问题

物理这座大厦是否接近全部建成?

回答
物理这栋宏伟的大厦,是否已经接近封顶,抑或我们仍站在密集的脚手架间,仰望着未完成的天际线?这个问题,与其说是对现状的评估,不如说是一种持续的叩问,一个驱动我们不断探索的内在动力。

长久以来,物理学以惊人的步调建造着一座座坚实的理论基石,从牛顿的万有引力描述了宏观世界的宏大舞蹈,到麦克斯韦的电磁方程揭示了光和电的统一之美。爱因斯坦的相对论更是重塑了我们对时空和引力的认知,而量子力学则以其奇诡的规律,深入到微观粒子最隐秘的角落。这些辉煌的成就,无疑是物理大厦坚不可摧的支柱,它们不仅解释了我们已经观察到的现象,更预测了我们尚未见证的奇迹,比如黑洞、引力波,甚至宇宙大爆炸的余晖。

从这个意义上说,物理学已经取得了令人瞩目的“建成”成果。我们拥有一套能够解释从原子核到星系团运行规律的强大框架。无论是设计精密的电子设备,还是导航宇宙深处的探测器,都离不开这些已有的理论。可以说,我们在理解和操控自然方面,已经走过了一条漫长而辉煌的道路。

然而,正如任何一座宏伟建筑,越是深入核心,越能发现其复杂性和尚未解决的精妙之处。物理学这座大厦,其“接近全部建成”的论断,在此刻显得过于乐观,甚至有些幼稚。问题并非出在已有的理论不再有效,而是这些强大的理论体系之间,存在着显著的裂痕,等待着被弥合。

最令人扼腕的“未竟之业”,莫过于统一两个看似截然不同的物理王国:宏观的广义相对论与微观的量子场论。广义相对论描绘了宇宙的尺度,那里的引力是时空本身的弯曲;而量子场论则掌控着微观世界的粒子交互,描述了电磁力、弱相互作用和强相互作用。这两大支柱,虽然各自在各自的领域内取得了辉煌的成功,但在极端条件下——比如黑洞的奇点,或者宇宙诞生的瞬间——它们却水火不容,无法共存。想象一下,这就像建造一座摩天大楼,高层已经巍峨耸立,但地基却出现了无法解释的断裂,这难道能算“建成”吗?

为了弥合这一鸿沟,物理学家们提出了各种大胆的猜想,比如弦理论,它认为构成万物的基本单元是微小的弦,而非点状粒子,并在高维度空间中运行。还有圈量子引力,它试图将时空本身量子化。这些理论都展现了极大的数学优雅和解释力,但它们的验证仍然遥不可及,实验的门槛极高,甚至需要我们能够触及宇宙最早期或者黑洞内部的极端环境。

除此之外,我们仍然面对着许多“未知的未知”。

暗物质和暗能量:我们宇宙的绝大部分(约95%)似乎是由我们无法直接探测到的暗物质和暗能量组成的。我们能看到、触摸到的普通物质,不过是宇宙中的一抹淡彩。这就好比我们建造了一座宏伟的宫殿,却发现它的大部分空间都是由我们看不见的材料构成,而且这些看不见的材料主导着宫殿的整体结构和运动。这是何等讽刺的“建成”?我们对于宇宙的终极图景,仍笼罩在巨大的迷雾之中。

基本粒子的内在性质:即使是那些我们熟知的基本粒子,比如电子、夸克,它们之所以拥有现在的质量、电荷等属性,仍然需要标准模型来描述,但标准模型本身却是一个“参数模型”,也就是说,它描述了粒子如何相互作用,但没有解释为什么它们会拥有这些特定的参数。这就像我们知道一栋建筑物的每个房间如何布局,但不知道材料的来源和结构的根本原理。

量子力学的解释:尽管量子力学取得了巨大的成功,但其诠释仍然是一个未解之谜。波函数坍缩的机制、测量问题、叠加态的本质……这些都触及了现实最深层的哲学和物理学困境。这就像我们掌握了制造精巧钟表的每一个齿轮和发条,却对它为何能准确报时感到困惑。

宇宙的终极命运:宇宙是会无限膨胀下去,还是会停止膨胀并开始收缩?是否存在多个宇宙?我们现在所理解的物理定律是否在所有时空中都适用?这些问题,都指向了我们对宇宙整体演化和存在的理解,还远远未到“盖棺定论”的地步。

