基础科学为什么近百年无重大突破？现代科学走到尽头了吗？

基础科学为什么近百年无重大突破？现代科学走到尽头了吗？ 

2019-08-25 11:21  宝斯卡化工

提示：

《三体》电影海报（图片来源于网络）

爱因斯坦建立相对论，推翻了牛顿的绝对时空观；量子力学建立，打破了连续而平滑是时空观，宇宙不再像时钟那样有规律地咔咔跳动。然而，相对论和量子力学已经诞生了一个多世纪，再也没有出现过“颠覆性”的理论。

现代科技发展日新月异，特别是移动互联网和人工智能的飞速发展，给人一种应接不暇的感觉。但是，实用技术的繁荣表象，难以掩饰基础科学停滞不前的事实。卫星导航精确到厘米的级别，但指导其运行的科学理论，仍然是一百年前的牛顿力学和相对论。人工智能和移动互联网运行的核心——芯片，其基础科学理论依然是上世纪的量子力学。以操纵电子运行作为计算基础的芯片，已经发展到7纳米的极限水平。再往下，比如3纳米左右，只有几个原子那么大小的尺寸，热运动造成的扰动非常激烈，电子不再有规律地运行，已经无法承载计算功能了。计算技术要突破极限，需要寻找新的粒子，例如光子、中微子，等等。

人类要在技术上取得根本突破，首先需要在基础科学上取得根本突破。

础科学为什么近百年了，一直没有取得根本突破呢？人类对宇宙探索的出路究竟在哪里？

刘慈欣在《三体》中猜想，人类物理学最近百年没有重大突破，是因为三体人为了阻止地球科技的发展，发射智子阻挡了人类科技的进步，人类科技被“外星人锁定”了。当然，这是科学幻想。

一个理论的突破，往往是在前一个理论比较完善的前提下产生。相对论产生之前，牛顿力学和电磁理论已经非常完善，以致于有物理学家宣称：后来者只能在这座辉煌的物理学大厦中做修补和装饰的工作。而量子力学发展至今，虽然在技术运用方面取得了辉煌的成果，但就其里面的具体原理和运行机制，一直都没有完全搞清楚。例如，量子纠缠、量子跃迁、量子相干等，我们只知其然，不知其所以然。这种情况下，去谈突破，未免太早了点。现代基础科学，在原有体系下，往前走一小步，都异常艰难，更不用说创建一个新体系了。

现在的基础科学突破难度是前所未有。

深入更加微观的领域，实验验证异常困难。单靠个别科学家单打独斗，已经完全不可能。牛顿发现万有引力定律，依靠个人的逻辑思维推理和一支笔做验算，就成了。爱因斯坦创立相对论，也是一个在办公室做逻辑推理运算就完成了。而量子力学，依靠的是若干个科学家、若干个科学团队，一代人一代人地接力，才逐步建立起来。要验证量子力学所做的预言，需要若干个科学团队合作，才能完成。著名的大贝尔实验，邀请了十万之众参与。研究基本粒子的大型对撞机，不仅需要庞大的科学团队参与，而且需要若干个国家合作，才能完成。就像最近讨论中国要不要建自己的对撞机，因为耗资巨大，及无法预知的结果，所以一直没定论。相对论预测的引力波，直到最近才被实验设备验证。团队合作，国际合作，耗资巨大，已经是现代科学研究的基本现状。可想而知，要突破现有的科学论，是何等的艰难。

人类的基础科学并没有停滞不前，只是进步十分缓慢。近几十年来，的确没有什么重大突破，但一直在完善和稳固，只是没能提出全新的框架式物理理论而已。

人们只记得颠覆性理论的诞生，却忽略了它诞生前的理论积累。基础科学要取得突破，离不开前人漫长而艰难的理论积累和技术积累。就像男人只会为新生婴儿的第一声啼哭感到惊喜，却不能体验到女人十月怀胎的艰辛。没有量变，就不可能有质变。

当然，这可以让人类清醒头脑，打消科学可以征服一切的狂妄念头。上帝把宇宙的秘密，隐藏在量子世界的最细微处。人类为刺探上帝的秘密乐此不倦，永不停留。

这种停滞的局面，也为中国后发赶超留下了机会。有一个类似于脑筋急转弯的题目:一列火车的速度是每小时100公里，一头牛的速度是每小时1公里，在一条100公里的铁路上，火车同牛一起出发，牛可以赶上火车吗？速度相差那么大，很多人认为牛不可能赶上火车。没有认真读题就答题的小学生，常常犯这样的错误。他们没有看见题目已经设置了100公里的极限。火车很快，但是到达100公里处就得停下来，牛很慢，但100小时后，也会到达100公里的目标。中国现在需要的是埋头苦干，不要总是去动为什么弯道超车的歪脑筋，在制作芯片的基础技术，如光刻机技术方面取得突破，制作7纳米的芯片终有一天就能自给自足，不再被人掐脖子。

有人认为，人类目前无论是在运用技术方面，还是在基础理论方面，都是处在“火山爆发”前夜，并不是没有突破，而是即将取得巨大突破。也有人保守估计，现代物理学的突破，最迟也要在本世纪末到下个世纪初。在这之前，需要科学家不断地研究积累，一个又一个的小突破，最终会跃迁为一个石破天惊的颠覆性突破。

  （来源：搜狐，见https://www.sohu.com/a/336255796_99913565）