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物理学的元问题比语料库重要

已有 344 次阅读 2026-2-2 10:13 |个人分类:个人看法|系统分类:科研笔记

当前各学科都在建立大模型语料库。如果考虑AI可以自我反刍思考,那么元问题似乎更重要。

在当前以大模型为代表的智能时代,关于“如何为 AI 准备物理学知识”的直觉答案往往是:给它更大的语料库——更多教科书、更多习题集、更多论文、更多实验报告。似乎只要把人类积累的一切文本都喂进去,模型就自然会在物理学问题上“越来越聪明”。

这种思路在工程层面有其合理性,却在根本上忽略了一个事实:物理学本身尚未完成自我澄清与自我统一,人类的语料库是混杂的、包含错误与未决问题的“粗原料”。在这种条件下,仅仅扩大语料库,不是把 AI 推向更深的理解,而是把它更牢固地桎梏在现有话语的平均值之中。

因此,如果目标不是制造一个“会背物理学的 AI”,而是培养一个能重审、重构物理学的智能系统,那么比扩充语料库更关键的,是为物理学准备一整套系统性的“元问题”——关于概念基础、方法论前提、逻辑结构与可证性边界的问题。

一、语料库的局限:丰富,却不纯净,也不自洽1. 教科书、习题集与论文:已经“足够多”,却不“足够清”

从量的角度看,物理学的现有语料库已经极其庞大:

  • 从经典力学、电动力学、热力学与统计物理,到量子力学、量子场论、广义相对论,再到各类凝聚态、天体物理、高能物理的专著与教材;

  • 再加上无数的习题集、解题手册、课程讲义;

  • 以及成千上万的期刊论文、预印本、实验报告与综述文章。

对于训练语言模型而言,这些文本已经足以让一个模型在“模仿人类物理学话语”这件事上达到很高水平:推导公式、解释概念、解答标准题、甚至在一定程度上模拟研究现状。

但问题在于:

  • 这些文本内部包含着大量历史沉淀的妥协与模糊

    • 为了教学方便而牺牲严谨性的近似;

    • 为了叙事连贯而略过的尖锐基础问题;

    • 不同学派之间习惯性掩盖的概念冲突。

  • 它们还包含未被完全澄清甚至显然错误的成分

    • 早已被更新的理论解释仍在低阶教材中流传;

    • 某些沿用的近似被当作“好像是原理本身”来讲解;

    • 某些公认“有效”的理论,其深层基础尚未统一或已知自洽性存疑。

  • 更重要的是,即便是最基本的理论层面,也不一定“真”或“终极正确”

    • 量子力学的本体论解释依然分裂;

    • 引力与量子的统一尚未完成;

    • 某些对称性与守恒律的“根源”,在更高层次理论中可能被重写或涌现化。

如果 AI 只是被动地从这套语料中学习,其“理解”必然是对人类已有话语的统计融合,而不是对物理世界本身结构的重新把握。它的回答会越来越流畅、越来越“像人类”,却不一定更接近本体上的真理结构。

2. 纯粹堆砌语料,只会强化现有偏见与盲点

语言模型的训练,本质是对已有语料的分布拟合。在语料库不纯净、不自洽的前提下:

  • 任何系统性误解、约定俗成的模糊、尚未暴露的前提假设,都会被“封装”进模型参数;

  • 模型会学会复现主流语料中的“共识”,却难以主动提出:

    • “为什么共识是这样,而不是那样?”

    • “这个所谓的‘原理’究竟依赖哪些前设?”

    • “在什么条件下,这个定律可能只是近似?”

于是,我们得到的,是一个会解题、会背书、会写论文摘要,却不质疑体系本身的智能工具。它在工程应用上很有价值,但在推进物理学基础方面,角色十分有限。

二、什么是“物理学的元问题”?

要让 AI 真正参与到物理学的深化甚至重构中,仅靠“记住现有答案”远远不够。我们需要为它准备的是一整套可以反复咀嚼、对话、推演的“元问题”

所谓“元问题”,可以粗略定义为:

关于物理学自身的前提、结构与方法的高阶问题,它们不直接问“世界如何”,而是问“我们是如何、以及凭什么以这种方式说世界如何”。

这些元问题大致可以分为几类。

1. 概念与本体论元问题
  • 经典与量子中的“状态”“轨迹”“场”“粒子”究竟是什么?

  • “波函数”是物理实体、信息编码,还是某种抽象工具?

