感覺我們的基礎物理已經有很長的時間沒有發展了,會不會最開始的理論就是錯的?

郝大少43459686


感覺我們的基礎物理已經有很長的時間沒有發展了,會不會最開始的理論就是錯的?

我們喜歡看爆炸性新聞,無論是社會還是科技,當然更希望是科學,因為每一個科技的進步會提升人類的出行或者通信甚至可能是通向星辰大海之路,但科學的進步也許會為人類打開一扇新的大門,但愛好科學圍觀群眾都知道,人類的科學已經很久沒有爆炸性的新聞出現了!

人類科學發展簡史

科學起始於古希臘,但古希臘大大小小的學派無數,就一個米利都學派方向最接近科學。

  • 世界萬物來自何處?
  • 它們是由什麼構成的?
  • 能否用本原來描述它們?
  • 如何解釋觀察到的自然現象的本質?

這是古希臘先賢們試圖回答的問題,但毫無疑問沒有答案,因為真正的科學時代尚未開啟。

科學的範式是從牛頓時代開始的,但萌芽在伽利略時代,他的實驗科學的基礎上融會貫通了數學、物理學和天文學三門學科,並且擴大和加深人類對運動的認識,也從觀測的角度加深了對宇宙的理解!而牛頓則總結了哥白尼以及開普勒和伽利略成就,開創了近代科學。

伽利略

牛頓在1687年發表的《自然哲學的數學原理》,不僅對萬有引力和三大運動定律進行了描述(統一了天上和地下的力是一樣的),還對物理學中的各項概念作出了嚴格的定義,真正做到了可以量化、論證以及驗證等理論。牛頓和同時代的萊布尼茨一起建立了可被是驗證明,可以用數學來解釋的科學體系!

牛頓是現代科學的鼻祖,這一點毋庸置疑,但經典力學時代並非牛頓一人所能概括,萊布尼茨的貢獻一樣不能忽略,而在十七世紀到二十世紀初科學體系發展壯大中,很多科學家的貢獻都是深遠而又偉大的。

法國物理學家拉普拉斯將牛頓的萬有引力定律擴展到了整個太陽系,他完美的解決了太陽系穩定性的問題,1799-1825年間拉普拉斯出版的《天體力學》是里程碑式的事件,這是天體力學的經典之作,被譽為法國的牛頓。

拉普拉斯

十九世紀六十年代,英國物理學家麥克斯韋推出了麥克斯韋方程組,統一了電和磁,並且預言了電磁波的存在,而赫茲則在十幾年後以一個經典的實驗驗證了電磁波的存在,不經意間,麥克斯韋在牛頓經典力學和麥克斯韋電磁方程組之間埋下了一顆地雷,這就是絕對參考系和方程組中的光速常數問題。

以邁克爾遜莫雷實驗為開端的狹義相對論,以及黑體輻射中的紫外災變,則預示著二十世紀初顛覆性的三大科學理論的誕生!1905年愛因斯坦以光速不變以及相對性原理推出狹義相對論,並且他們的副篇質能方程,統一了物質和能量,這是革命之一,而1916年發表的廣義相對論,則給了大家一個全新的宇宙觀,甚至於二十世紀天文界驗證的都是廣相引發的各種天文預言!

而紫外災變引發的量子力學則是二十世紀另一個顛覆性的發現源頭,海森堡不確定性的理論甚至引發了愛因斯坦與波爾之間的“上帝到底擲不擲骰子的問題”,但最終天平無情的偏向了波爾的量子力學,愛因斯坦未能在第三個里程碑上發現上去的佳績。

量子力學從第一代普朗克到第二代波爾再到第三代海森堡薛定諤....構建起了量子力學的大廈,二十世紀的前30年已經取得將近一半的成績,所謂的物理學黃金時代的說法就是這麼來的,但現代基礎科學並未停滯,而是從另一個角度開啟了另一扇大門。

楊振寧在1954年提出了楊米爾斯理論,但當時連楊振寧都不知道這個理論能幹什麼用,但在二十世紀六十年代開始引入對稱性破缺機制後,楊米爾斯方程的重要性就開始顯現:

