人類是不是真被「三體人」封鎖了,爲什麼基礎物理學已有百年沒有實質突破?

德祥說


現在科技的進步速度一點也不比上個世紀工業革命時慢,為什麼感覺變化不大呢?先用喜歡的戰艦打比方。無畏艦誕生後,戰列艦的發展日新月異,排水量從兩萬噸一直到六七萬噸,火炮口徑從12英寸到18英寸,一切都在短短三十多年時間裡。可能一艘主力艦下水不過幾年就落伍了,有的還在設計圖紙上就被競爭對手甩開。反觀現代戰艦,阿利伯克服役快三十年了,尼米茲更是有了四十多年,他們依然是最先進的戰艦,這無疑給人一種感覺現代戰艦幾十年都沒發展。事實上呢,他們的變化很大,尤其是“內在”方面,諸如電子設備,各種雷達,系統軟件上。戰艦已經不像上個世紀那麼簡單粗暴,造的更大更重就是進步,所謂高精尖的進步很多是看不見的。

說回物理學,上個世紀的物理學飛速發展是顯而易見的,每天都有新發現。而現如今的物理學研究早已進入了更深的層次,已經不是以前的物理學家能夠在自己的實驗室裡單獨完成的了,要借住國家的力量建造大型對撞機才能有所發展,而且要靠一群人一起上。這又給人一種感覺,現在的天才少了,沒有二十世紀初的群星璀璨。事實上,科學發展到最後是不存在個人英雄主義的,牛頓說過,他也不過是站在巨人的肩膀上。而隨著巨人越來越高,一個人孤零零的在上面很難看到遠處的目標,人多才容易發現要尋找的東西。科技就像一把會變重的寶劍,越到後面越只有大國才能玩的起了。

假如大型對撞機每個物理學家人手一個,電管夠隨便用,我相信物理前沿每天都會有新發現。但是即便全世界憑空多了上百萬臺對撞機也沒用,以現在人類對能源的利用根本養不起!別說一百萬臺,一萬臺都困難。也就是說影響人類前進腳步的還是能源,沒有電沒有光沒有對撞機,再厲害的天才也無法靠想象研究基礎物理。什麼時候人類掌握了可控核聚變的技術,達到了I型文明的標準擺脫了能源掣肘,那時人類文明可能會迎來新的科技革命!上個世紀物理學的大發展不也是伴隨著工業革命的浪潮,人類開始利用蒸汽發電。相信下一次的科技大發展必然由核聚變的光芒引領著。


不會游泳的魚2014520


回答這個問題,我們先要對三體成書時間,以及理論物理在三體成書前後的進展狀況有一個梳理。

《三體》第一部最早於2006年在《科幻世界》開始連載,後來於2008年正式出版。而智子封鎖了人類理論物理的情節,就是出現在第一部裡的。而我不確定大劉構思《三體》第一部裡的相關情節,是從什麼時候開始的,估計可能會在2004年以前甚至更早。

《三體》-黑暗森林

那麼我們來看看,理論物理最前沿的研究在2000年到2010年之間,處於一個什麼狀態。可能大多數人都聽說過希格斯玻色子,它被稱為理論物理標準模型大廈上的最後一塊拼圖。

知識點:所謂標準模型,是一個優美的數學模型框架,物理學家用它來描述構成物質的最小顆粒以及它們的相互作用方式。標準模型可以將自然界四種基本作用力的三種(電磁相互作用力、弱相互作用力、強相互作用力)統一起來。

四種基本力


而希格斯玻色子,是2013年被正式宣告確認的。為什麼說是正式宣告確認呢?因為實際上大型加速器早在2000年左右,就探測到了疑似希格斯玻色子的粒子。但由於當時實驗成本和規模,以及計算能力的限制,科學家們一直只能說“疑似”。

希格斯玻色子是標準模型的最關鍵的一塊拼圖


所以實際上,2000到2010年之間,也就是三體構思和成書的期間,理論物理確實處於一個比較茫然的境地。一方面如果希格斯玻色子被證偽,標準模型的大廈將在一夜之間倒塌。而之前50年發展起來的幾乎所有的理論物理學基礎,都是建立在標準模型基礎上的。


