为什么物理学近百年都没有重大突破了?
要想知道近百年来物理界为什么没有产生类似相对论和量子力学那样的理论,既具有颠覆性的革新思想又有大量的实验支持,就必须从全局出发,搞清楚上述两理论的历史地位和优缺点。
在一百多年以前,是经典力学的辉煌时期。为什么呢?除了引入实验和数学之外,最重要的,是当时人类的研究处于宏观范围即与人的尺度相近。在这一范围内,作为物理背景的空间效应可以忽略不计,所以经典力学是没有空间因素影响的一维物理理论。
然而,当人的认识超出了宏观范围,进入了高速、宇观和微观领域,各种空间效应便显现了出来,比如光速不变、质能互换和波粒二象性等。于是,相应的理论便应运而生,对应上述领域,它们分别是狭义相对论、广义相对论和量子力学,强调了时间与空间、物质与能量、粒子与波动的相动和统一,是二维的物理理论。
作为新领域的初级理论,上述三个理论是有局限性的,它们都是唯象型理论,即用归纳的方法将现象提升为基本原理,缺乏具体的物理机制。比如,我们虽然可以通过这三个理论掌握各种新现象之间的联系,但只是知其然而不知其所以然。我们并没有因为有了狭义相对论、广义相对论和量子力学,就知道光速为什么不变、质量和能量的本质是什么、以及为什么会产生波粒二象性。
这种唯象的认识风气是认识每一个新的领域所必须的,其主要仼务就是发现和整理新的现象及其关系,为更为高级的构建型理论的产生奠定基础。构建型理论是用演绎的方法,假定某种物理机制,根据该机制的各种极限情况来解释和说明各种不同的现象。这是两种不同的观念与范式,属不同的格式塔;它们之间的相互转换就是格式塔的变换,需要发生科学革命。
近几十年来,物理学的发展之所以没有产生重大的进展,其原因有两个。第一个原因是,作为唯象型理论,狭义相对论、广义相对论和量子力学业已完成它们的史命,需要让位于构建型的理论。比如,提出量子宇宙景观,用量子离散与封闭的物理机制来解释各种不同程度自然现象。第二个原因则是,由唯象的格式搭转变为构建的格式塔,具有革命性,很难为原来的科学界所接受。比如,日心说取代地心说,相对论取代经典力学都花费了数十年的时间。
这种唯象的认识风气是认识每一个新的领域所必须的,其主要仼务就是发现和整理新的现象及其关系,为更为高级的构建型理论的产生奠定基础。构建型理论是用演绎的方法,假定某种物理机制,根据该机制的各种极限情况来解释和说明各种不同的现象。这是两种不同的观念与范式,属不同的格式塔;它们之间的相互转换就是格式塔的变换,需要发生科学革命。
不少人提及,物理学近百年都没有重大突破,现在的物理学是不是到了人类的最高峰了呢
小编认为现在是到了一定瓶颈,但这只是暂时性的。
物理学真的是近一百年都没有重大突破吗?
当然不是了,在过去的100年时间里,物理学取得的成绩还是不错的,这里不得不提到的就是量子力学了,量子力学也是当代物理的重要基础,薛定谔方程、海森堡等人建立的矩阵力学、不确定性原理、量子电动力学、量子场论、量子色动力学、粒子物理的标准模型等等,这些都是在这个时间段中取得的,都是物理学史上璀璨的成就。
20世纪的物理学发展可以分为上下两个部分,上半部分的代表就是爱因斯坦了,这一时期,相对论与量子力学是物理学中齐头并进的巨轮。
下半部分中,基于罗伯特·米尔斯与杨振宁的理论发展而来的粒子物理标准模型成为代表。粒子物理也是目前最为先进的物理学研究方向。在20世纪下半部分,电弱统一,夸克理论的提出,量子色动力学,这些都是举足轻重的成就,在这一时期,物理学家们完成了之前没有完成的事情,将除引力外,其余三种基本力统一在一起,可以说离梦寐以求的大统一理论又近了一步。
还有,1998年发现的中微子振荡,这一发现对粒子物理标准模型提出了挑战,也就是表明粒子物理标准模型并不是完美的,还是存在一些问题的,就拿最近一段时间发生的事来说,引力波也算是重要发现吧。
所以说,近一百年以来,物理学一直都在取得突破,只是最近几十年没有听过重磅消息罢了。但是从另一方面来说,物理学突破、重大突破并不是那么容易就能够取得的,它需要积淀、需要契机、需要技术手段的提高等等。学术的世界是永无止境的,也不是一帆风顺的,只要解决了问题,那么一个全新的物理时代也即将到来了。