1967年溫伯格和格拉肖在引入規範對稱的自發破缺,將電弱統一理論建立在了楊-米爾斯場論,引入希格斯機制,提出了具有U(1) ×SU(2)規範對稱性的電弱理論。

1972年弗里茲希和蓋爾曼提出了具有SU(3)規範對稱性的楊-米爾斯理論, 建立了量子色動力學。

1960年代開始,數位物理學家提出一種希格斯機制,描述其其能夠利用自發對稱性破缺來賦予基本粒子質量,同時又不會牴觸到規範場論,這個機制被證實,但物理學家一直都搞不清楚這個機制的細節。2013年,歐洲粒子中心的LHC發現了希格斯玻色子,但侷限於LHC的能級,對它的測量精度仍然有限,因此對於希格斯場的性質,仍然有待更高能級的加速器獲得!

基礎物理學停滯了嗎?

這是一個比較沉重的問題,就像十九世紀末期的開爾文勳爵認為未來物理學只能在小數點後6位刷存在,而普朗克導師則建議普朗克不要學物理了一樣,自信滿滿的同時卻有兩朵烏雲籠罩下,現代物理學突破了自我,創立了廣義相對論和量子力學,而現代標準粒子模型則更是微觀物質大廈的根基,廣相則是宏觀的根基。

兩者互不相干,但唯一的衝突點是在奇點,當然是黑洞的奇點,這個無限小符合量子力學的觀點(海森堡不確定性原理),位置與速度則符合廣相的描述,因此兩者無可避免的衝突了,而弦理論則試圖緩和兩者尖銳的矛盾,卻沒有任何實驗性證明,從弦理論開始到M理論,仍然難以確定最終的結果如何!

危機是發展的基礎,如果一篇祥和也許現代物理學真難有突破的方向,而現代物理的烏雲遠不止十九世紀末期兩朵,而是密佈烏雲!比如:

  • 量子測量詮釋
  • 中微子振盪,強CP
  • 暗物質、暗能量、重子生成
  • 量子引力,全息原理

任何一個問題的突破都可能為現代物理學打開一扇全新的大門,這是現代物理學錯了嗎?這可能得問問現代科技,因為科技基於科學,假如科學根基錯了的話,估計大家就沒有什麼現代科技享受了,都回到石器時代玩火去哈!


星辰大海路上的種花家


如果理論是正確的,那麼人類的認識就會停滯不前,其最多隻是改良或更為精確,表現出人類認識的連續性。

如果理論是錯誤的,則人類的認識就背離了認識的目的。而且,錯誤的理論是沒有實際應用價值的。

根據上述理論錯誤與否的悖論,說明人類的科學理論並沒有對錯之分,而只有認識效率的高低。所以,人類認識的發展,是不連續的,是由一系列截然不同的理論構成的。

這說明,我們人類的認識,並不是一維的客觀反映,而僅只是二維的相互作用,是人與自然界相互作用的共同結果。因此,作為作用結果的理論,不同於作用的雙方,兩者有著本質的區別。

由於人類自身的侷限性,自然界對於人類而言,是一個永遠無法打開的黑箱子📦。我們對自然界的探究,只能藉助於自然界的輸入信號和輸出信號即根據各種自然現象和實驗,構建關於自然界的同構系統。

所以,我們人類建立的理論,既不同於自然界本身,又可以在一定的範圍內與自然界是不可分辨的,可以對局部的自然現象做出較為準確的預測。

然而,畢竟理論不同於自然界,一旦理論的應用超出了質變的範圍,兩者的差異就會顯現出來,從而失去了理論的預測性,需要我們構建新的同構系統。

這就是為什麼,每一個時代的理論都具有一定的應用價值,但最終卻都不可避免地會被其他的理論所替代的原因。因此,舊理論的被放棄,並不是因為其不正確,而是該理論的認識效率太過低下。

為了適應和說明新的現象,需要對原有的理論進行修正或特設外在的因素,從而使該理論的認識效率大為降低,以至於不得不由新的理論所取代。

綜上所述,如果沒有新的現象與實驗,如果我們的觀念不發生改變,那麼原有的理論就永遠是自然界的同構系統,我們的認識就會停頓下來,直至進入認識的死衚衕。

比如,量子力學的正統解釋,認為微觀粒子的波動性是粒子內在的屬性,認為物質是以各種狀態的概率集合存在的。由此,產生出了量子糾纏和平行宇宙等荒謬的推論,使人類的認識陷入了非邏輯的困境之中。

