想飛起來的毛毛蟲
今年是2019年,近百年那就是1919年以來,1919年之後是物理學的白銀時代,重大突破還是非常多的,比較多的集中在了量子物理領域,比如波粒二象性、不確定性原理、矩陣與波動力學、量子場論、量子電動力學、楊米爾斯規範理論、宇稱不守恆、量子霍爾效應等等,其實量子力學本身就是在二十世紀中建立起來的,這就是近百年間發生的重大突破。
在宏觀宇宙學領域上,比如黑洞的研究、宇宙的膨脹、天體的研究、引力波等等,每一次也都可謂是物理學上重大的突破,突破很多很多,同時提出的問題也很多。
以上列舉的只是部分,近百年間可以說是物理學黃金時代與白銀時代的結合,可能我們馬上就可以再次迎來物理學的黃金時代。
為什麼呢,因為問題又來了,現代物理學家又遇到了各種難題,正如同19世紀末20世紀初那段時間物理學家面臨的難題一樣,有問題就得需要解決,在解決的過程中就會引發物理學質的飛躍。
所以,不要急,暗能量暗物質、宇宙的大尺度結構、層級問題、黑洞問題、正反物質不對稱問題、中微子震盪問題、量子力學與相對論不相容的問題等等疑難問題都可能會在下一個黃金時代中被解決,到那時又會湧現出一批傑出的科學家了,像愛因斯坦所處的那個時代一樣。
大家期待著吧,這一天不會太晚。
個人的淺見,你們有什麼要補充說明的嘛?
科幻船塢
如果非要說物理已經近百年都沒有重大突破了,那麼原因只有一個!
就是數學已經近百年沒有重大突破了!
我們都知道,自從牛頓徹底把微積分引入到物理領域裡開始,很多物理學家就都有了一個習慣,就是把所有的數學成果都要找到現實中的物理現象與之對應。
也正是因此,後來演化出了一個學科一門課程叫“數學物理學”。
那麼我們再來說說為什麼近百年來數學領域沒有重大突破呢?說這句話的時候大概很多數學專業各個方向的學生和學者們肯定要噴我了,誰說數學領域近百年沒有重大突破,廣大從事專項研究的人嘔心瀝血,不斷的在攻克難題。
這其實就恰恰說明了問題,大部分人並不瞭解現代數學和物理學已經發展到了什麼地步,很多人認為高數就是很難得數學了,畢竟大部分人高考數學連140分都考不到,更聽不得別人說高考數學簡單。那麼今天要告訴大家一個可怕的事實,現代數學已經發展到了普通人連想都無法想象的地步。以至於複雜程度已經到了即便同樣是從事數學研究的學者,因為方向不同,完全理解不了其它方向上的內容,同樣的數學博士,很可能拿著其它方向數學的文獻,跟看天書一樣。
我們常說牛頓和愛因斯坦是天才,是因為這兩個人在自己的時期像開了天眼一樣在數學和物理領域馳騁。在牛頓的時代裡,他是先有對物理的直觀,然後發展出研究這個物理現象所需要的數學,比如微積分、統計力學等;而更變態的愛因斯坦則與之相反,是看到一些數學家玩兒出來的抽象東西,這些東西本來看似與現實世界沒有任何關聯,卻在這一時期生生的被引入了物理學,比如微分流形,群論等。
如果說牛頓是站在了伽利略的肩膀上,那麼現在,我們是站在無數巨人的肩膀上,但這個肩膀不好站啊,因為前人的理論已經非常艱深,導致現代數學研究是一項非常辛苦的工作,因為大部分從事相關研究的人首先要了解、看懂、學會、理解自己所在研究方向的所有理論知識,而這,很可能就已經耗盡了一個現代數學家的大半生。如果非要有個具體的說明,那麼就是大學生能接觸到的近現代數學是概率論,而概率論是19世紀的產物,高中生學的數學,不過是幾百年前的知識。所以新的突破才如此困難,新的成果才難以獲得,以至於物理學非常難以突破。
楊振寧曾說過一句話“現代數學的書可以分成兩種,一種是看了一頁看不下去的,另一種是看了一行就看不下去的”。這也客觀反映了現代數學的複雜性和有多麼難以理解。
如果你還要問到底有多複雜,送你們個拉格朗日量公式體會一下!
未泯雙瞳
我是學理論物理的,專攻量子場論與粒子物理。”近百年來物理學沒有重大突破”實在是無知!從理論角度而言:上世紀七十年代,以規範場為核心的”標準模型”的創建可謂理論之集大成。之後理論的重點集中在如何統一廣義相對論與量子場論,從而創建量子引力理論,也被稱為”萬有理論TOE”。雖然超弦、M理論、圈量子引力都有了很大的發展,但難稱突破;從實驗角度而言:中子星、黑洞、夸克、暗能量、上帝粒子、引力波等的發現堪稱重大突破。目前確實理論大大超前了,而實驗檢驗的滯後嚴重影響了物理學的基礎性突破。這才是事實!