  • 时空是根本存在,还是更底层结构的涌现表象?

  • 对称性是世界的“本性”,还是我们选择描述方式时的“投影”?

这类问题逼迫 AI 去区分:  语词习惯与本体主张,  数学形式与物理直观

2. 方法论与可证性元问题
  • 物理理论的可证伪性标准,在量子引力、宇宙学这类远离实验直接验证的领域中如何调整?

  • “好理论”的评价标准:简单性、对称性、预测力、计算便利性,它们之间如何权衡?

  • 当数学结构极度优美但缺乏实验证据时,我们应如何对待它?

  • 有哪些问题在原则上不可观测或不可判定?对这些问题的处理规则是什么?

这类问题要求 AI 反思:  什么算“证据”?什么算“解释”?什么算“好物理”?

3. 公理化与逻辑结构元问题
  • 现有的基本理论(量子场论、广义相对论等)是否可以在更统一的公理体系中重述?

  • 不同理论之间的“极限关系”与“涌现关系”能否用严格的数学映射刻画?

  • 有哪些看似独立的“原理”(如因果性、局域性、不变性),其实在更深层公理体系中相互蕴含或矛盾?

  • 哥德尔不完备性、算法不可判定性等逻辑结果,对“完备物理理论”的可能性有何约束?

这推动 AI 将物理学视为一个形式系统网络,而不是一堆松散的经验定律。

4. 解释、概率与观测者的元问题
  • 概率在量子论中究竟是主观信念、频率极限,还是世界本身的不确定性?

  • 观测者在理论中的角色,是物理实体、计算装置,还是某种逻辑原语?

  • 多世界、坍缩、隐变量等解释之间的争论,究竟涉及哪些可观察差异,哪些纯属表述选择?

  • “信息”在物理学中是基本量,还是对其他量的一种编码方式?

这些问题迫使 AI 阐明:  我们在说“测量”“观测”“信息”时,到底在做什么样的理论操作。

三、为什么元问题比语料库更重要?1. 元问题激活的是推理与批判,而不是复述

语料库主要提供的是结论与算例,而元问题要求的是:

  • 将这些结论放回到它们的前提、逻辑链条中重新审视;

  • 区分:哪些是经验支持下的稳固结构,哪些是人为选择的方便叙述,哪些是尚未被证明的信念。

在面对元问题时,一个具备推理能力的大模型必须:

  • 主动提取现有理论中的隐含假设;

  • 在不同理论框架之间比较兼容性与冲突点;

  • 寻找可能的重述、公理化、推广与限制条件。

这直接触发模型的“思考功能”,而不是“记忆功能”。

2. 元问题提供了“重建物理学”的起点而非终点

如果我们把现有语料视作一座巨大的“物理学建筑”,那么元问题就像是一组关于建筑结构的审查与改建任务

  • 哪些地基是稳固的?

  • 哪些承重墙是多余的,或放错了位置?

  • 哪些装饰性的结构被误当成承重结构?

  • 是否存在更好的平面布局,使得建筑更简洁、更统一、更易扩展?

在回答这些问题的过程中,AI 有可能:

  • 识别出那些被传统权威视为“原理”的内容,其实只是某一尺度下的有效近似;

  • 发现某些“不可调和的矛盾”其实是不同层次描述混用造成的伪问题;

  • 构建起一套更少、公理更清晰的基础结构,使整个物理学体系在逻辑上更透明。

语料填充的是旧建筑,元问题激发的是重建可能。

3. 元问题可以“过滤与重权重”语料,而不是被语料淹没

面对庞大而混杂的语料库,一个未被元问题引导的模型只能:

  • 被动地对各种说法做加权平均;

  • 依流行度与频率决定“主流观点”的优先级。

而当我们用元问题来组织模型的思考时,它必须在内部:

  • 对不同文献、教材中的陈述进行归类:哪个属于同一理论传统?哪个属于边缘立场?

  • 针对冲突部分,主动推导前提差异与适用条件差异;

  • 从推理结果出发,重新给已有语料赋予权重与标签,而不是简单视为“同等可信的句子”。

这样,语料库不再是“一团噪声加平均值”,而成为可以被结构化利用的证据与案例仓库。  元问题成为组织、过滤与重排序语料的枢纽。

四、从元问题出发重写物理学:一个可能的路径

平台篇幅限制,全文:

https://faculty.pku.edu.cn/leiyian/zh_CN/article/42154/content/2872.htm#article



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