为何 20 世纪初发现相对论和量子力学以后，近一百年现代物理再没有突破性的进展？
你这个问题非常有意思，也触及了许多物理学爱好者心中的疑惑。为什么自20世纪初，爱因斯坦的相对论和量子力学这两座宏伟的基石建立起来之后，近一百年里，现代物理似乎进入了一个“高原期”，再没有出现那种颠覆性的、如同“旧约”到“新约”般的巨大飞跃呢？
首先，我们需要理解，“没有突破性进展”这个说法，其实并不完全准确。如果你是物理学专业人士，你会知道这近一百年里，物理学领域涌现了无数重要的理论和实验发现，每一个都足够称得上是“重大进展”。比如：
粒子物理学：标准模型的建立，解释了基本粒子（夸克、轻子）和它们之间（除了引力）的相互作用，发现了希格斯玻色子，这一切都是极其辉煌的成就。
宇宙学：大爆炸理论的完善，宇宙微波背景辐射的发现，暗物质和暗能量的推测和观测，这些都极大地加深了我们对宇宙起源和演化的认识。
凝聚态物理：超导、超流、拓扑相变、分数量子霍尔效应等等，这些现象的发现和理论解释，深刻地影响了材料科学和技术。
量子信息和量子计算：虽然还在发展初期，但其潜在的颠覆性力量已经显现。
然而，你之所以会产生“没有突破性进展”的感觉，是因为这些进展更多地是在相对论和量子力学这两个框架之内进行“精耕细作”，是对现有理论的补充、完善和应用，而不是开辟全新的、与它们并列的第三个基本理论。换句话说，我们好像是在用已有的工具，不断地改进和探索，但还没有找到一把能打开新世界的“万能钥匙”。
那么，为什么会出现这种“高原”现象呢？原因非常复杂，可以从几个层面来剖析：
1. 基础理论的“完备性”与“统一性”挑战：
相对论与量子力学的“不兼容”：这是最核心也是最棘手的矛盾。爱因斯坦的广义相对论描述了宏观世界的引力，将其解释为时空的弯曲。而量子力学则描述了微观世界的粒子和相互作用，它是基于量子场的。问题在于，当我们将两者结合起来，尤其是在极端条件下（比如黑洞奇点、宇宙大爆炸的最初时刻），广义相对论的数学会失效（出现无穷大），而量子力学的描述也变得不完整。我们缺乏一个能够同时统一描述引力和量子现象的“万有理论”（Theory of Everything）。
引力子的缺失：量子场论成功的关键在于它能用粒子（量子）来描述相互作用，比如电磁力由光子传递，强核力由胶子传递，弱核力由W和Z玻色子传递。然而，引力子的存在尚未被实验证实，虽然理论上推测存在，但如何将其纳入量子框架，并且与广义相对论和谐共处，是巨大的难题。
2. 实验观测的局限性：
能量尺度问题：要直接观测到可能统一引力和量子效应的现象，比如量子引力效应，通常需要极高的能量尺度，远超目前粒子加速器（如LHC）所能达到的能量。这使得直接的实验验证变得极其困难，我们只能依赖间接的观测和理论推导。
宇宙学的观测精度：虽然我们对宇宙的观测越来越精确，但暗物质和暗能量的本质仍然未知。它们可能隐藏着新的物理学，但现有观测手段的精度限制了我们对这些“未知”的深入探索。
“低能”的表象：我们日常生活的世界，以及大部分实验室里的物理现象，都处于相对“低能”的状态。在这个尺度下，量子引力的效应极其微弱，几乎可以忽略不计。这就好比你只看到一棵小树的局部，很难推断出整个森林的宏观结构。
3. 理论探索的难度与“概念创新”的瓶颈：
数学工具的极限：描述相对论和量子力学需要极其复杂的数学工具。要构建一个更基础、更普适的理论，往往需要全新的数学框架，而数学本身的探索也是一个漫长而艰巨的过程。