有興趣者可拜讀L.斯莫林教授所著《物理學的困感》,有詳細的論述,夠頂級!
希望今後不要再提問這些缺乏基本科學常識的無知問題。實在今人啼笑皆非!
刺頭小李
若水有話講,和你不一樣。
等了半年,終於有個物理問題熱門了,本想大展手腳,好好回答一番。但一看問題,太過尷尬;奈何我才疏學淺,雖然大學學的是物理專業,但學的最新的也就是相對論和量子有關的知識。實在慚愧!說的不對之處,還請批評指正,那就說說我的看法吧:
為什麼讓人感覺百年物理沒有突破呢?
主要原因是:大家對突破的定義不同。
大眾對突破的定位為,提出新理論,而且要顛覆我們的認知,就像伽利略對運動傳統觀念的顛覆,就像愛因斯坦對傳統時空觀的顛覆。這種狀況確實不容易發生,任何全新的理論都需要時間積累,需要大量實驗驗證。物理的成就從來不只屬於一個人。再次現在的理論基本覆蓋所有自然規律,小到原子、夸克,大到銀河系,整個宇宙都有理論提出。但從另一方面說,任何理論的成論證、完善都需要後人的驗證。這一百年物理就在為愛因斯坦的理論,和量子理論做完善,做驗證。
而物理學家對突破定位呢?每一個細分領域的成功都是突破,先說大方面
一、原子物理中的夸克,中微子的發現。
夸克的發現導致了粒子物理標準模型的誕生,改變了核物質內在運作模式的圖像,為重離子碰撞中夸克—強子轉變的研究打開了大門,併為關於宇宙大爆炸後一微秒以內物理圖像富有成果的研究提供了基礎。中微子的發現成了原子存在的關鍵。(來自網絡)
二、場論的成功
它不僅提供了粒子物理標準模型的規範場理論和統一所有基本力的框架,還為超導的標準理論,重整化群和描述凝聚物質系統的共型場理論提供了基礎。讓我們把廣義相對論也算進來吧,在場論框架下,它從原本深奧的數學變成了理解宇宙演化和宇宙中各種事物的基礎。(來自網路)
三量子力學的成功
物理學家們馴服了量子力學原理制約下的原子世界,這些發明改變了我們的生活方式。
四、新的觀測手段和新工具
物理學家制造出來的工具衝擊了科學的每個方面。加速器不止使我們能夠觀察夸克和輕子的世界,還提供了用來觀測和研究生物和材料樣品的強X 射線束。探測微波,紅外線,紫外線,X 射線和γ射線光子,也許很快還要加上探測引力波的探測器,這些都為天文學家觀察宇宙提供了新的手段。人們能夠很容易地把單個原子限制在特定的位置,並進行操作和研究,這使得我們可以採用各種技術手段來觀察原子世界。(來自網路)
其實任何一項成就都是一種突破,對物理界和對這個社會都產生了重要影響。
在細分領域:最近火熱的量子通信成功也許將改變我們的通訊方式。藍色發光二極管(LED)的發現為節電的高亮度照明器材提供,極大改變了人們的生活。石墨烯材料的研究。石墨烯作為最薄的材料可能會最終替代硅,從而引發電子工業的再次革命。物理學家高錕在“有關光在纖維中的傳輸以用於光學通信方面”取得了突破性成就。博伊爾和史密斯發明了半導體成像器件——電荷耦合器件(CCD)圖像傳感器。
還有很多很多,我就不一一列舉了。突破定義不同,但這並不影響物理的成就。物理仍在持續改變著我們的生活,服務著人類。
我是若水,只為真實的自己
上善若水5202014
豈止是物理學,航天、化學、材料學、金屬學、天文學、醫學、……哪一門學科,有重大突破了,顯然,二戰結束以後,各類學科,別說重大突破了,連小的突破,也沒有發現。
我就舉兩個例子:
第一,納米技術,也是二戰前提出,並開始研究的,親,那是1945年,現在是2019年,整整74年過去了,沒有任何進展和軍用、民用。
第二,醫學技術,客觀的講,現在的醫學用藥和手術、檢查治療,只是更熟練了,藥品種類更多了,但重大的藥物發明和技術發明,並沒有存在。
只是,更熟練了,所以能救活的人更多了,死亡率更低了。
然後,並沒有什麼特效藥和顛覆性的技術。不能治的病,還是不能治。試管嬰兒,也是二戰前發明的,現在,只是更熟練了。
這種現象,廣泛存在於人類所有的學科中。
真的,有的時候,不由得懷疑,人類是不是就像劉慈欣小說《三體》中一樣,科技研發,被更高等的文明給鎖死了。
你別說,真有可能是這樣。或許,只有時間來證明了。
董江波
