物理已死吗?

tumom


说物理已死是有点情绪化的。

但通过回答这个问题,我们可以讨论下物理学这个学科的历史及最新发展。

物理学是自然科学的典范,物理学研究的主要对象是物质存在的形式及其运动规律,科学的特点是基于实验的定量化研究。

天体的运行及音韵学是最早的物理学。因为在这两个领域,人类是最容易观察到定量规律的,人眼和人耳本身是研究天体运行和音韵学的仪器。

阿特拉斯托举天球,托勒密和哥白尼的理论是天球论发展的顶峰。天球论描述的是一种典型的静态机械世界。

但在古代人类很少有运动变化的概念,所以早期的物理学理论都具有明显的静态特征和几何学的特征,强调比例,但无法描述变化。

从伽利略的时代开始,物理学经历了一次近代化的革命,在这场革命中,物理学家从哲学家群体中分离出来,他们更强调实验,使用望远镜,玻璃真空等科学仪器研究“人造可控”的实验现象,并努力使用方程来描述物理现象。

与古典静态的物理模型不同,这些方程更复杂,并能够描述运动变化,比如牛顿第二定律就是一个二阶常微分方程,比如麦克斯韦方程组是一组包含时间t的偏微分方程组,比如薛定谔方程是个一阶偏微分方程等等。

广义相对论的方程:这可能是最后一个伟大的方程了。

我们今天熟知的最伟大的物理学理论都是由方程来描述的,比如爱因斯坦的广义相对论,比如狄拉克方程,比如麦克斯韦方程组等等。如果要研究这样的物理学,需要你是一位娴熟的应用数学家,但可惜的是能严格求解的方程太少了。

理论上所有的化学问题可归结为对薛定谔方程的求解,但实际上没有几个薛定谔方程是数学上可以解析求解的。这就逼迫我们使用计算的方法,使用模拟的方法来解决这类问题。

所以我们能看到的物理学的一个重要的发展方向是“计算”越来越重要,反正解析也没法做了,干脆编个程序来做,不同程序可比性差,就搞个标准的软件,进而是各种数据库(比如材料基因的数据库)。

再有一个趋势是大量使用数学语言去研究更加抽象的问题,比如惠顿(多译为威腾)等物理学家做的工作已经与数学家无异了。

更数学或更计算,是目前理论物理的两个方向,图为惠顿(Edward Witten)。

这两个趋势使得当代物理学研究的面貌已经距离伽利略,麦克斯韦和爱因斯坦的风格越来越远了,简单说就是方程的重要性降低,计算的重要性上升,我们越来越依赖计算而非物理图像来理解物理。

甚至有的科学家已经在研究用大数据和人工智能的方法来研究物理,这些新的动向将使得今后的物理学研究在方法上越来越远离我们在课堂上所学到的物理学。

从这个角度我不能说物理学已死,但物理学的课程体系及培养方案在未来一定会被调整以适应这些趋势。

传统的用一支笔和一张纸就能进行的物理学研究也许正在死去,就好比今天的实验室也不再是棉线和蜂蜡(*)了一样。


注*:棉线和蜂蜡指的是传统的物理实验室,今天的实验室是昂贵,复杂,标准化且高度自动化的,实验设计和实验操作这些定义传统实验物理学家的标准在今天也是大大被削弱了的。


物理思维


说哲学已死是正确的。说物理(科学)已死,完全是对科学不懂的人的妄想。物理虽然近年来给人感觉进步的速度放缓,以至于快要“穷途末路”,这其实是一种错觉。之所以给人这种错觉,是因为过去几十年科学发展的速度太快,一日万里,以至于人们习惯性的认为科学发展的速度必将延续这种一日万里的趋势。说到底,还是人们对科学发展的期望过多。

要知道,历史上任何一次科学大爆发,都需要之前千百年知识的积累。通过难以估量的知识的积累,发生量变到质变,才能产生科学大爆发。好比一颗炸弹,弹药的量越多,爆炸的威力越大。现在科学知识积累的还不够,当然不能期望科学大爆发。现代人类眼界比较宽广,宇宙学很热门,很多黑洞虫洞穿越之类带有高大上炫酷色彩的“科幻”概念已经普及,连小学生都知道霍金。人们接触到了这些科幻概念,就期望科学立即发展到可以征服宇宙,穿越虫洞的那种超级程度,但由于现代科学根本力不能及,所以人们就会失望,认为科学发展进入停滞。其实,我们不必杞人忧天。即使科学发展速度放缓,也不代表科学已死,而是存在一个知识的积累阶段,宛如一张弓,正在积蓄力量。

