物理已死嗎?

tumom


說物理已死是有點情緒化的。

但通過回答這個問題,我們可以討論下物理學這個學科的歷史及最新發展。

物理學是自然科學的典範,物理學研究的主要對象是物質存在的形式及其運動規律,科學的特點是基於實驗的定量化研究。

天體的運行及音韻學是最早的物理學。因為在這兩個領域,人類是最容易觀察到定量規律的,人眼和人耳本身是研究天體運行和音韻學的儀器。

阿特拉斯托舉天球,托勒密和哥白尼的理論是天球論發展的頂峰。天球論描述的是一種典型的靜態機械世界。

但在古代人類很少有運動變化的概念,所以早期的物理學理論都具有明顯的靜態特徵和幾何學的特徵,強調比例,但無法描述變化。

從伽利略的時代開始,物理學經歷了一次近代化的革命,在這場革命中,物理學家從哲學家群體中分離出來,他們更強調實驗,使用望遠鏡,玻璃真空等科學儀器研究“人造可控”的實驗現象,並努力使用方程來描述物理現象。

與古典靜態的物理模型不同,這些方程更復雜,並能夠描述運動變化,比如牛頓第二定律就是一個二階常微分方程,比如麥克斯韋方程組是一組包含時間t的偏微分方程組,比如薛定諤方程是個一階偏微分方程等等。

廣義相對論的方程:這可能是最後一個偉大的方程了。

我們今天熟知的最偉大的物理學理論都是由方程來描述的,比如愛因斯坦的廣義相對論,比如狄拉克方程,比如麥克斯韋方程組等等。如果要研究這樣的物理學,需要你是一位嫻熟的應用數學家,但可惜的是能嚴格求解的方程太少了。

理論上所有的化學問題可歸結為對薛定諤方程的求解,但實際上沒有幾個薛定諤方程是數學上可以解析求解的。這就逼迫我們使用計算的方法,使用模擬的方法來解決這類問題。

所以我們能看到的物理學的一個重要的發展方向是“計算”越來越重要,反正解析也沒法做了,乾脆編個程序來做,不同程序可比性差,就搞個標準的軟件,進而是各種數據庫(比如材料基因的數據庫)。

再有一個趨勢是大量使用數學語言去研究更加抽象的問題,比如惠頓(多譯為威騰)等物理學家做的工作已經與數學家無異了。

更數學或更計算,是目前理論物理的兩個方向,圖為惠頓(Edward Witten)。

這兩個趨勢使得當代物理學研究的面貌已經距離伽利略,麥克斯韋和愛因斯坦的風格越來越遠了,簡單說就是方程的重要性降低,計算的重要性上升,我們越來越依賴計算而非物理圖像來理解物理。

甚至有的科學家已經在研究用大數據和人工智能的方法來研究物理,這些新的動向將使得今後的物理學研究在方法上越來越遠離我們在課堂上所學到的物理學。

從這個角度我不能說物理學已死,但物理學的課程體系及培養方案在未來一定會被調整以適應這些趨勢。

傳統的用一支筆和一張紙就能進行的物理學研究也許正在死去,就好比今天的實驗室也不再是棉線和蜂蠟(*)了一樣。


注*:棉線和蜂蠟指的是傳統的物理實驗室,今天的實驗室是昂貴,複雜,標準化且高度自動化的,實驗設計和實驗操作這些定義傳統實驗物理學家的標準在今天也是大大被削弱了的。


物理思維


說哲學已死是正確的。說物理(科學)已死,完全是對科學不懂的人的妄想。物理雖然近年來給人感覺進步的速度放緩,以至於快要“窮途末路”,這其實是一種錯覺。之所以給人這種錯覺,是因為過去幾十年科學發展的速度太快,一日萬里,以至於人們習慣性的認為科學發展的速度必將延續這種一日萬里的趨勢。說到底,還是人們對科學發展的期望過多。

要知道,歷史上任何一次科學大爆發,都需要之前千百年知識的積累。通過難以估量的知識的積累,發生量變到質變,才能產生科學大爆發。好比一顆炸彈,彈藥的量越多,爆炸的威力越大。現在科學知識積累的還不夠,當然不能期望科學大爆發。現代人類眼界比較寬廣,宇宙學很熱門,很多黑洞蟲洞穿越之類帶有高大上炫酷色彩的“科幻”概念已經普及,連小學生都知道霍金。人們接觸到了這些科幻概念,就期望科學立即發展到可以征服宇宙,穿越蟲洞的那種超級程度,但由於現代科學根本力不能及,所以人們就會失望,認為科學發展進入停滯。其實,我們不必杞人憂天。即使科學發展速度放緩,也不代表科學已死,而是存在一個知識的積累階段,宛如一張弓,正在積蓄力量。