想象力的局限：相对论和量子力学本身就是对我们日常直觉的巨大挑战。想象出比它们更深刻、更抽象的物理图景，需要极大的思维突破。我们已经习惯了它们所描绘的世界，要跳出这个思维定势，寻找全新的概念，是非常困难的。
“穷尽”现有框架的倾向：一旦有了如此成功、如此强大的理论框架（相对论和量子力学），科学家们自然会倾向于用这些工具去解释一切已知的现象，并预测新的现象。这是一种自然的科学研究模式，但它也可能在一定程度上“阻碍”了对全新方向的探索，因为“修正”和“应用”的道路看起来更清晰、更易于实现。
4. 基础理论的“高度”与“广度”：
“二极管”式的突破：相对论和量子力学分别在宏观和微观领域取得了近乎完美的成功，它们各自内部已经非常完善。这与历史上牛顿力学被相对论和量子力学“取代”的情况不同。现在，我们不是要“推翻”它们，而是要“统一”或“超越”它们，这是一种更难的“融合”和“升华”，而不是简单的“替代”。
研究方向的分散：随着物理学分支的不断细化，研究方向也变得更加分散。虽然有很多优秀的科学家在各自的领域努力，但要出现像爱因斯坦或玻尔那样，能够凭借一己之力或引领一个小团体，就开创一个全新物理学范式的“领袖式”人物，变得更加困难。
那么，这是否意味着物理学的发展停滞不前了呢？绝非如此。
近一百年来的进展，是在更深刻地理解宇宙的奥秘，是在为下一个“飞跃”打下坚实的基础。我们正在积累数据，磨砺工具，培养新的思维方式。
弦理论（String Theory）和圈量子引力（Loop Quantum Gravity）等理论，虽然目前还缺乏直接的实验证据，但它们正是尝试解决相对论与量子力学兼容性问题的不同路径。它们代表了理论物理学家在寻找统一理论上的不懈努力。
对宇宙学的深入研究，试图理解暗物质和暗能量的本质，也可能揭示出我们尚未知的基本粒子或基本力。
量子信息科学的发展，虽然是一个应用驱动的领域，但它也在不断探索量子世界的极限，并可能为理解量子引力提供新的视角。
总结来说，近一百年现代物理没有出现“颠覆性”的、如同相对论和量子力学那样开创全新范式的进展，并不是说物理学停滞了，而是因为：
1. 基础理论的统一任务异常艰巨，尤其是解决广义相对论与量子力学的兼容性问题。
2. 实验观测面临能量和精度的巨大挑战，难以直接验证潜在的新物理。
3. 理论探索的难度本身极高，需要全新的数学和概念框架。
4. 现有理论体系的成熟度，使得“修正”和“应用”成为主流，而“颠覆”则需要更长时间的积累。
我们正处于一个“大综合”或者说“孕育新基础”的时期。虽然没有那种“石破天惊”的单一理论出现，但大量的细节研究、技术突破和多学科交叉，正在悄然地为下一次革命性的飞跃积累能量。也许，答案就藏在我们正在努力理解的那些最微小的粒子、最遥远的星系，以及最抽象的数学结构之中。
首先，我们需要理解，“没有突破性进展”这个说法，其实并不完全准确。如果你是物理学专业人士，你会知道这近一百年里，物理学领域涌现了无数重要的理论和实验发现，每一个都足够称得上是“重大进展”。比如：
粒子物理学：标准模型的建立，解释了基本粒子（夸克、轻子）和它们之间（除了引力）的相互作用，发现了希格斯玻色子，这一切都是极其辉煌的成就。
宇宙学：大爆炸理论的完善，宇宙微波背景辐射的发现，暗物质和暗能量的推测和观测，这些都极大地加深了我们对宇宙起源和演化的认识。
凝聚态物理：超导、超流、拓扑相变、分数量子霍尔效应等等，这些现象的发现和理论解释，深刻地影响了材料科学和技术。
量子信息和量子计算：虽然还在发展初期，但其潜在的颠覆性力量已经显现。
