒、电阻遵循基尔霍夫定律，仅依靠局部状态调整，就能让整体性能趋近预设目标，大幅降低计算成本。

张朝阳点评道，这套机制与人脑运行逻辑高度相似：单个神经元无法掌握全脑信息，仅依靠周边信号交互就能完成信息处理，人脑整体功耗仅20瓦。依托物理体系天然约束实现运算，为低功耗类脑智能研发开辟全新思路。

三、复杂系统规律：规模扩张为何催生全新智能能力

刘若微提出核心问题：同样是海量单元构成的系统，部分体系规模扩大仅提升体量，部分却会涌现全新复杂功能。

以水体为例：雨滴与海洋可使用同一套流体方程描述，只需温度、压强、黏度等宏观参数即可概括，不会因体量增长产生新特性。

但大脑、神经网络、生命体完全不同：小型网络仅能完成简单任务，规模扩张后会诞生高阶处理能力；生物从单细胞逐步发育出器官、神经系统。刘若微将该现象总结为“many more is more different”——数量增加带来质的功能飞跃，背后存在一套全新凝聚态物理理论，可同时支撑AI、神经科学、生命发育多领域研究。

张朝阳表示，厘清简单单元依靠局部作用实现智能涌现的物理机制，是破解生命、智能起源的关键路径。

四、AI边界：擅长输出答案，无法替代人类提问与深度思考

对谈尾声，现场高校青年学生围绕AI科研、智能材料落地、青年科研成长等话题踊跃提问。

张朝阳谈及AI使用心得：AI可以快速给出结论，但研究者必须预留同等时长自主复盘思考；面对前沿存在争议的科学难题，不能直接采信AI输出，要保持对比、批判思维，避免思维惰性造成认知退化。

刘若微补充，大模型与人类大脑的数据输入、学习逻辑、底层物理架构存在本质差异。AI擅长快速输出答案，但物理学的核心价值是提出全新问题，独特的疑问才是学科突破的源头，AI无法取代人类独立创新思考。

针对青年学子选方向的困惑，她给出实用判断标准：思考自己能接受哪种研究挫折——难以忍受设备故障，不适合实验物理；惧怕调试代码、排查程序漏洞，不适合计算物理；愿意反复核对理论推导符号，则更适配理论研究。同时她强调基础研究与应用研究无高低之分，找到自身真正感兴趣的课题才最重要。科研如同登山，漫长摸索后的顿悟时刻，足以抵消全部艰辛。

五、科研心态：摒弃“聪明竞赛”，敢于提出看似简单的问题

谈及学界氛围，刘若微提出，当前物理界过度推崇“智力比拼”，学术交流如同暗中计分、互相比较，不适应这套规则的青年容易自我怀疑，错失科研热情。

“哪怕是资深学者，也会时常发现自己对基础问题理解不足，物理学本身难度极高。”她坦言，不必掩饰自身疑问，不用惧怕提出看似“笨拙”的问题，好奇心才是科研核心驱动力。

张朝阳十分认同，他称自己不带论文、考试压力重新学习物理，拥有“业余者优势”，敢于抛出简单问题，反而更容易挖掘新颖研究角度，看似浅显的提问，往往能催生全新研究思路。

同时她提出，包容的学术环境需要师生、全体科研人员共同维护，面对不成熟提问不嘲讽、不否定，破除“唯聪明论”的竞赛氛围，才能保护青年好奇心，营造开放包容的创新土壤。