建議對物理感興趣的朋友,讀一讀李政道博士的演講《物理學的挑戰》。李政道在這次演講中,展望了21世紀物理學的前景,指出當代科學的重大問題。一個是不對稱問題,一個是夸克不能單獨存在問題,一個是暗物質問題,一個是類星體問題。僅僅這四個物理學問題,就有很長一段研究之路,談何“物理已死”?此外,還有中微子問題,磁單極子問題,都是很有魅力的物理問題,值得科學家去研究。

物理沒有盡頭,科學沒有盡頭。有盡頭的是某些懶惰的人類,他們因為無知,所以鼓吹物理已死,科學已死,實質上是為了貶低科學,抬高神學和玄學。這種小伎倆,不過是自欺欺人罷了。


懷疑探索者


這可能是無稽之談。物理學當然還沒有死。

物理學確實遇見了很大的困難,當然這些困難的出現不能表示物理學已經死了。

物理學最大的4個困難:

1。暗能量與暗物質到底是什麼?至今不知道。

2。如何統一四種基本的相互作用力,尤其是如何把引力量子化?至今沒有頭緒。

3。高溫超導的原理是什麼?至今幾乎一無所知。

4。中微子有質量,粒子物理的標準模型怎麼修正?三種中微子的質量順序如何?

其他有很多技術上的困難,比如:

1。人工核聚變怎麼實現?

2。鋰電池如何實現快速充電?

等等等等。

所以,我們不能說物理學已經死了,只能說物理學的革命在1900上半業已經有了一次大革命,現在我們再等待下一次大革命。現在是黎明之前的黑暗。

物理學依然還是我們這個時代的基礎性推動力量,互聯網誕生於高能物理領域,激光與半導體誕生於凝聚態物理學……最近發現的引力波,給我們打開了多信使天文學的大門,一切都值得期待,怎麼可以說物理學已經死亡?

物理學裡潛藏了太多的產業革命的前景,在未來社會,人類最大的需求是操作個體的時間,這可以通過廣義相對論效應在星際旅行中實現,而這肯定會在不久的將來到來。目前因為星際旅行的技術不成熟,人類開始做虛擬現實向內求索的道路。一旦星際航行成為常態,人類的腳步邁出太陽系,宇宙那麼大,我們一定有美好的未來——物理學也將再次迎來春天。


作家張軒中


在2000多年前,阿基米德和亞里士多德哲學問題和物理的研究合一,很多問題追求數學上的對稱和完美,沒有變量。

公元前200年,歐洲陷入黑暗,亞里士多德的理論統治歐洲。中國在那個時期發明了指南針,地動儀,三國時期(公元220年左右)諸葛亮的木牛流馬。

古代中世紀歐洲基本上對科學無建樹,中國在唐朝宋朝反而重視科學,曆法,天文在那個時期領先世界,並且同時期的瑪雅文明在育種,計算,曆法,航海等方面也有發展。

14世紀,歐洲文藝復興,此時中國陷入黑暗的元朝統治,中東陷入恐怖的政教合一封建統治,日本人還在封建制度的被窩裡打著鼾!歐洲出現了達芬奇,愛因斯坦式的天才,還是個全才,從藝術到物理,均有涉及,15世紀火炮在歐洲運用頻繁,彈道學和力學在歐洲高度發展!

16世紀到17世紀,牛頓萊布尼茨發明了微積分,牛頓發現了萬有引力,光的微粒學說。

18到19世紀末期,中國陷入恐怖黑暗的滿清統治,在科學這方面幾乎吃舊飯。同時期歐洲經歷了第一次工業革命,第二次工業革命,把熱學,電學運用到實際生產中,法拉第,麥克斯韋,赫茲,馬克尼,戴維,歐姆,安培,洛倫茲,龐加萊,普朗克,居里一家,貝克勒爾,基爾霍夫,倫琴(發明X射線),玻爾茲曼,郎之萬,開爾文等等大師一批又一批,從熱學,電學,熱力學統計,到時空現象的研究。

20世紀初,分析力學,熱力學統計,經典電動力學已經帷幕落成,但是發現了兩朵烏雲,一朵是量子力學,另一朵是相對論。

20世紀30年代,量子力學發展到最高峰,從普朗克黑體輻射愛因斯坦光電效應到薛定諤方程到塞滿效應再到泡利不相容原理,再到海森堡測不準原理和自旋密度波以及Born-oppermeinior近似和散射面的研究,狄拉克和玻色對量子力學的貢獻,把熱力學,統計力學,與量子力學結合在一起!還有那個康普頓效應!