所以我們不難理解大劉成書時的思維模式,就是我09年左右第一次看到《三體》的時候,也不禁對這個構思拍案叫絕,因為在當時,確實不能對其證偽。當然到了今天,希格斯玻色子已經被證實,三大基本力已經統一,不過也並不能說理論物理已經一統天下了。

因為,標準模型並不能統一最後一種基本力-引力。所以說100年來人類對理論物理的研究一直停步不前是不客觀的,不過人類每一次進步,都發現前方是更大的未知。如果說有什麼力量在限制人類揭示宇宙的終極奧秘,也未嘗不可戲謔,只不過即使如此,我們可能離那個所謂限制的極限,也還有很遠的距離。


羅生物語


最近一百來年,物理學是在發展的,但是如果大家對現代物理學不瞭解,那就很難看到進展。

這就好像,假如你家鄰居在學一門外星語言,你在完全不懂的情況下,很難知道他學得如何,是不是有了重大進展,最多隻能用地球語言的感覺去猜。

比如有人用小說《三體》的劇情去猜真實世界中物理學的發展,也有人用自己對相對論的理解去猜整個物理學的發展,這樣顯然是無法猜中的。

其實物理學的天地非常廣闊,只不過很多知識已經

超出了高中、甚至大學物理教材的範圍,一般人很難了解到,所以就只好猜了。

比如說量子理論,大家可能聽說過薛定諤的貓、量子計算機、量子糾纏、哥本哈根詮釋等名詞,這些只是量子理論的一部分,量子理論是一個發展中的龐大而複雜的體系, 即使學完高等量子力學、量子光學、量子場論、量子多體理論等研究生程度的專業課程,也未必能真能搞懂量子理論。以至於有種說法是:如果你覺得量子理論好懂,那麼你就沒懂。

這樣一來,基礎物理往往給人感覺很玄奧,結果容易被大家忽視。比如弦理論,悟空問答上關於弦理論的問題總共也就三十個左右,作為比較,大家可以看看相對論的提問有多少。

當然, 不管如何被忽視,基礎物理的進步一直在推動著我們的生活。

比如,最近一百年粒子物理和核物理等領域的巨大發展,我們發現了中微子、反質子、反中子等基本粒子,如果覺得基本粒子聽著太玄奧,可以想想原子彈和核電站,以及發展中的可控熱核反應堆等。

在微觀物理理論的基礎上,材料科學也發展起來了,一個典型的例子就是半導體,要是沒有半導體器件,我們的手機、電腦、電視、衛星、汽車、電梯等就都沒辦法正常工作了。

如果算上天體物理,我們還有宇宙膨脹、暗物質、暗能量、引力波等大發現呢。

我們現在對物理學的理解,肯定比愛因斯坦那會更深入。明年就是愛因斯坦誕辰140週年了,有些朋友不要只盯著一百多年前的事情了,也不要指望沒有公式的小短文(比如俺這篇)能深入講解現代物理,要想真正搞懂物理學近百年的進展,還是得系統地學習大學、研究生物理教材才行。

看到這可能有人要說了,幹嘛要費那麼大勁去啃教材學物理,有這時間寫寫程序、炒炒股不是還可以賺錢麼?

沒錯,近年來隨著計算機、金融等方面的蓬勃發展,不少人才就這樣離開物理領域投奔高薪行業了,留下來的人很多也從理論物理轉向應用研究了,所以根本不需要外星人封鎖,人類自己本身的問題就挺多的了。


喬小海


哈哈,在看《三體》的時候,當看到三體人造出智子,送到地球來干擾人類的高能粒子對撞實驗時,我不禁拍案叫絕,劉慈欣真的太會想了,這不是正好跟我們人類的現狀很吻合嗎。

在發現原子、電子、中子、質子之後,人類的科技往前跨了一大步,各種高科技產品都是在這樣的基礎科學的運用下才發展出來的。直到現在,我們仍然在享受著這些物質基礎的科學成果,但是如果想要再造出什麼突破常識的科技產品(比如反重力飛行器)卻是難以辦到的,因為基礎科學限制了我們的走出這一步,就好比只懂得蒸汽機的人永遠造不出超音速飛機。