所以,如果我们将“建成”理解为“一切已知,所有猜想都已被验证,所有理论都已融会贯通,不再有未解之谜”,那么物理这座大厦,非但没有接近全部建成,可以说,我们才刚刚搭建起几个主要框架,并且在努力寻找连接它们的粘合剂。

物理学的发展,不是线性地填补空白,而更像是在不断拓展一个越来越庞大、越来越复杂的知识版图。每一次突破,都可能揭示出更多我们未曾想过的复杂性。这是一种令人兴奋的旅程,因为它意味着我们仍有无限的空间去探索、去发现、去构建。

因此,说物理这座大厦“接近全部建成”,是一种低估。我们更像是站在一个巨大的、充满无限可能的工地,脚手架密布,图纸仍在不断修订,而我们手中掌握的工具,也在随着每一次新的发现而升级。这个“大厦”的真正意义,或许不在于它的“建成”,而在于它永无止境的建造过程本身,以及在这个过程中,我们对宇宙和我们自身理解的不断深化。

网友意见

user avatar

19世纪末、20世纪初的不少物理学家们正是这样想的。在不少地方都提及了这样的说法:

1900年4月27日,在英国伦敦阿尔伯马尔街皇家研究所,76岁开尔文男爵正在发表《在热和光动力理论上空的19世纪乌云》的演讲,开尔文热情洋溢的讲道:
物理学的大厦已经基本建成了,后辈物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了,只不过在物理学阳光灿烂的天空下,漂浮着两朵小乌云。

或者还有这样的传言

开尔文男爵宣称物理学大厦已经建立了完成了。物理学的未来,将只有在小数点第六位后面去寻找。
There is nothing new to be discovered in physics now. All that remains is more and more precise measurement.) 或者 (An eminent physicist remarked that the future truths of physical science are to be looked for in the sixth place of decimals.)——这里大家都认为该physicist指的是开尔文[1]

我初学量子力学时,经常看到这样的科学史科普。所以在我的印象中,开尔文男爵就是一位自以为是的“学阀”——就是他说了物理学大厦已经全部建成,然后被相对论和量子力学打脸。

但是,事实真的如此吗?

我近些年阅读了不少科普科学史的文章,我发现不少文章最大的问题就是作者从来没有进行过考证!经常一个错误的说法,经过多次传播,以至于被当作的真理。

比如最著名的例子,就是很多人都听说德布罗意博士论文才只有一页纸,是靠爱因斯坦的赏识才能毕业的。但是,实际上德布罗意的博士论文有81页[2]!那个所谓的一页传说,只是他在Nature杂志上发表的一篇Letter[3]。Letter中文翻译是快报,都是短小精悍型的,便于科学家之间快速交流。

而关于开尔文的真相,则是当他做出那个《在热和光动力理论上空的19世纪乌云》的演讲时,他并没有说“物理学的大厦已经基本建成了,后辈物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了”这样的言论;他反倒是对于这两朵乌云表示了一些忧虑。

当时真正认为物理学只需要进行修修补补的,是阿尔伯特·迈克耳逊和菲利普·冯·乔利——其中菲利普·冯·乔利是普朗克的导师。菲利普·冯·乔利想劝退普朗克,告诉他物理学没什么可研究的了,退了吧。没想到普朗克这个人本身随遇而安不喜欢变革,结果劝退的理由反倒成了劝进的原因——而万万没想到最初的变革竟是普朗克所掀起的。


最后回到题主的问题:物理这座大厦是否接近全部建成?当然是差远了,否则也就不会还有这么多教授和博士生奋斗在科研第一线了。

而且有了前车之鉴,也不会有人去发布那样的声明了吧。

参考

  1. ^ https://4gravitons.com/2016/03/11/in-defense-of-lord-kelvin-michelson-and-the-physics-of-decimals/
  2. ^ https://aflb.minesparis.psl.eu/LDB-oeuvres/De_Broglie_Kracklauer.pdf
  3. ^ https://www.nature.com/articles/112540a0

类似的话题

本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息,本站不存储任何数据与内容,任何内容与数据均与本站无关,如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度google,bing,sogou

© 2025 tinynews.org All Rights Reserved. 百科问答小站 版权所有