20世紀初赫赫有名的相對論,愛因斯坦是締造者!還有風靡全球的大一統理論!

看看諾貝獎:

1921 愛因斯坦,光電效應

1945 泡利不相容原理

........1962 朗道 液氦超流理論

還有1942年曼哈頓計劃,德國當年的V2導彈研究,反重力飛行器的研究,核彈的研究。雷達的發明!

同時期的中華民國,物理這方面也有很多人才誕生,為祖國做出很多貢獻,比如吳有訓,葉企松,饒毓泰,束星北,王淦昌,吳大猷,等等很多偉大的大師!

20世紀50年代,物理蓬勃發展,美國的BCs超導理論,晶體管的發明,固體物理,表面物理,天體物理,非線性物理,大氣物理,原子核物理,計算物理,量子統計,量子電動力學,量子色動力學更是發展極快!

60年代,大一統理論有新進展,電弱統一理論實現了(1966年諾獎),同時期中國有錢學森,鄧稼先,很多科學家造出了衛星原子彈!

70到00年代,全世界物理發展步伐就慢了很多,疑似智子鎖死!

現在物理學又有烏雲了,而且不止兩朵,比如:

常溫超導,

無線遠距離輸電,

基本粒子的結構,

大一統理論,

物質的第七態以上的(超密態,超疏態,常溫的玻色愛因斯坦凝聚,非金屬物質的金屬態,光的液體態(2017.6.24)和固體態,等等),

119號元素及高週期元素,

宇宙熱力學,

黑洞熱力學,

引力子和暗子的研究,

暗物質和暗能量,

反時間流逝,

弦論,

量子計算和人工智能

量子糾纏的超距現象,

磁單極研究,

常溫抗磁性物體的研究,

反物質的批量生產,

戴森球使用恆星能量,

電子球(s,p,d,f)g以上的排布現象研究,

地球深處的研究。

石墨烯(好搞笑,一卷膠帶剝離石墨就得諾獎,哈哈哈哈哈!)

超柔軟並且不易切割的材料(比如一根繩子很柔軟,但是用刀切不斷)

電荷與質量的本質

反重力研究

新基本粒子的研究

...................

雲多了去了,我上面列舉的這些東西全都是物理學界的烏雲!


奧迪A84


物理沒死,哲學也沒死,誰都活的好好的!但是,物理也好,哲學也罷,都活的非常困惑,它們困惑的起因大概都是源於一百多年前發現的那個量子力學和廣義相對論。

對於物理學來說,這兩個公認是現代物理學的兩大支柱理論,居然無法統一,但是無論如何自然界只有一個,不統一說不過去。兩大理論,都推出許多儘管得到實驗驗證,但是明顯違背經驗理性支持的習慣結論。比如確定性問題(薛定諤的貓),比如現實性和局域性問題(EPR佯謬和貝爾不等式),比如因果性問題(惠勒的延遲實驗),比如隱形傳態,諸如此類,層出不窮。於是人們動搖了,究竟是我們習慣的經驗理性出錯,還是我們的新理論出錯,人類最聰明的大腦愛因斯坦首先感到困惑,花了整個後半生,也解決不了這個困惑,於是費曼老實承認“沒有人懂得量子力學”。

物理學的困惑,也蔓延到哲學。幾千年來,關於唯物與唯心的哲學爭論,由於伽利略催生的現代科學的誕生,由於科學堅定的站在唯物論一邊,似乎唯物論佔盡上風。豈知,風雲突變,玻爾帶領科學,背叛了唯物論,“不存在現實的量子世界,有的只有對於自然界我們可以說些什麼?”,所有唯物論的基本概念,現實性、局域性、確定性或者因果性,都成為問題了,哲學也步物理的後塵,徹底困惑,於是霍金無情宣佈“哲學已死”。人們困惑,究竟是我們的經驗理性建立起來的認識和習慣出錯,還是我們的物理邏輯出錯。

歷史證明,既是愛因斯坦都無法解決這一世紀之惑,更何況現在我們沒有愛因斯坦。或許最好的辦法,不要再問為什麼,有用就行,就像現在這樣。或許再過若干年,我們可以等到新的愛因斯坦,又或許我們需要改變科學尋根究底的思維方式了。


zcjing


物理已死!現代物理在宇宙的三大根基概念上完全搞錯方向,從而使科學走上歧途,而且是越陷越深!