那麼,想要走進下一個科技飛躍時代就必須在基礎科學上有所突破。科學家們想到的辦法是用磁場加速粒子,讓它達到接近光速,再用它去轟擊原子核,希望像擊碎瓶子讓裡面的東西出來一樣,讓原子核中更小的基本粒子被轟擊出來,從而發現並捕捉它,用以研究。然而,在真正去做的時候,每次轟擊得到的結果和數據都是不一樣的,根本無法讓科學家們進行有效的計算和研究。這就讓人很抓狂了,同樣的初始條件,同樣的環境,為什麼每次的結果不一樣,而且這些不一樣的結果之間也完全沒有規律可尋,像是胡亂出來的數據。沒有人知道為什麼會這樣。




直到大劉的《三體》,他給出了一種讓人驚歎、寒毛豎立的解釋,而且這種解釋讓人在思考之餘不禁想要去相信它。那就是外星人要來入侵地球,但旅途遙遠,怕人類在它們到來時已經發展出比它們還高的科技,那豈不是來送死。所以它們使用一個智能質子以光速先行來到地球,利用微觀粒子的量子糾纏對它進行實時控制。而質子實際上是高維物質在三維世界的投影,所以質子可以同時出現在幾個地方,那麼它就做到了隨時對地球上的所有粒子對撞機進行干擾,使得人類的基礎科學止步不前。

那麼,是不是真的就是智子鎖死了人類科技呢,答案是不知道,因為沒人知道有沒有外星人,它們是不是真在監視著地球。而對於粒子對撞機的奇異結果,科學家也給不出解釋,我倒是挺願意相信是被外星人鎖死了。






大家覺得地球科技是不是被外星人鎖死了呢?


陳小有同學


在二十世紀和二十一世紀的前十七年,人類的基礎物理真的沒有實質性突破嗎?當然不是。從引力波對廣義相對論的最終證實,到宇稱不對稱的科學試驗,再到弦論的長期爭論,這百年,物理學一直在進步。

但為什麼大家會認為理論物理學沒有實質性突破呢?主要是當代物理的前沿遇到了天花板,特別是在統一場論,暗能量,暗物質等方面沒有取得突破。

當代物理的研究是理論物理先行一步,實驗物理跟上實證。但現在的天花板不是電子對撞機的問題,而是我們已經觸及了實驗物理的極限。我們不能用大象去丈量螞蟻。當儀器精度低於測量對象時,實驗物理必須創造出新的測量方法。比如,我們如何對弦論證實或證偽?


一個遠小於光的波長的實體如何觀察?一個理論上質量和體積等於零的量子如何測量?用什麼樣的方法改變弦的物理狀態?一個反宇宙是什麼樣子?我們可以在理論上預測,卻無法通過實驗去證實。



物理學在等待下一個天才,一個在物理和工程兩個領域都是天才的天才。


軒轅漢唐


科學的重大突破是需要各方面的積累的,不可能憑空出現,沒有先賢的努力,100個愛因斯坦也搞不出相對論。

科學誕生於17世紀初的歐洲,由伽利略將實證的方法引入學術研究後,才誕生了科學。但這之前,沒有哥白尼、布魯諾等人的研究成果,沒有望遠鏡的發明,科學也不可能誕生。


圖:里昂尼所繪的伽利略

在17世紀末,由牛頓總結了前輩們的科學成果後,提出了劃時代的牛頓三定律,這也奠定了經典物理學的基礎。


圖:
《自然哲學的數學原理》1687年版本里,以拉丁文撰寫的牛頓第一定律及牛頓第二定律。

在兩百年後的19世紀末,20世紀初,當物理學界認為,物理學的大廈快要完工時,發現經典物理學根本就不能解釋邁克耳孫-莫雷實驗和黑體輻射的紫外災變的結果,然後就發展出來了相對論和量子力學。


