为什么感觉物理学停滞了好久,物理学再也没有惊人的发现了?
自20世纪初期诞生的量子论、相对论,中期泡利和杨政宁等人提出了规范场论,标准模型之后,物理科学的研究进入了高能粒子物理、宇宙学和统一理论的时代,而凝聚态物理学如今也是如火如荼。
但是许多人却感觉物理学停滞了好久。人们到现在还在研究100多年前的相对论,量子力学,证明引力波的存在还是最近的事情。
从20世纪以来,人们在物质方向的研究是从大到小,在宇宙方面则是从近到远。人类就好像处于这二者中间的观测地位。随着各种研究,这颗科技之树开始了长出了各式各样的分支,错综复杂,令人眼花缭乱。
引用一下卢瑟福的话:“物理是唯一一门真正的科学,其他所有东西都只是在集邮”。
在以往的时代,涌现了一批极具创造力的物理学家,例如艾萨克·牛顿、麦克斯韦、阿尔伯特·爱因斯坦、马克斯·普朗克、波尔、海森堡、狄拉克、朗道、迈克尔·法拉第、乔治·西蒙·欧姆、亨利·卡文迪许、恩里克·费米等。它们都是理论物理和实验物理的代表性人物。
而在这些理论诞生的60多年来,基础物理学一直没有致力于更广阔的应用。也就是说,所有的激光器,计算机以及能量产生和存储都使用了60年前的物理学。
物理学是从观测到物理现象再到提出理论猜想,然后再到实验验证的一门学科。可见一门理论,并非是从天而降的,其中需要理论物理学家有着缜密的思维才能把所有的物理线索链接在一起,形成一门理论框架。你也可以认为,所有的理论前期都是基于猜测而形成的,这或许的人类大脑最奇妙的地方。
21世纪的人们都认为爱因斯坦是20世纪最伟大的理论物理学家,其实这毫无疑问。爱因斯坦的天才就表现在于他几乎是一个人就完成了广义相对论的整体理论框架,而量子力学却是一大批才高八斗的科学家们共同的结晶。
知识爆炸,人类学习的知识呈指数暴增
在如今看来,现在的科学分支非常庞大,几乎一个人的一生都学不完所有的知识。这其中还包含了非常非常多的抽象概念,不是从事研究的人员很难接触到整体的知识框架脉络。
如果你对每个领域都有着关注,那么你会发现,许多研究领域(纳米技术,遗传学,物理学,化学,材料科学,地质学,生物学,数学,计算机技术)都在日新月异。看看如今各式各样的科学文章,您可能会读到最新的发明的抗癌药,登月探测器、土星、火星或太阳的最新卫星消息,被发现埋在海底的失落大陆、还有各种文明遗址的发现,或者是被发现的新物种,甚至在今天气候变化,纳米技术,人工智能,强子对撞机,发现新的粒子、 Space X成功回收火箭,干细胞研究,衰老研究,控制食欲的脑细胞等等。发现每天都在各个领域发生。
毫不夸张地说我们每年所需要学的知识比20世纪初还多。而且许多知识还只是停留在表面。
如果你上过大学,那么其实应该明白,大学中多数的课程其实只是一些只能带你领域到一些皮毛,甚至没有好的老师,你连真正的大门都摸不到,现代人都喜欢去弄明白自己感兴趣的事物,但是一旦发现许多东西超出了自己的认知,那么就会大概率的退却。毕竟全世界科学家们积攒了300多年的知识,凭什么就被你三五年就学会了。
随着霍金的逝世,理论物理学家又失去了一位引领者。但其实从牛顿逝世到爱因斯坦出生,大约有150年的时间,而爱因斯坦的逝世也不过才65年。其实天才并不经常出现,也许未来的天才还未登场。
现代物理学的困境
早在几十年前,欧洲核子研究中心和其他地方的物理研究结果集中在大型强子对撞机上。物理学家真正希望的是发现一些新的不可预见的相互作用,这将催生新的研究途径,然而只是没有太多发现,虽然发现希格斯粒子并证明了希格斯机制,但是却无法进一步的研究。人类尚不知道的许多尚待发现的现象极其复杂,很可能永远无法解决,只能通过合理的理论加以解释。
人类其实已经发现了足够多的知识,现在可以对某些现象的原因进行理论分析。但是这远远不够,许多理论只能从宏观的层面进行部分分析,而许多时候虽然预测的精度也足够我们去利用,但是埋在黑暗深处的真相却从未被人发掘,也许我们永远也无法获知。
其实有成千上万的科学家每天都在发现新的知识,发现新的现象。但是处于互联网时代的我们,看尽了人生百态,千奇百怪,自然觉得这些新的东西就没那么惊人了。而且很多知识我们并不懂,也无从去了解。
可以想象在20世纪,爱因斯坦撬动了几百年的牛顿力学体系和量子力学诞生的时候,对全世界的震撼程度是多么的大,那都是革命性的成果。
这就是为什么你不认为科学家仍在做出惊人的发现的原因。
这就像你学习数学一样,刚开始从小学开始很容易,到了初中还是游刃有余,到了高中感觉有点力不从心了,到了大学之后你才发现原来数学是长这个样子的。这和我们创业做生意非常不同,创业都是万事开头难,而科学研究是越往深处越难,因为科学研究到最后没有更多的手段去汲取新的现象和数据,以至于陷入了停滞不前的困境,而做生意是一个循环的过程,一个滚雪球的过程。
最后
韩愈的《师说》很早就说:“闻道有先后,术业有专攻”,意思是指所知道的道理有先有后,技能学术各有研究方向。这也就是说一个人是学不尽先辈们所有的知识的,但是可以在某个领域内做出惊人的成就。
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