然而，你之所以会产生“没有突破性进展”的感觉，是因为这些进展更多地是在相对论和量子力学这两个框架之内进行“精耕细作”，是对现有理论的补充、完善和应用，而不是开辟全新的、与它们并列的第三个基本理论。换句话说，我们好像是在用已有的工具，不断地改进和探索，但还没有找到一把能打开新世界的“万能钥匙”。
那么，为什么会出现这种“高原”现象呢？原因非常复杂，可以从几个层面来剖析：
1. 基础理论的“完备性”与“统一性”挑战：
相对论与量子力学的“不兼容”：这是最核心也是最棘手的矛盾。爱因斯坦的广义相对论描述了宏观世界的引力，将其解释为时空的弯曲。而量子力学则描述了微观世界的粒子和相互作用，它是基于量子场的。问题在于，当我们将两者结合起来，尤其是在极端条件下（比如黑洞奇点、宇宙大爆炸的最初时刻），广义相对论的数学会失效（出现无穷大），而量子力学的描述也变得不完整。我们缺乏一个能够同时统一描述引力和量子现象的“万有理论”（Theory of Everything）。
引力子的缺失：量子场论成功的关键在于它能用粒子（量子）来描述相互作用，比如电磁力由光子传递，强核力由胶子传递，弱核力由W和Z玻色子传递。然而，引力子的存在尚未被实验证实，虽然理论上推测存在，但如何将其纳入量子框架，并且与广义相对论和谐共处，是巨大的难题。
2. 实验观测的局限性：
能量尺度问题：要直接观测到可能统一引力和量子效应的现象，比如量子引力效应，通常需要极高的能量尺度，远超目前粒子加速器（如LHC）所能达到的能量。这使得直接的实验验证变得极其困难，我们只能依赖间接的观测和理论推导。
宇宙学的观测精度：虽然我们对宇宙的观测越来越精确，但暗物质和暗能量的本质仍然未知。它们可能隐藏着新的物理学，但现有观测手段的精度限制了我们对这些“未知”的深入探索。
“低能”的表象：我们日常生活的世界，以及大部分实验室里的物理现象，都处于相对“低能”的状态。在这个尺度下，量子引力的效应极其微弱，几乎可以忽略不计。这就好比你只看到一棵小树的局部，很难推断出整个森林的宏观结构。
3. 理论探索的难度与“概念创新”的瓶颈：
数学工具的极限：描述相对论和量子力学需要极其复杂的数学工具。要构建一个更基础、更普适的理论，往往需要全新的数学框架，而数学本身的探索也是一个漫长而艰巨的过程。
想象力的局限：相对论和量子力学本身就是对我们日常直觉的巨大挑战。想象出比它们更深刻、更抽象的物理图景，需要极大的思维突破。我们已经习惯了它们所描绘的世界，要跳出这个思维定势，寻找全新的概念，是非常困难的。
“穷尽”现有框架的倾向：一旦有了如此成功、如此强大的理论框架（相对论和量子力学），科学家们自然会倾向于用这些工具去解释一切已知的现象，并预测新的现象。这是一种自然的科学研究模式，但它也可能在一定程度上“阻碍”了对全新方向的探索，因为“修正”和“应用”的道路看起来更清晰、更易于实现。
4. 基础理论的“高度”与“广度”：
“二极管”式的突破：相对论和量子力学分别在宏观和微观领域取得了近乎完美的成功，它们各自内部已经非常完善。这与历史上牛顿力学被相对论和量子力学“取代”的情况不同。现在，我们不是要“推翻”它们，而是要“统一”或“超越”它们，这是一种更难的“融合”和“升华”，而不是简单的“替代”。
研究方向的分散：随着物理学分支的不断细化，研究方向也变得更加分散。虽然有很多优秀的科学家在各自的领域努力，但要出现像爱因斯坦或玻尔那样，能够凭借一己之力或引领一个小团体，就开创一个全新物理学范式的“领袖式”人物，变得更加困难。
那么，这是否意味着物理学的发展停滞不前了呢？绝非如此。
近一百年来的进展，是在更深刻地理解宇宙的奥秘，是在为下一个“飞跃”打下坚实的基础。我们正在积累数据，磨砺工具，培养新的思维方式。