相對看來,這100來年,基礎物理學的確沒有什麼大的突破。至於為什麼會發生這種情況呢?上一次物理學的重大突破還是在19世紀末到20世紀初,尤其是相對論和量子力學的誕生,給了近代物理學極大的突破。
相對論和量子力學是顛覆以往認知的學科,在這100多年,科學技術取得了非常大的發展,但是到今天,我們也只是在相對論和量子力學兩個大的體系上去深入發展了一些科學,這100年來,我們不過是運用已有的科學理論,而再沒有像相對論和量子力學這樣顛覆性的物理理論的出現。
究其原因,還是在於相對論和量子力學的進一步發展太難了,到100年後的今天,還留下了很多的問題。相對論和量子力學不同於以往的任何一個理論,它們的到來都是顛覆性的,我們所說的現代物理學的兩大支柱,就是相對論和量子力學。它們就像是兩株大樹一樣,根很深,並且枝繁葉茂。
縱觀物理學的發展史,有兩個高峰時期,一個是17到18世紀以伽利略和牛頓為首的科學家奠定了近代物理學的基石,牛頓被譽為“經典物理學之父”,在牛頓時代,誕生了經典物理學,它研究的是宏觀狀態下低速運動的物體的運動特性。而到了19世紀末20世紀初,以愛因斯坦和普朗克為首的物理學家開創了現代物理學,現代物理學不同於經典物理學之處在於現代物理學研究的是微觀高速運動狀態下的物體的運動性質,而通過研究發現,在微觀高速運動的粒子世界,經典物理學不適用了,或者可以說是經典物理學的侷限性。
量子力學和相對論誕生的時候,由於揭示了經典物理學的侷限性,一度被認為是歪門邪道,量子力學後來慢慢被科學界所接受,可是對於相對論而言,在它誕生之後的很長一段時間裡面,都沒有多少人認同,直到愛因斯坦去世,他都沒有因為提出相對論而獲得諾貝爾物理學獎。
物理學的重大突破,往往是需要很多年才能出現一次的,就拿經典物理學的奠基到近代物理學的起源,這中間差不多隔了兩百年,由此可見,下一次物理學的重大突破,或許會在本世紀末到下世紀初。現在物理學的研究已經深入到微觀粒子領域,這個時候粒子物理的發展對於整個物理學的進展就顯得尤為重要了。而說到粒子物理,它的瓶頸在於先進的實驗技術手段,這需要的是實驗技術的突破,而不在於理論的突破。
記得某一位實驗物理學家說過一句話:“科學靠兩條腿走路,一條是理論,一條是實驗,有時候一條腿走在前面,有時另一條腿走在前面。只有使用兩條腿,才能前進。”也正因為此,近百年來的物理學,為什麼沒有重大突破,究其原因在於理論的前進速度超過了實驗手段的發展速度,現有的理論尚且沒有完全被實驗所證實,想要迎接下一次物理學的重大突破,或許得等到實驗手段取得重大進步。
鏡像宇宙
物理學的上一次突破是19世紀末到20世紀初的事了,相對論和量子力學一起為現代物理學奠定了基礎,也讓人類社會發生了翻天覆地的變化
現如今相對論和量子力學誕生已經一個多世紀了,物理學卻再也沒有出現過類似相對論和量子力學這樣“顛覆”的理論或者說突破,不少人因此想到了《三體》中的智子鎖死人類科學的故事。
實際上物理學近百年沒有重大突破是正常現象,人們往往只記得顛覆性的相對論和量子力學,而忽略了它們誕生前的理論積累。人類科學只是看起來爆炸式增長而已,實際上每次技術爆炸都依賴於前面幾百年的科學理論和技術積累。
以牛頓和伽利略為代表的古典物理學與愛因斯和普朗克代表的現代物理學前後相隔了兩個多世紀,物理學家們用了兩個多世紀的時間才從古典物理學突破到現代物理學,而現代物理學到現在也才一個多世紀,相對論和量子力學都還沒有完全從理論轉化為技術。
物理學的每次突破都會給人類帶來新的巨大變化,伽利略和牛頓為後來的工業革命奠定了基礎,愛因斯坦和普朗克為現代科技奠定了基礎,但我們現在的航天領域還在用著笨重的化學動力火箭,可控核聚變和量子計算機也都還在實驗階段。
保守估計物理學的下次突破會在本世紀末到下個世紀初發生,在那之前物理學家們會不斷進行小的突破和研究,直到愛因斯坦式的天才再次橫空出世。
宇宙探索未解之迷
答:近一百年來,科學技術取得了飛速發展,物理學的各個分支,也獲得了矚目的成就;但是我們仔細思考會發現,自從上世紀初的物理學革命以來,我們的基礎物理學並沒有取得重大突破。