圖:邁克耳孫-莫雷實驗

科學的重大突破需要長時間的積累,不光是知識的積累,還需要觀測工具的突破。這才過了100年,要做出重大突破,還差了不少火候。

至於什麼三體人的封鎖----這種科幻小說裡面的東西,就不要拿到現實中來做依據了。《三體》只是一部不錯的科幻小說,還遠遠不能稱為“偉大”,比它優秀的科幻小說還有很多。

大劉在這部小說裡面編了不少科學原理,智子封鎖就是其一,首先,有質量的物體是不可能被加速到光速的。第二,高速運動中的智子於其他物質相撞後,會撞出較小的基本粒子和能量,智子不可能完好無損。第三,無法利用量子糾纏來控制智子和傳遞信息,第四,沒有可能進行所謂的二維展開。在三維空間中,不可能出現其他維度的時空。


講科學堂


標題裡的問題,採集至悟空問答裡的問題。在問題裡有一百多條回答,現在我也想闡述一下自己對這個問題的觀點:未來基礎物理學肯定會有更大的突破。

首先聲明:守望君只是一名科技愛好者,不是專門從事物理研究的學者,回答這種問題難免班門弄斧,不足之處請指正

要回答問題,我們先為問題下一個定義。什麼叫做“近百年來基礎物理學沒有實質性的突破”守望君理解為為什麼近百年來沒有發生類似現代物理學顛覆經典物理學的理論革命。



首先,現在沒有發生理論革命,不代表未來不會出現理論的革命,我們有的是時間。經典物理學以經典力學,經典電磁學和經典統計力學為基礎,在十七世紀就已經成立。而以相對論和量子論為基礎的現代物理學出現在二十世紀,兩者相距三百多年。現在我們距離現代物理學誕生才近百年,這麼短的時間就為物理學理論革命下定論未免太過草率。

其次,當下也擁有十分有價值的,可能顛覆現代物理學的難題。在我們回顧上個世紀的物理學革命的時候,不得不提物理學中的“兩朵烏雲”,正是這大難題掀起了物理學革命:以太說的破滅誕生了相對論,黑體輻射問題促成了量子力學。

當下也有很多現實探測到但是已知理論無法回答的現象,比如說暗物質和暗能量。如果我們搞清楚這兩個東西的真面目也許能帶來新的物理學革命。



最後一個論據是現在各個國家都加緊了基礎研究的投入,有投入就有希望。歐洲弄了一個世界上最大的粒子對撞機,發現了稱之為“上帝粒子”的希格斯粒子美國幾十年投入ligo實驗,最後發現了引力波。中國也有想建設當今最大的量子對撞機的意向,如果建成,可能帶來新的驚喜。

我從時間,方向和投入三個面進行分析,基礎物理學的革命一定會到來。

所謂的人類科技被封死,可能僅僅是看了三體之後的異想天開。


科學守望者


結論:基礎物理的突破和應用科技息息相關,互為因果。

基礎物理的突破要藉助一定的實驗設備、觀察設備,而這些設備的能力決定了科學家能提取到信息的多少,進而決定了研究成果。

舉個不恰當的例子。

當年發明了顯微鏡,我們知道了細胞。開啟了生物分子學。

隨後發明的電子顯微鏡,我們知道了細胞更深一層的原子核,也就是開啟了原子學。

直到到現在的DNA、病毒,我們知道了原子核內的夸克,也就是如今的量子學……

事情就是這樣,基礎物理的突破需要相應的物理器材進行實驗,而物理器材是需要相應的應用科技,如國際原子能機構的大型核對撞機,就是通過該設備來加速粒子產生爆炸來研究宇宙初期的數據。而能否研究出能容納更多粒子、對撞時間更長、加速效能更好的對撞機是研究的關鍵。

這裡語言不是很嚴謹,為了讓人更容易理解。


一隻大虎鯨


一:相對論以及量子力學,雖然在很早之前就被提出,但是,你認為提出一個理論,就不需要驗證了,就不需要統一了嗎?之後,還有好多的工作,需要來完善這些理論,這些年,就是在完善它們。