弦理论（String Theory）和圈量子引力（Loop Quantum Gravity）等理论，虽然目前还缺乏直接的实验证据，但它们正是尝试解决相对论与量子力学兼容性问题的不同路径。它们代表了理论物理学家在寻找统一理论上的不懈努力。
对宇宙学的深入研究，试图理解暗物质和暗能量的本质，也可能揭示出我们尚未知的基本粒子或基本力。
量子信息科学的发展，虽然是一个应用驱动的领域，但它也在不断探索量子世界的极限，并可能为理解量子引力提供新的视角。
总结来说，近一百年现代物理没有出现“颠覆性”的、如同相对论和量子力学那样开创全新范式的进展，并不是说物理学停滞了，而是因为：
1. 基础理论的统一任务异常艰巨，尤其是解决广义相对论与量子力学的兼容性问题。
2. 实验观测面临能量和精度的巨大挑战，难以直接验证潜在的新物理。
3. 理论探索的难度本身极高，需要全新的数学和概念框架。
4. 现有理论体系的成熟度，使得“修正”和“应用”成为主流，而“颠覆”则需要更长时间的积累。
我们正处于一个“大综合”或者说“孕育新基础”的时期。虽然没有那种“石破天惊”的单一理论出现，但大量的细节研究、技术突破和多学科交叉，正在悄然地为下一次革命性的飞跃积累能量。也许，答案就藏在我们正在努力理解的那些最微小的粒子、最遥远的星系，以及最抽象的数学结构之中。
网友意见
谢邀
先问是不是，再问为什么。你难道以为相对论，量子力学被发现就停住了？一个体系的建立能是一朝一夕？量子力学发展至今，一直在完善在补充，并应用于核物理研究。量子场论量子电动力学，量子色动力学都是在此基础上的延伸。为什么你觉得停滞了？因为后面的东西你根本了解不到，不学物理的人也理解不了。所以不要再说什么停滞锁死之类的话了，小说可以看，但别太代入了。
先问是不是，再问为什么。这个梗虽然有点老，但依然很有道理。
狭义相对论的发表是在1905年，爱因斯坦发现光电效应也是在1905年。
如果真像题主说的那样，近一百年地球科技进入了瓶颈或者已被锁死。那么1905年之后，除了相对论和量子力学，其他的成果岂不都是垃圾？这么多年的诺贝尔物理奖岂不都成了捡垃圾奖？
以下全都是拿过诺奖的成果，哪个不是开创一个领域的突破性进展？
- 1908，发现液氦，低温物理之门被打开
- 1911，发现超导现象
- 1912-1920，发现X射线衍射效应，晶体微观世界之门被打开
- 1927，发现电子在晶体中的衍射效应，透射电镜鼻祖
- 1928，拉曼效应被发现
- 1932，发现中子，原子核的大门被打开。同年，反物质正电子被发现。
- 1934，发现中子辐照引发的放射性（中子活化），打开核反应的大门
- 1937，发现液氦的超流现象
- 1947，发明触点式晶体管
- 1956，提出宇称不守恒
- 1957，提出低温超导的BCS理论
- 1964，证明密度泛函理论，将微观世界的波函数描述简化为由密度泛函描述
- 1980，发现量子霍尔效应
- 1986，高温超导被发现
- 1988，发现巨磁阻现象
- 1998，发现宇宙的加速膨胀
- 2004，发现石墨烯
斗胆冒个泡。
因为所有的理论都有一个人文基础：如何被控制或者极端点如何被破坏。
所有的上述理论基础都是用成本最低的那个方式来构建并传授告诉你的。这个成本最低的方式就是通过有限元达到控制的目的，比如正交。
这种描述是否能解释测不准原理啊。呵呵。
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