又比如,由於廣義相對論沒有提出具體的物理背景,於是該理論將影響物體運動的原因歸結為空間的幾何彎曲,從而使人類的認識脫離了物理的軌道,陷入數學的邏輯循環之中。

總之,相對論和量子力學的進步意義,在於揭示了物理背景的存在,使各種物體的運動受到了外部環境的影響。然而,這兩種理論都有侷限性,它們都只限於建立現象之間的表觀聯繫,而沒有構建具體的物理機制。

如果我們始終停留在這種唯象的觀念中,就會沉迷於數學的推理,使人類的認識止步於此。這就是為什麼,近百年來物理學的發展沒有取得實質進步的原因。

比如,粒子的標準模型和十一維的弦論,在本質上都是數學的計算,它們都缺乏堅實的物理基礎。前者有幾十個任意調節的參數,而後者則擁有無限的可能,從而使這兩個新建的理論失去了關於自然界的認識意義。它們最多隻是對已有的現象進行了整理與歸納。

因此,若要實現人類認識的進步,需要我們轉變唯象的觀念,跳出原有理論的思維模式,重新構建一個相對於新的現象與實驗關於自然界的同構系統,即建立一個具有物理機制的新理論。


淡漠乾坤


關於這個問題,我們首先要確認一點,那就是理論物理學的發展其實已經不是在“對”“錯”上下功夫,而是在拼“誤差”,誰的理論誤差更小,能解釋得越多,就有可能成為主流的科學理論。確認了這一點,我們再來看看,理論物理學的發展到底是什麼樣的。

我們都知道,現代物理學起源哥白尼,伽利略,牛頓時代。尤其是牛頓,他統一了天上和地下的物理學。(在這之前,亞里士多德認為月下和月上是不同的。)隨後,法國的一幫數學家深化了牛頓理論,他們在歷史上都是大名鼎鼎,拉格朗日,歐拉,拉普拉斯等等。至今,在航天航空領域所使用到的牛頓理論都是經過這些數學家們的深化推導而來的理論。從此,利用牛頓理論,人類可以預測行星的位置,可以很準確地解釋太陽系內的天文現象。整個過程也經歷上百年。所以,並不是一個理論提出來就可以,整個理論被提出來之後還會有很多後續工作需要科學家和數學家一起參與。

同樣的,牛頓之後大概150年,麥克斯韋提出了著名的麥克斯韋方程,統一了“電”和“磁”,並且預言了電磁波的存在,光是一種電磁波。而赫茲驗證了麥克斯韋的理論。而麥克斯韋的理論和牛頓的理論是存在無法調和的矛盾,那就是光在慣性參考系下的情況。按照牛頓理論的世界觀,是可以超光速的。而麥克斯韋的理論則告訴我們,光速是絕對的。

又過了50年,愛因斯坦橫空出世,調和了牛頓和麥克斯韋之間的矛盾,提出了相對論。統一了“時間”和“空間”,把它們並稱為“時空”,而光速則就是時空的特徵屬性,它描述了任意兩個事件之間的時空距離。在提出狹義相對論的同一年,愛因斯坦還發表了一篇文章,在這篇文章當中,他統一了物質和能量,提出了著名的質能方程。1915年,愛因斯坦提出了廣義相對論,描述了引力的本質是時空的彎曲,並且在1919年,被愛丁頓通過觀測日全食所驗證。

幾乎是在相對論發展的同時期,量子力學也發展了起來,從第一代的普朗克,愛因斯坦,再到第二代的波爾,波恩,索末菲,再到第三代的海森堡,薛定諤,普朗克,泡利,德布羅意。康普頓等人。

逐漸建構起了一個宏大的量子力學理論。所以,其實在30年代之後,很多科學家表示很無奈,因為20世紀初的兩朵烏雲,誕生了兩大理論,兩大理論幾乎在30年內就打好了地基。物理學的黃金年代似乎就此結束,有一些物理學家受到薛定諤著作《生命是什麼》的影響,投身了生物學領域,其中有4個人通過各種辦法和努力,最終確立了DNA雙螺旋結構。

