物理學停滯近百年!愛因斯坦那樣偉大的科學家,為何從未出現了?

2024年12月15日15:42:05 科學 1011

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引言

2024年的諾獎頒獎禮,AI居然成了最大的贏家,它不僅在物理學領域大放異彩,還在化學獎的角逐中拔得頭籌。這不禁讓人想起《三體》里那句細思極恐的「預言」,物理學不存在了。

自從20世紀初愛因斯坦玻爾這些大神們「神仙打架」之後,好像很久沒聽到物理學領域石破天驚的消息了。百年過去了,我們還在用著百年前的理論框架,難道物理學的巔峰時期真的已經過去了?

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一去不復返了的大神時代

一百多年之前的20世紀初,物理學界可謂是神仙打架,群星璀璨,相對論量子力學這兩大基石,徹底顛覆了人類對宇宙微觀世界的認知。

那個時代最讓人矚目的明星愛因斯坦可是親身示範了如何在一年之內,完成足以改變世界的工作量。不過很有意思的一點是,狹義相對論這項足以讓他名垂青史的成就,居然沒給他帶來諾貝爾獎他從1910年就開始被提名,卻一直到1922年才拿到獎。

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這還不是因為相對論,而是因為他1905年提出的光電效應理論,不過人家諾獎委員會也有自己的苦衷,畢竟相對論在當時太過超前,實驗驗證還不太充分。

光電效應的研究,卻實打實地推動了量子力學的誕生。這波「曲線救國」,也算是歪打正著,成就了一段佳話。

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除了愛因斯坦,那個時代還有普朗克、玻爾、薛定諤海森堡等等一眾大神,1927年的第五屆索爾維會議簡直就是物理學界的「全明星賽」。

看看那張合影,隨機拎出一個都是教科書上的巨擘,他們唇槍舌劍、激烈辯論,碰撞出無數思想的火花,推動著物理學飛速發展。到了20世紀五六十年代,楊振寧李政道兩位華人科學家橫空出世,憑藉宇稱不守恆理論摘得諾貝爾獎,讓全世界為之矚目。

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70年代,荷蘭物理學家特·豪夫特在量子場論和規範場理論方面做出了重要貢獻。

80年代,美國物理學家愛德華·威滕,這位被譽為「全世界最聰明頭腦」的理論物理學家,提出了M理論,被認為是可能解釋宇宙本原的終極理論

可是進入21世紀,我們卻發現,像愛因斯坦這樣能夠提出顛覆性理論的科學家,似乎越來越少了。雖然物理學仍在進步,但那種讓人眼前一亮的突破,卻遲遲沒有出現。難道物理學的黃金時代,真的已經一去不復返了嗎?

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原地踏步還是厚積薄發

先別急著唱衰物理學,雖然近幾十年沒出現像相對論、量子力學那樣石破天驚的理論,但這不代表物理學就停滯不前了。物理學的理論體系就像金字塔,現在下面多的、基礎的理論都被研究透了,攀登塔尖自然不易。

科學研究需要靈感,但靈感這東西玄乎得很,你永遠不知道它什麼時候會出現,更別提強求它了。並且現在的物理學研究,對實驗條件的要求越來越高,過去伽利略可是在比薩斜塔上扔兩個鐵球就能發現自由落體定律

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現在想研究暗物質暗能量不砸個幾億幾十億建個大型強子對撞機,恐怕都不行。

實驗成本高、難度大,自然就限制了理論的發展速度。歐洲那個大型強子對撞機已經撞出了14TeV的能量,但這跟量子引力時代的普朗克能量(10^19Gev)相比,簡直就是小巫見大巫,中間還差著十萬八千里。

物理學發展到今天,已經進入了一個深水區,容易摘的果實早就被摘完了,剩下的都是難啃的「硬骨頭」。想探索更微觀的世界,發現比夸克還小的粒子,或者想研究更宏大的宇宙,解開暗物質、暗能量之謎?

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現有的理論框架可能不夠用了,需要新的理論和方法來指導,還得從頭開始發明。所以說物理學並沒有停滯不前,只是前進的步伐變得更加艱難,需要更多的時間和積累。

比起說物理學進入了「瓶頸期」,不如說它正在「厚積薄發」,等待著下一次的爆發,而如果想讓這個爆發來得再快一些,我們可不能光坐著等。

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以中國的物理髮展為例,想要推動現代物理學發展,我們最先要做的就是對現存物理學領域的一些不足進行補強。

其中較為重要的一個環節,就是改變過分重視實踐,輕視理論的現狀,改善基礎科學研究上的狀況。而現在擺在我們眼前的這條路,可謂是困難重重,並不好走。

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中國理論物理,路在何方

基礎科學理論對新時代物理學的質變性發展意義非凡,可是過去由於歷史原因,中國長期以來更加註重實用技術,對基礎科學的研究相對滯後。如今隨著國家實力的增強,我們對基礎科學的重視程度越來越高,但仍面臨諸多難題。

傳統文化中實用主義思想的影響根深蒂固,一些人仍然認為基礎研究「不接地氣」,看不到理論化體系的好處,導致對基礎研究的重視程度和投入不足。

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科研評價體系也存在一些問題,過分強調指標導致科研人員「急功近利」,不願意從事周期長、風險大的基礎研究,都去追逐短期成果了。此外穩定的科研經費投入,也是在為基礎研究這棵參天大樹提供持續的養分,科學的根基需要深耕細作,而非斷斷續續地澆灌。

只有源源不斷的資金活水,才能滋養出突破性的科學成果。如果經費忽多忽少,就會影響科研項目的開展,不利於人才培養和科研隊伍的穩定,那麼如何才能讓中國理論物理在未來取得更大的突破?

必須加強對基礎研究的重視,從國家層面加大投入,營造良好的科研環境,鼓勵科學家自由探索,勇攀科學高峰。

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結語

所以物理學的「奇蹟年」還會出現嗎?說實話,誰也說不準。畢竟科學發現的魅力就在於它的不可預測性。就像咱們永遠猜不到下一個諾貝爾獎會花落誰家,也無法預知下一個顛覆性理論會在何時誕生。

但有一點是肯定的,那就是科學探索的腳步永不停歇。一代又一代的科學家們會不斷地把科學的火炬傳遞下去。

中國也正處在一個科技創新蓬勃發展的時代,我們有理由相信,在不久的未來,「中國製造」的科學奇蹟,一定會閃耀世界。

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