建议对物理感兴趣的朋友,读一读李政道博士的演讲《物理学的挑战》。李政道在这次演讲中,展望了21世纪物理学的前景,指出当代科学的重大问题。一个是不对称问题,一个是夸克不能单独存在问题,一个是暗物质问题,一个是类星体问题。仅仅这四个物理学问题,就有很长一段研究之路,谈何“物理已死”?此外,还有中微子问题,磁单极子问题,都是很有魅力的物理问题,值得科学家去研究。

物理没有尽头,科学没有尽头。有尽头的是某些懒惰的人类,他们因为无知,所以鼓吹物理已死,科学已死,实质上是为了贬低科学,抬高神学和玄学。这种小伎俩,不过是自欺欺人罢了。


怀疑探索者


这可能是无稽之谈。物理学当然还没有死。

物理学确实遇见了很大的困难,当然这些困难的出现不能表示物理学已经死了。

物理学最大的4个困难:

1。暗能量与暗物质到底是什么?至今不知道。

2。如何统一四种基本的相互作用力,尤其是如何把引力量子化?至今没有头绪。

3。高温超导的原理是什么?至今几乎一无所知。

4。中微子有质量,粒子物理的标准模型怎么修正?三种中微子的质量顺序如何?

其他有很多技术上的困难,比如:

1。人工核聚变怎么实现?

2。锂电池如何实现快速充电?

等等等等。

所以,我们不能说物理学已经死了,只能说物理学的革命在1900上半业已经有了一次大革命,现在我们再等待下一次大革命。现在是黎明之前的黑暗。

物理学依然还是我们这个时代的基础性推动力量,互联网诞生于高能物理领域,激光与半导体诞生于凝聚态物理学……最近发现的引力波,给我们打开了多信使天文学的大门,一切都值得期待,怎么可以说物理学已经死亡?

物理学里潜藏了太多的产业革命的前景,在未来社会,人类最大的需求是操作个体的时间,这可以通过广义相对论效应在星际旅行中实现,而这肯定会在不久的将来到来。目前因为星际旅行的技术不成熟,人类开始做虚拟现实向内求索的道路。一旦星际航行成为常态,人类的脚步迈出太阳系,宇宙那么大,我们一定有美好的未来——物理学也将再次迎来春天。


作家张轩中


在2000多年前,阿基米德和亚里士多德哲学问题和物理的研究合一,很多问题追求数学上的对称和完美,没有变量。

公元前200年,欧洲陷入黑暗,亚里士多德的理论统治欧洲。中国在那个时期发明了指南针,地动仪,三国时期(公元220年左右)诸葛亮的木牛流马。

古代中世纪欧洲基本上对科学无建树,中国在唐朝宋朝反而重视科学,历法,天文在那个时期领先世界,并且同时期的玛雅文明在育种,计算,历法,航海等方面也有发展。

14世纪,欧洲文艺复兴,此时中国陷入黑暗的元朝统治,中东陷入恐怖的政教合一封建统治,日本人还在封建制度的被窝里打着鼾!欧洲出现了达芬奇,爱因斯坦式的天才,还是个全才,从艺术到物理,均有涉及,15世纪火炮在欧洲运用频繁,弹道学和力学在欧洲高度发展!

16世纪到17世纪,牛顿莱布尼茨发明了微积分,牛顿发现了万有引力,光的微粒学说。

18到19世纪末期,中国陷入恐怖黑暗的满清统治,在科学这方面几乎吃旧饭。同时期欧洲经历了第一次工业革命,第二次工业革命,把热学,电学运用到实际生产中,法拉第,麦克斯韦,赫兹,马克尼,戴维,欧姆,安培,洛伦兹,庞加莱,普朗克,居里一家,贝克勒尔,基尔霍夫,伦琴(发明X射线),玻尔兹曼,郎之万,开尔文等等大师一批又一批,从热学,电学,热力学统计,到时空现象的研究。

20世纪初,分析力学,热力学统计,经典电动力学已经帷幕落成,但是发现了两朵乌云,一朵是量子力学,另一朵是相对论。

20世纪30年代,量子力学发展到最高峰,从普朗克黑体辐射爱因斯坦光电效应到薛定谔方程到塞满效应再到泡利不相容原理,再到海森堡测不准原理和自旋密度波以及Born-oppermeinior近似和散射面的研究,狄拉克和玻色对量子力学的贡献,把热力学,统计力学,与量子力学结合在一起!还有那个康普顿效应!

