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為什麼量子力學和相對論之後,近一百年來,物理學再也沒有突破性進展了
2022/03/16
2022/03/16

為何20世紀初,發現量子力學和相對論之後,近一百年來,物理學再也沒有突破性進展了。這是網路上的一個熱門提問。

其實這算是一個老梗,其實物理學在量子力學和相對論之後也過有重大突破,比如量子色動力學,規范場理論,標準模型。

但是這些突破依舊沒有擺脫量子力學的范疇。唯一能突破量子力學的新發現可能就是暗物質和暗能量了,但是進展連皮毛都算不上。

我們現在基于移動互聯網發展起了各種新的經濟模式。但是其基礎框架仍然來自于20世紀的物理學革命。在某種程度上來說,現在的科技進步只是優化20世紀物理學的存量,一旦物理學增量停滯不前,那麼科學在未來的發展將原地踏步走。 為什麼會出現這樣的情況呢?其實原因也很簡單,科學發展到現在也不過400多年,牛頓之後,科學開始和哲學脫離,自然哲學變成了物理學。

伽利略和牛頓只是以天體運動和生活經驗為基礎建立起了經典物理學,適用范圍有限。經典物理學一個最致命的缺點就是一旦空間小于分子尺度就會逐步失效,而真實的世界有巨觀和微觀之分。

量子力學能取得如此大的成就,就是因為填補了經典物理學對微觀世界描述的空白。回頭再看看,如今我們還能再找到類似巨觀和微觀世界巨大差異的物理課題嗎?就目前人類的認知來看,宇宙中幾乎所有的現象都有了相應的物理解釋,所以基礎物理學停滯的本質在于人類所能認識到自然現象的局限,並不是人類能力的局限。

自然現象就這麼點,物理理論不可能超越自然現象而獨立發展,這也是很多物理學家不看好弦理論的原因,因為弦理論超越了自然現象,當然也就不會找到任何實驗檢驗其真偽性。單純為了解釋而解釋,其理論找不到任何自然現象為其月臺,所以現在才走到了死胡同。

所以要想物理學取得類似20世紀上半葉的突破,本質上就得發現新的自然現象,就目前而言,物理學可能的顛覆性進展所基于的自然現象就是暗物質和暗能量了。因為暗物質和暗能量與正常物質之間的差異甚至遠遠超過微觀世界和巨觀世界的差異,這種差異性帶給物理學的突破,勢必也會超過量子力學對經典力學的顛覆。

人類現有物理理論的底層結構都是基于正常物質。僅從暗物質不參與電磁輻射就可以確定,基于這種新的物質構造歸納出的物理學必然是一次重大的革命。儘管有越來越多的天文觀測佐證了暗物質的存在,但這依舊只是一種猜想。暗物質如今已是21世紀現代物理學天空中的一朵烏雲,這樣宏大課題的烏雲還有反物質消失之謎,真空災變,質子衰變等等。其中每一朵烏雲的解決將極大推動物理學的發展。

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