二:題目中說,“今天的地球科技仍在吃理論老本”,這種看法是片面的,怎麼叫吃老本呢?難道在現代,還要一把刀子劈成兩截,以前的就不用了嗎?現代人再開啟個獨立物理學嗎?顯然,科學是慢慢進步的,不是一直在質變,總要先有量變在前。

三:人類被“三體人”封鎖科技了嗎?這純屬是腦洞了,外星文明在哪裡呢?地球周圍存在外星文明嗎?這誰知道呢,本來就很虛無縹緲,而且,外星高級文明要採用什麼方法封鎖科技呢?別告訴我說用三體裡的高維空間低維投影的智子,這只是科幻。

相對論與量子力學是二十世紀初最璀璨的物理學成就,但並不是說,只要提出了,它就是對的,還是得需要以後更多的發現與實驗來驗證它們。

當逐漸的完善之後,就好比打好了堅實的地基,這樣,才能不斷地在上面添磚加瓦,建立起一棟宏偉的物理學大廈,如果地基不打牢實,那麼大廈就可能會在未來某一天,瞬間傾覆!


一枚遊戲科幻迷


不是被“三體人”封鎖了,而是被自己的“成就”禁錮了。虛空本來是充斥著星球揮發的能量的,可是,一個以錯誤假設為前提的邁克爾遜-莫雷實驗卻把本來沒有毛病的以太說給否定了,從此科學發展的前沿理論就走進了死胡洞。且不說造成了什麼嚴重後果,就分析一下造成這個錯誤的原因吧。

據說,邁克爾遜-莫雷的實驗本是為了證實以太的存在,他們的假設前提是地球在以太中穿行,所以做了一個光在順以太或逆以太的情況下是否會出現速率變化的驗證,驗證的本身沒有毛病,但結果卻出人所料,根本測不出光波的速率變化,所以也就得出了以太(虛空光媒介質)根本不存在的結論。

虛空光媒介質本是客觀存在的。使光能夠得以接近於三十萬公里/秒的速度傳遞的就是介質的波動作用,如果不是波動傳遞而是粒子的高速運動,那是需要強大動力驅動的。因為波動傳遞不需要接力,所以光的傳遞並不需要持續動力。也正是虛空能量的存在和不斷充實,使得宇宙能夠膨脹發展。

那麼,為什麼會得出這個錯誤的結論呢?原因就是地球的運行並不是在以太中穿行。實體質量與虛空能量本是原始0性態空間分化的正負性體,他們既互相對立又相輔相成,既互相獨立又互相結合,他們就像一對影形不離情侶。地球的運行、星球的運行就是結合著巨大範圍的虛空能量體一起運動的,星球之間的斥力平衡,就是依賴星球的這個能量層互相作用而實現的;宇宙的膨脹就是依賴這個能量層的不斷充實而得以實現的。星球能量層充實膨脹的能量來源就是星球的光熱能量的揮發。由於星球的能量層就如原子的電子層一樣是緊密結合著運行的,所以從不同方向射入的光是根本不會表現速率變化的。

由於從錯誤否定以太說開始,宇宙學就走上了錯誤的歧途,所以在此基礎上產生的一系列“成果”和“證實”都是需要重新審視的。就如引力波的“發現”,就是為了一個證實而隨心所欲地認定某個干擾波就是引力波。一個真相就是引力波探測儀每天接收的干擾信號多達14000多次,要從這麼多的干擾信號中指定出來自於“13億光年外“的子虛烏有的兩個黑洞的碰撞產生的“引力波”,只要選擇到一個兩個干涉儀被同步干擾的波就是了,當然是十分容易的。由於太過心虛,所以後來又拉上了全世界三十多家天文臺“共同驗證”了兩個中子星球“合併”產生的“引力波”,實際情況是除了美國的那家天文臺以外,其他的天文臺幾乎什麼都沒有發現。

一百多年來的前沿物理學就是在這樣的“發現”和“證實”中一步步走上不歸路的。如果輕率相信,後果就是距離真相越來越遠。


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