20世纪初赫赫有名的相对论,爱因斯坦是缔造者!还有风靡全球的大一统理论!

看看诺贝奖:

1921 爱因斯坦,光电效应

1945 泡利不相容原理

........1962 朗道 液氦超流理论

还有1942年曼哈顿计划,德国当年的V2导弹研究,反重力飞行器的研究,核弹的研究。雷达的发明!

同时期的中华民国,物理这方面也有很多人才诞生,为祖国做出很多贡献,比如吴有训,叶企松,饶毓泰,束星北,王淦昌,吴大猷,等等很多伟大的大师!

20世纪50年代,物理蓬勃发展,美国的BCs超导理论,晶体管的发明,固体物理,表面物理,天体物理,非线性物理,大气物理,原子核物理,计算物理,量子统计,量子电动力学,量子色动力学更是发展极快!

60年代,大一统理论有新进展,电弱统一理论实现了(1966年诺奖),同时期中国有钱学森,邓稼先,很多科学家造出了卫星原子弹!

70到00年代,全世界物理发展步伐就慢了很多,疑似智子锁死!

现在物理学又有乌云了,而且不止两朵,比如:

常温超导,

无线远距离输电,

基本粒子的结构,

大一统理论,

物质的第七态以上的(超密态,超疏态,常温的玻色爱因斯坦凝聚,非金属物质的金属态,光的液体态(2017.6.24)和固体态,等等),

119号元素及高周期元素,

宇宙热力学,

黑洞热力学,

引力子和暗子的研究,

暗物质和暗能量,

反时间流逝,

弦论,

量子计算和人工智能

量子纠缠的超距现象,

磁单极研究,

常温抗磁性物体的研究,

反物质的批量生产,

戴森球使用恒星能量,

电子球(s,p,d,f)g以上的排布现象研究,

地球深处的研究。

石墨烯(好搞笑,一卷胶带剥离石墨就得诺奖,哈哈哈哈哈!)

超柔软并且不易切割的材料(比如一根绳子很柔软,但是用刀切不断)

电荷与质量的本质

反重力研究

新基本粒子的研究

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

云多了去了,我上面列举的这些东西全都是物理学界的乌云!


奥迪A84


物理没死,哲学也没死,谁都活的好好的!但是,物理也好,哲学也罢,都活的非常困惑,它们困惑的起因大概都是源于一百多年前发现的那个量子力学和广义相对论。

对于物理学来说,这两个公认是现代物理学的两大支柱理论,居然无法统一,但是无论如何自然界只有一个,不统一说不过去。两大理论,都推出许多尽管得到实验验证,但是明显违背经验理性支持的习惯结论。比如确定性问题(薛定谔的猫),比如现实性和局域性问题(EPR佯谬和贝尔不等式),比如因果性问题(惠勒的延迟实验),比如隐形传态,诸如此类,层出不穷。于是人们动摇了,究竟是我们习惯的经验理性出错,还是我们的新理论出错,人类最聪明的大脑爱因斯坦首先感到困惑,花了整个后半生,也解决不了这个困惑,于是费曼老实承认“没有人懂得量子力学”。

物理学的困惑,也蔓延到哲学。几千年来,关于唯物与唯心的哲学争论,由于伽利略催生的现代科学的诞生,由于科学坚定的站在唯物论一边,似乎唯物论占尽上风。岂知,风云突变,玻尔带领科学,背叛了唯物论,“不存在现实的量子世界,有的只有对于自然界我们可以说些什么?”,所有唯物论的基本概念,现实性、局域性、确定性或者因果性,都成为问题了,哲学也步物理的后尘,彻底困惑,于是霍金无情宣布“哲学已死”。人们困惑,究竟是我们的经验理性建立起来的认识和习惯出错,还是我们的物理逻辑出错。

历史证明,既是爱因斯坦都无法解决这一世纪之惑,更何况现在我们没有爱因斯坦。或许最好的办法,不要再问为什么,有用就行,就像现在这样。或许再过若干年,我们可以等到新的爱因斯坦,又或许我们需要改变科学寻根究底的思维方式了。


zcjing


物理已死!现代物理在宇宙的三大根基概念上完全搞错方向,从而使科学走上歧途,而且是越陷越深!