但是,物理學真的停滯了麼?其實很多人的認知當中,物理學就停留在了量子力學的時代。可是,其實後面的理論物理學的發展,還是十分驚人的。這其實就是“粒子物理標準模型”。

牛頓,愛因斯坦的一生都在致力於“大一統”理論,可是其實無論他們多努力,多天才都美能做到。這是因為當時的人只知道世界上存在引力和電磁力。而近70年的物理學發展,讓我們知道,除了引力和電磁力,還有強相互作用力,弱相互作用力

在這段時間,費米和楊振寧提出的弱力理論,楊振寧和米爾斯提出楊米爾斯理論,蓋爾曼提出了夸克模型,希格斯等人提出的希格斯機制,溫伯格提出的弱電統一理論。最後在楊米爾斯理論的框架下,實現了電磁力,弱力,強力。如果放眼整個物理學的發展,從未來的物理學家眼裡,這段時期的物理學也是一段黃金年代,前前後後40多位諾獎得主,這當中就有好幾位華人,楊振寧,李政道,丁肇中。

也就是說,在距離相對論和量子力學不到20年的時間內,科學家有發展出了一套新理論,這段時期大概持續了30年,從50年代到80年代,這套理論大有要實現“大一統”理論的趨勢。不過,引力一直沒有被納入進來。而通過強力的數學工具推導出的弦理論也很有希望稱為最終實現大一統理論的理論。

所以,我們來看看,從牛頓理論到麥克斯韋電磁學理論,大概用了150年;而從麥克斯韋電磁學理論到相對論,量子力學,大概經歷了50餘年,而從相對論,量子力學到粒子物理標準模型,僅僅20年的時間。這明顯是在加速狀態,而不是在減速狀態,所以何來物理學很久沒有發展了?

而所謂的是不是物理學理論錯了,更是無稽之談。物理學發展到目前為止,都和現象擬合得十分完美,科學家都是在小數點後面好幾位去追求誤差。為了驗證狹義相對論,使用上了銫原子鐘可以精確到小數點後十五位。

所以,現在的物理學不是比誰對誰錯,而是誰的誤差更小。愛丁頓檢驗廣義相對論是為了證明牛頓錯了麼?不是的,他只是證明了廣義相對論更接近事實,牛頓的理論比廣義相對論的理論在解釋光線偏折時的誤差更大一些而已。

所以,至今學生還要學牛頓理論,這個理論在宏觀低速下依舊十分完美。

而物理學也沒有停滯,能夠使得物理學停滯的其實觀測手段,之所以,牛頓跨越到麥克斯韋這麼難,其實就在於觀測手段跟不上。只要有了新的觀測技術,能觀測到新的現象,理論物理學家就會一窩蜂地衝上去,在很多的時間內提出新的理論。縱觀整個物理學的歷史,越是接近近現代,越是這樣。如果物理學發展的慢,那隻能是因為觀測儀器沒辦法跟上理論物理學發展的腳步。

這也是為啥,各國拼了命的建高能粒子加速器,引力波探測器,暗物質探測器,暗能量探測器,以及研究黑洞的原因。因為,這些探測器其實就是在探究新尺度下的物理學現象。


鍾銘聊科學


現代理論物理走上了唯心化、崇數化的道路!唯心化是指遇到問題,從唯心主義角度猜測!如:遇到邁一一莫試驗,認為時空可變;遇到雙縫試驗,認為一個粒子同時過雙縫!崇數化是指,從使用數學,轉變為依賴數學,這樣易丟失根本。如奇點理論,該理論是沒有任何物理定律支持的空中樓閣!再比如,想象出只具數學意義,不據物理實在的:一維的弦、二維的膜等!唯心化、崇數化,至今疾重難返!我認為遲早有一天,將回歸唯物主義!