在上世紀,量子力學和相對論的出現,對經典物理學進行了一次革命,但是這次革命是不徹底的,直到一百年後的今年,還留下很多問題有待解決。
在微觀領域,量子力學能解釋部分超導現象,標準模型基本完成了粒子物理的統一,楊-米爾斯理論統一了強力、弱力和電磁力。
在宏觀方面,廣義相對論預言了黑洞、中子星等等極端天體,宇宙大爆炸理論建立起了宇宙演化的模型,恆星形成與演化的理論能很好地描述恆星的起源和演化過程。
如此輝煌的成就確實讓人感到欣慰,但是我們來看這些理論的基礎,都是建立在相對論和量子力學之上的,比如標準模型屬於量子場論的範疇,而量子場論本身就是量子力學的延伸。
從本質上說,近一百年來,我們的基礎物理學沒有取得任何實質性的突破,科技的發展都是建立在一百年前的基礎理論之上,而物理學各領域的進步,全是對之前基礎物理學的完善和補充。
又比如在科學技術中,現在的航天推進器,本質上還是二戰時期,德國科學家馮 · 布勞恩發明的V2火箭的改進;計算機的本質,還是上世紀三十年代數學家圖靈設計的圖靈機;能量的獲取,還主要靠化石燃料。
如果相對論和量子力學是完備,我們有理由相信物理學的終極基礎理論已經建成,但是科學家很早就發現,相對論和量子力學的不可能全是完備的,基礎物理學肯定還存在更深刻的理論未被發現。
其實科學上已經發現一些現象與現有理論不相符,比如現代科學的兩朵烏雲——暗能量和暗物質,就無法得到合理的解釋;而第二類超導體的存在,也沒有理論能夠進行解釋;黑洞奇點問題,讓相對論和量子力學的衝突無法調和。
這一切都暗示著,現有物理學的基礎還不完備,雖然也有一些理論試圖解決這一問題,比如超弦理論、圈量子引力論等等,但是還沒有達到對現有基礎物理學進行革命的層面,或許下一次基礎物理學革命,就發生在這個世紀之內。
從一些比較前沿的理論來看,下一次基礎物理學革命,有可能顛覆我們對宇宙維度的認知;因為有些理論預見,我們的宇宙維度,可能不止“三維空間+一維時間”。
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艾伯史密斯
物理學最近給人的印象就是比較停滯,都還在吃量子力學和相對論的老本。
其實物理學的發展一直在進行和積累,重大突破也很多,只是還沒有積累到百年前從經典物理學到現代物理學的鉅變。
一方面,時間和研究的積累還不夠,
從牛頓,麥克斯韋等建立經典物理學,再到愛因斯坦等建立現代物理學,中間也經過了數百年的歷史。而從量子力學和相對論的提出距今才百年時間,人們還處在對現代物理學的完善階段。而且從上世紀中葉,人們更多發展的是對現代物理學的應用,從量子力學發展到固體物理,再到半導體物理,才有了我們的光電通訊和網絡社會。
另一方面,人類對世界和物理現象的認識難度越來越大,
就像一顆樹上的果子,下面容易夠到的,早就被採摘光了,想採到更高更大的果實,就需要梯子了。從人類對物質結構看起,在百年前,隨著現代物理學的進展,人們發現了電子,中子,質子,從而建立了原子結構,那時人們思考是“為什麼電子不能跑到原子核內”。而隨後對原子核物理進行研究,通過各種高能物理的研究,人們思考的是“夸克禁閉”這樣的難題。
而基本的粒子還能不能分,是由什麼組成的,這些都需要建立大型強子對撞機等手段來進行研究。而最近人類對暗能量和暗物質的研究,也有了新的進展,未來新的物理學革命能否到來,就看這些方面的突破了。
量子實驗室
因為人類打破不了守恆定律,通俗點說就是人類都是在有得就有失,有失就有得的這個框架內生息,所有的能量,物質都要遵守守恆定律,人類的物理學發展到了一個難以突破的瓶頸階段,一旦突破這個瓶頸,人類將進入新的紀元,任何鬼神將不復存在,新的信仰將重新誕生,我們的物理學大師牛頓貌似在30歲以後就不務正業並沉迷於研究和試驗鍊金術,許多重要的研究和發現基本都是30歲以前就已經完成,難以想象我們怎樣把一塊普普通通的鐵變成金,點石成金我們怎麼“點”?用什麼點?不知道牛頓大師是否探索到了其中的奧秘和真理,他的研究方向已經不是物理學了,而漸漸的接近了神,那是探索的禁忌。