物质,时空,运动是宇宙的三大事物,三大根基。任何理论都必须建立在正确的宇宙三大根基概念基础上,没有根基的理论犹如无源之水无本之木。三大根基概念是宇宙演化的基础,是各种理论的前提,更是整个自然科学的基础和前提。

主流科学的三大根基是什么?物质本是实在却被搞得虚无,时空本是概念却被人为扭曲,运动本是惯性却冠以引力。主流南辕北辙,与真理背道而驰!主流要统一物理理论首先要统一三大根基概念,能量球理论提供了一个很好的思路,主流官科却不屑一顾固执已见,科学的未来在哪里?


布鲁诺二


我认为不是。先讲个小故事吧,一百多年前,开尔文勋爵在一次科学家的会议上愉快地表示:“物理学的大厦已经建成,后人只需做一些边边角角的工作。美中不足的是还有两朵小小的乌云。”而后,一朵乌云引发了相对论,另一朵乌云导致了量子论的出现。相对论效应在高速微观中必须考虑,《量子力学》是四大力学之一,这两个能算是“边边角角”?不知道汤姆孙脸疼不疼。

物理是一门认识自然的学科,自然无限大,物理无止境。诚然,学完高中物理我们似乎可以解决身边发生的很多物理问题,但生活中的物理问题能和科研中的物理比吗?

越学习物理,越觉得自己浅薄无知,人也会越发的谦逊。物理没解决待研究的问题多了,哪一个小问题的解决都能推动物理这个学科的进步,也会带来更多的问题。

我研究过暗物质,它占宇宙总质量的90%以上,却看不到摸不着,直接和间接测量难度都很大,研究它,我们可以探寻宇宙的起源和运转,发现更多粒子的更多性质。这是一个大宝库,值得人们继续研究。

还有场论的统一,物理的优美在于它的简洁,用很短的公式去描述一类问题。奥因斯坦用30年苦苦追寻一个能构成所有物理实在基础的统一场论,也没成功。

还有很多待解决的问题,从广袤的宇宙,到微小的粒子,越研究发现的问题越多,毕竟人类探索自然发现自然的脚步是永无止境的。

所以物理还是很有活力的,我准备吃物理这碗饭吃到老。


红叶初夏


物理学的发展依赖基础积累,如探索工具的发展,每次探索工具的进步都会为物理学的发展做出强力推进。物理学目前的困境不过是又一波爆发的预备期而已。从发现,到改善理论去解释,进一步到用看上去成熟的理论预言新发现,这是科学进步的必然历程。目前的困境正是指引新的发展方向的明灯,黑暗已经来临,黎明还会远吗?物理学哪里就谈得上死亡,只不过新一轮爆发的前夜罢了


Silwinder


不是物理问题,是科学丧失了理性标杆任牛鬼蛇神混淆视听了!警醒世人别无知的认为爱因斯坦推翻了牛定律,那叫痴人说梦!相对论就是地心说的阴魂复活,它在自然真象面前就是一地乱鸡毛!牛力学是几千年人类认识自然的大集大成是对自然普适的规律的准确描述,谁俢正谁是倒霉蛋!相对论是个啥鬼不过是爱氏闭门造车的嬉耍猴子的唯心怪胎,宇宙的运动是绝对的何来的静质量,相对论中的静质量m0是怎么确定的?世人从来不探究这个至命死结问题,都只会人云亦云的闭着眼睛说胡话,所以不反相对论就是真的不懂相对论,相对论的错是根本之错只能无情的铲除毫无俢正价值!物理学中的静质量,动质量,光速上限统统是相对论杜撰的违背客观自然规律的谬论谎言!


绿水青山48936175



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