物質,時空,運動是宇宙的三大事物,三大根基。任何理論都必須建立在正確的宇宙三大根基概念基礎上,沒有根基的理論猶如無源之水無本之木。三大根基概念是宇宙演化的基礎,是各種理論的前提,更是整個自然科學的基礎和前提。

主流科學的三大根基是什麼?物質本是實在卻被搞得虛無,時空本是概念卻被人為扭曲,運動本是慣性卻冠以引力。主流南轅北轍,與真理背道而馳!主流要統一物理理論首先要統一三大根基概念,能量球理論提供了一個很好的思路,主流官科卻不屑一顧固執已見,科學的未來在哪裡?


布魯諾二


我認為不是。先講個小故事吧,一百多年前,開爾文勳爵在一次科學家的會議上愉快地表示:“物理學的大廈已經建成,後人只需做一些邊邊角角的工作。美中不足的是還有兩朵小小的烏雲。”而後,一朵烏雲引發了相對論,另一朵烏雲導致了量子論的出現。相對論效應在高速微觀中必須考慮,《量子力學》是四大力學之一,這兩個能算是“邊邊角角”?不知道湯姆孫臉疼不疼。

物理是一門認識自然的學科,自然無限大,物理無止境。誠然,學完高中物理我們似乎可以解決身邊發生的很多物理問題,但生活中的物理問題能和科研中的物理比嗎?

越學習物理,越覺得自己淺薄無知,人也會越發的謙遜。物理沒解決待研究的問題多了,哪一個小問題的解決都能推動物理這個學科的進步,也會帶來更多的問題。

我研究過暗物質,它佔宇宙總質量的90%以上,卻看不到摸不著,直接和間接測量難度都很大,研究它,我們可以探尋宇宙的起源和運轉,發現更多粒子的更多性質。這是一個大寶庫,值得人們繼續研究。

還有場論的統一,物理的優美在於它的簡潔,用很短的公式去描述一類問題。奧因斯坦用30年苦苦追尋一個能構成所有物理實在基礎的統一場論,也沒成功。

還有很多待解決的問題,從廣袤的宇宙,到微小的粒子,越研究發現的問題越多,畢竟人類探索自然發現自然的腳步是永無止境的。

所以物理還是很有活力的,我準備吃物理這碗飯吃到老。


紅葉初夏


物理學的發展依賴基礎積累,如探索工具的發展,每次探索工具的進步都會為物理學的發展做出強力推進。物理學目前的困境不過是又一波爆發的預備期而已。從發現,到改善理論去解釋,進一步到用看上去成熟的理論預言新發現,這是科學進步的必然歷程。目前的困境正是指引新的發展方向的明燈,黑暗已經來臨,黎明還會遠嗎?物理學哪裡就談得上死亡,只不過新一輪爆發的前夜罷了


Silwinder


不是物理問題,是科學喪失了理性標杆任牛鬼蛇神混淆視聽了!警醒世人別無知的認為愛因斯坦推翻了牛定律,那叫痴人說夢!相對論就是地心說的陰魂復活,它在自然真象面前就是一地亂雞毛!牛力學是幾千年人類認識自然的大集大成是對自然普適的規律的準確描述,誰俢正誰是倒黴蛋!相對論是個啥鬼不過是愛氏閉門造車的嬉耍猴子的唯心怪胎,宇宙的運動是絕對的何來的靜質量,相對論中的靜質量m0是怎麼確定的?世人從來不探究這個至命死結問題,都只會人云亦云的閉著眼睛說胡話,所以不反相對論就是真的不懂相對論,相對論的錯是根本之錯只能無情的剷除毫無俢正價值!物理學中的靜質量,動質量,光速上限統統是相對論杜撰的違背客觀自然規律的謬論謊言!


綠水青山48936175



分享到:


相關文章: