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当今物理学的主要理论依然停留在 20 年前,实践物理远不及理论,当前物理学应当怎样发展? 第1页

  

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简单说一个我比较熟悉的:

前两年Tony Leggett到我校作报告,题目是:高温超导还没有理论。据我跟同事们聊天了解到,目前这方面有一些大的思路,一些大佬主持,在缓慢地往前推进着。非常反感胡改问题的人。这块的理论日新月异,别说停留在20年前,说停留在昨天也没用。

Tony的一个类似报告,在网上有一个总结:

还有,我2016年去上海光源开会,听业内大佬杨院士讲上海光源,我就问他,这东西对我们交叉分子束实验有何促进作用?他告诉我,这东西升级成了(2016年上海光源正好进入又一轮的升级改造),别说目前6、7个原子的交叉分子束,十几个、几十个原子的实验都可以做了。要是真实现了,对我们做分子碰撞理论计算的人讲是巨大的挑战。因为算一次10维的量子散射,就要耗去500GB内存。而内存消耗是 增长的。

所以,建议提问者平时多看看Arxiv,这种open question还有很多。不读书,不开会,不看报(科学美国人啦,Physics Today啦,Nature、Science主页的新闻啦,AIP的新闻啦,北美各高校的校园新闻啦,等等),就只能沦落为民科了。


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你不能说编程语言必须几年一换否则计算机科学发展就停滞了。


王正行在他的《简明量子场论》序中提到一个观点,物理理论是分类型的,数学——数学物理——基础理论——唯象模型——实验。

而目前物理学的情况是,基础理论发展确实不算快,但唯象模型和实验蓬勃发展——所谓理论超出实验仅仅在弦论或超对称这些在学科内算极少数但在科普书上占大篇幅的领域发生

做个类比,基础理论就像编程语言,唯象模型是开发出的计算机游戏,实验相当于游戏的各种玩法战术。而目前的情况是新游戏不断上市,各种玩法被玩家开发出来,但开发游戏时用的语言还是70年代的C和C++。然后有人就跳出来说计算机科学发展停滞了。

汝闻,人言否。

拿目前比较基础的理论的量子场论(按王正行的观点量子场论是介于基础理论和唯象模型之间的)做例子,在知乎上众人称赞的杨-米尔斯规范场论是60-70年代之间最终完成的,只比C和C++早出现10年。目前没人认为我们现在还用C和C++所以计算机科学停止发展了,却有一堆人说因为我们还在用规范场论所以物理理论停滞了。真是岂有此理。

但这种现象也好理解,每年用旧的语言开发的新程序层出不穷,大家都会用,所以能感到计算机的发展;但每年用旧的物理理论得到的新成果虽然也是层出不穷,但大部分人看不懂,甚至完全没看到,自然认为物理学停留在的科普书最喜欢提及的20世纪初。

对于目前物理学的发展,类比计算机,如果你想发明一套新的编程语言,那难度确实有点大;但如果你想用现有的编程语言写个操作系统或者开发个app,那很有前途。而基础理论发展较为缓慢本身就是很正常的事——如果编程语言几年就换一个全新的,程序员们会疯掉的。


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这主要是因为凭初学者的脑力,能看得懂一百年前的理论已经很不错了。

最新前沿,绝大部分连上科普号的机会都没有。如果你不在这个圈子里,当然完全感受不到进步在哪里


user avatar   wang-qing-yang-68-26 网友的相关建议: 
      

你要是说停留在20年前,还能说得过去,因为弦论M理论 AdS/CFT这些差不多20多年前建立的。

说停留在40年前也情有可原,因为粒子物理标准模型 黑洞热力学 暴胀理论差不多这个时期建立的。

说停留在一百年前,,,就有点过头了吧


user avatar   Huxley-84-43 网友的相关建议: 
      

你的感觉没错,确实容易产生这样的感觉。因为紧致性(简称紧性)的定义本身是与实数连续性没什么关系的(我更愿意称这里的“连续性”为完备性,因为我总感觉连续性是用来描述映射的,完备性更科学一点)。

首先,什么是紧性?就是任意开覆盖都有有限子覆盖。怎么理解呢?实际上,紧性就意味着一种“有限性”。它仿佛条条框框的约束,把一个集合的性质约束得很“有限”,这就是紧。具体来说,就是:紧集必是有界闭集。也即,如果一个集合是紧的,那么首先它不能无界,其次不能开。无界和开有一种共性:没有边界(boundary),也就是没有了“紧”的束缚。反例当然很容易举,随处可查。通过阅读反例你大概可以更理解到我的意思,也可以明白为什么这样定义紧性。

那么,这又与实数的完备性有什么关系呢?实数的完备性指出的是,在实数集中,有界闭集都是紧的,结合上述文字,也即这二者等价。仅以 为例,我们来回想一下这个定理的证明过程,大致是这样的:利用反证法,对一个有界闭区间,将其无限细分,且每次都存在细分的区间都不能被有限开集覆盖(否则矛盾),最终由闭区间套定理得到一个聚点,它的开邻域可以覆盖无限细分的那个区间,矛盾。这里哪用到了完备性呢?闭区间套定理。

怎样直观理解这个证明的想法?实际上我们可以倒过来看。一个孤立点当然是紧的,可以说它的一切都被限制(约束)了。由于实数的完备性,每个孤立点之间没有“空隙”,因此,它们可以共有这种紧性,也就是说,可以把这种紧性“连起来”,从而整体上也表现出紧性。反之,若我们考虑不完备的空间,那么在“连接”的过程中就会出现连接处“连不上了”的情形,也就是连接处没有边界,从而破坏了约束(紧性)。这在证明中就体现为,每个有界闭区间都可以化归到它的一个聚点上去处理,如果全空间不完备,恐怕就不能如此操作了。

简言之, 的完备性保证了紧性的“不变性”。反过来也成立,可以想一想如何用有限覆盖定理去证明其他的完备性定理。

讲得直观,缺乏严谨性,词不达意,望有所帮助。


user avatar   jia-ming-zi-34 网友的相关建议: 
      

可以看看王小波的《青铜时代》,虽然王小波不在了,但是也算是现代的文学作品吧。




  

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