香菸飄渺35


互聯網到了推廣新物理的時候了。

回顧人類物理理論300年探索之路:

300年前牛頓創立了經典力學,經典力學雖然沒有明晰打開宇宙奧秘大門,但它觸碰到大門鑰匙的雛形,這個鑰匙雛形就是“作用力與反作用力”。經典力學之後的相對論和量子力學,它們離這把鑰匙雛形越走越遠,完全偏出物理軌道。時間來到300年後,《宇宙物理體系》敏銳察覺到這把鑰匙雛形,把它加工打磨之後變成“物質彈性原理”,終於打開宇宙大門。

《宇宙物理體系》簡介: 它全文9萬字,歷時6年完工。它對舊物理基礎概念定義作了一次全面檢查維修及重建。它以尋找物質基本性質即物性為突破口重建物理學。它增加了若干新的基礎概念定義。它完成了對宇宙大自然最基本最重要最普遍物象進行逐一解釋,且邏輯自洽。

《宇宙物理體系》28個短視頻目錄:

1《宇宙物理體系》

2物質和能量

3質量重量

4磁和電

5時空

6光

7浮力

8飽和原理

9信息傳播

10火箭發射

11蘋果下落

12磁鐵相吸

13地球繞太陽轉

14飛機上升

15太陽能量方式

16月球重力

17力分析

18力傳播

19力與速度

20傳播力

21受力分析

22宇宙機理

23望遠鏡

24物理用詞

25性質和量

26生命

27力分析舉例

28摩擦力


天山我才


天吶,這個懷疑太過分啦,小心牛頓出來打你。

我們的基礎物理已經有很長的時間沒有發展了,其實這個是基礎物理科學發展的必然,而並非最開始的理論就是錯的。

我舉個例子,假如你讀書只讀到了小學六年級,那麼給你一雙普通的望遠鏡跟一個普通的放大鏡,然後你會看到什麼?相信90%所組成我們生活的事物都會被你看到吧。那麼剩下10%,你看不到的原因是什麼?那當然是瓶頸啦。

望遠鏡沒辦法看到隔壁恆星上的行星是否有生命,放大鏡沒辦法看到細胞的結構,而只有小學學歷的你可能不知道為什麼月亮會繞著地球轉,也不知道海水漲潮退潮的原因是什麼。

這些,其實由於技術以及物質的原因使我們沒辦法觀察到一些事實存在的事物外,我們當前的科學認知也會有一定的侷限,而侷限就是我們沒辦法去探索以及發現新的知識點來。

在一堆沙子裡,讓你去找出一粒稻穀,那或許比較簡單,但是要你去找出裡面的某一顆塵埃,你怎麼找嘛。其實,當然我基礎物理沒辦法取得進展的原因已經不再是像以前那樣依靠一些不解的現象去推理,去預言某種定律的存在,而是依靠現有的定律,然後去磨合,去計算,再然後去預言。

從表面上看,1+1=2的預言已經被算出來了,2×2=4的預言也有了答案,可是引力+暗能量×黑洞-反物質+暗物質×光速×弦理論+微積分=?

你能算得出來嗎?算不出來吧。

最後說一句,這些東西都是沒有錯的,因為在目前的基礎物理中,很多的理論定律大都只是一種現象的總結,而這總結中還沒有揭示它本身運行的機制,而關於揭示基礎物理運行機制的問題,那將是宇宙終極定律的問題,既然是宇宙的終極定律,那又怎麼那麼容易被你們這些連一級文明都沒到的人類發現呢?


小民科


你這個說法以前也有人說過,當然他們不是說的基礎物理錯了,而是說基礎物理已經研究透徹,換句話就是到頭了,而事實呢?只是錯覺而已

100年前,經典物理學的泰斗們認為物理學已經“像幾何學一樣”研究到頭了,但不久就發生了一場科學革命,為首的就是相對論和量子力學.

探求真理的道路是沒有盡頭的,有盡頭的只是人類的所能開拓的步伐.

如果錯了那麼以此為基礎的所有的實踐,包括衛星火箭是被你吹上天的?錯是不可能錯的,只是暫時沒有發現前面的路而已


細雨潤春風


沒有絕對的錯和絕對的對,但是本質絕對是中間最完美的一根線。之前的理論大概率是根據客觀存在的現象得出的規律總結,關鍵是這個總結是不是已經到達了不可再細分再解釋的本質而言。

打個比喻,一年有春夏秋冬,這是人們最初發現的規律;之後通過數學發展,知道了太陽才是中心,明白了四季之所以產生是因為地球圍繞太陽以橢圓形軌道運行的現象得以解釋;當知道了太陽存在了,又問為什麼會圍繞?這時牛頓定律出現;又問為什麼太陽可以發熱?愛因斯坦相對論出現了E=M*C^2,;又問太陽為什麼大部分都是氫?金元素如何產生,以波爾為代表的量子力學又產生了。

現在反物質、暗能量、暗物質、空間維度、引力不被統一,等等一系列問題,又擺在了現在人類面前,要不要再繼續探尋了?

我不想回答方向錯沒錯的問題,因為你問的方向和我理解的方向有可能不是一個方向。按照我理解你問的方向,這個方向就沒錯,因為這是前人客觀驗證存在的事實,即便有所偏差,也只是個人理解分析總結上的偏差,並不代表客觀規律不存在的事實。如果按照我理解的方向這只是目前階段對解釋不瞭解的新事件進行研究的方向對不對的問題?對此我覺得方向有可能錯了。

確實有點繞,請原諒我的語文水平,我只是想說目前發展過慢不是前人的錯,而是我們沒有找到新的出路,很多問題都出在“急”上了。


隨性隨心ww


感覺,確實這只是你的感覺,對於物理學的發展,我覺得只有是處在物理學界的那些學者們才有機會真切的體會到物理學的發展,我們都是外行,得到這些消息不外乎媒體的傳播,而媒體並不多關注於科學研究的進展,只是當有重大科學影響力的事件發生時,才會報道出來,我們才會知道,你感覺上沒有進步,其實一直在進步。

另外,打個比方,如果你生活在19世紀70年代至20世紀初這段時間內,你同樣也會產生出疑問,認為最近幾十年物理學好像沒有什麼進步,但是在現代看來,我們從科學發展史上來看,認為在18、19、20世紀,科學發生了前所未有的重大進步。

所以,看法不同源於你所處的時間段不同,如果你出生在22世紀之後,你就會看清楚今日今時代取得了哪些成就了。

對於你的問題最後一部分,我想說,你的看法還是挺大膽的,你居然能夠去質疑最基礎的科學理論,如果當初是錯的,那麼就不可能會發展到今天的這個模樣,這麼簡單的道理你應該知道的,如果牛頓建立的科學理論是錯的,那麼第一次工業革命就不會出現,整個的人類文明發展趨勢就會從當時改變。

質疑是科學的精神之一,它也是進步的動力,但質疑並不是無所謂的質疑,前提是你得拿出來經得起同行研究的證據才行啊。

你說是不是?

對此你有什麼看法呢?歡迎在下方留言探討。我是科幻船塢,感謝大家的閱讀與關注

本文圖片來自於網絡,侵刪


科學船塢


在科學的眾多分類裡物理學地位最高,縱觀歷史人類文明的每一次進步都離不開物理學的突破


而在物理學的眾多分支裡基礎物理又是重中之重,只有基礎物理取得突破其他物理分支才更有可能突破。

在牛頓建立看似簡單的運動定律和萬有引力後,第一次工業革命不久便如火如荼的開始了,而後來電磁學和熱力學的突破又引發了第二次工業革命,愛因斯坦相對論和哥本哈根學派量子力學的突破引發了第三次工業革命,這三次由基礎物理學理論引發的工業革命共同造就了今天的人類社會。


然而相對論和量子力學已經是一個世紀前的理論了,在大部分人的感覺裡基礎物理學最前沿就好像“一潭死水”般停滯不前,讓人不由得不想“基礎物理學方向是否一開始就是錯的?”

坦白來講這種想法是非常錯誤的,因為一個世紀以來基礎物理學還是有一些突破的,比如標準模型理論等等,但由於這些理論的“變革”程度不如相對論和量子力學,再加上它們科普的難度很大

,所以大部分人的基礎物理學記憶還停在一個世紀前的相對論和量子力學上。

事實上基礎理論之所以給你以“停滯不前”的錯覺,除了由於前沿突破難以向下科普外,最大的原因就是“時機未到”

經典物理學自牛頓開始到被現代物理學革新,期間經歷了兩個多近三個世紀的時間,也就是說物理學家們用了這麼長時間才觸及到經典物理學的“瓶頸”,

同理由於現代物理學誕生不過一個世紀,所以物理學家們還沒有觸及相對論和量子力學的瓶頸。

所以說基礎物理學的最前沿沒有突破是正常現象,而不是什麼“方向錯誤”


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