感觉我们的基础物理已经有很长的时间没有发展了,会不会最开始的理论就是错的?

郝大少43459686


感觉我们的基础物理已经有很长的时间没有发展了,会不会最开始的理论就是错的?

我们喜欢看爆炸性新闻,无论是社会还是科技,当然更希望是科学,因为每一个科技的进步会提升人类的出行或者通信甚至可能是通向星辰大海之路,但科学的进步也许会为人类打开一扇新的大门,但爱好科学围观群众都知道,人类的科学已经很久没有爆炸性的新闻出现了!

人类科学发展简史

科学起始于古希腊,但古希腊大大小小的学派无数,就一个米利都学派方向最接近科学。

  • 世界万物来自何处?
  • 它们是由什么构成的?
  • 能否用本原来描述它们?
  • 如何解释观察到的自然现象的本质?

这是古希腊先贤们试图回答的问题,但毫无疑问没有答案,因为真正的科学时代尚未开启。

科学的范式是从牛顿时代开始的,但萌芽在伽利略时代,他的实验科学的基础上融会贯通了数学、物理学和天文学三门学科,并且扩大和加深人类对运动的认识,也从观测的角度加深了对宇宙的理解!而牛顿则总结了哥白尼以及开普勒和伽利略成就,开创了近代科学。

伽利略

牛顿在1687年发表的《自然哲学的数学原理》,不仅对万有引力和三大运动定律进行了描述(统一了天上和地下的力是一样的),还对物理学中的各项概念作出了严格的定义,真正做到了可以量化、论证以及验证等理论。牛顿和同时代的莱布尼茨一起建立了可被是验证明,可以用数学来解释的科学体系!

牛顿是现代科学的鼻祖,这一点毋庸置疑,但经典力学时代并非牛顿一人所能概括,莱布尼茨的贡献一样不能忽略,而在十七世纪到二十世纪初科学体系发展壮大中,很多科学家的贡献都是深远而又伟大的。

法国物理学家拉普拉斯将牛顿的万有引力定律扩展到了整个太阳系,他完美的解决了太阳系稳定性的问题,1799-1825年间拉普拉斯出版的《天体力学》是里程碑式的事件,这是天体力学的经典之作,被誉为法国的牛顿。

拉普拉斯

十九世纪六十年代,英国物理学家麦克斯韦推出了麦克斯韦方程组,统一了电和磁,并且预言了电磁波的存在,而赫兹则在十几年后以一个经典的实验验证了电磁波的存在,不经意间,麦克斯韦在牛顿经典力学和麦克斯韦电磁方程组之间埋下了一颗地雷,这就是绝对参考系和方程组中的光速常数问题。

以迈克尔逊莫雷实验为开端的狭义相对论,以及黑体辐射中的紫外灾变,则预示着二十世纪初颠覆性的三大科学理论的诞生!1905年爱因斯坦以光速不变以及相对性原理推出狭义相对论,并且他们的副篇质能方程,统一了物质和能量,这是革命之一,而1916年发表的广义相对论,则给了大家一个全新的宇宙观,甚至于二十世纪天文界验证的都是广相引发的各种天文预言!

而紫外灾变引发的量子力学则是二十世纪另一个颠覆性的发现源头,海森堡不确定性的理论甚至引发了爱因斯坦与波尔之间的“上帝到底掷不掷骰子的问题”,但最终天平无情的偏向了波尔的量子力学,爱因斯坦未能在第三个里程碑上发现上去的佳绩。

量子力学从第一代普朗克到第二代波尔再到第三代海森堡薛定谔....构建起了量子力学的大厦,二十世纪的前30年已经取得将近一半的成绩,所谓的物理学黄金时代的说法就是这么来的,但现代基础科学并未停滞,而是从另一个角度开启了另一扇大门。

杨振宁在1954年提出了杨米尔斯理论,但当时连杨振宁都不知道这个理论能干什么用,但在二十世纪六十年代开始引入对称性破缺机制后,杨米尔斯方程的重要性就开始显现:

1967年温伯格和格拉肖在引入规范对称的自发破缺,将电弱统一理论建立在了杨-米尔斯场论,引入希格斯机制,提出了具有U(1) ×SU(2)规范对称性的电弱理论。

1972年弗里兹希和盖尔曼提出了具有SU(3)规范对称性的杨-米尔斯理论, 建立了量子色动力学。

1960年代开始,数位物理学家提出一种希格斯机制,描述其其能够利用自发对称性破缺来赋予基本粒子质量,同时又不会抵触到规范场论,这个机制被证实,但物理学家一直都搞不清楚这个机制的细节。2013年,欧洲粒子中心的LHC发现了希格斯玻色子,但局限于LHC的能级,对它的测量精度仍然有限,因此对于希格斯场的性质,仍然有待更高能级的加速器获得!

基础物理学停滞了吗?

这是一个比较沉重的问题,就像十九世纪末期的开尔文勋爵认为未来物理学只能在小数点后6位刷存在,而普朗克导师则建议普朗克不要学物理了一样,自信满满的同时却有两朵乌云笼罩下,现代物理学突破了自我,创立了广义相对论和量子力学,而现代标准粒子模型则更是微观物质大厦的根基,广相则是宏观的根基。

两者互不相干,但唯一的冲突点是在奇点,当然是黑洞的奇点,这个无限小符合量子力学的观点(海森堡不确定性原理),位置与速度则符合广相的描述,因此两者无可避免的冲突了,而弦理论则试图缓和两者尖锐的矛盾,却没有任何实验性证明,从弦理论开始到M理论,仍然难以确定最终的结果如何!

危机是发展的基础,如果一篇祥和也许现代物理学真难有突破的方向,而现代物理的乌云远不止十九世纪末期两朵,而是密布乌云!比如:

  • 量子测量诠释
  • 中微子振荡,强CP
  • 暗物质、暗能量、重子生成
  • 量子引力,全息原理

任何一个问题的突破都可能为现代物理学打开一扇全新的大门,这是现代物理学错了吗?这可能得问问现代科技,因为科技基于科学,假如科学根基错了的话,估计大家就没有什么现代科技享受了,都回到石器时代玩火去哈!


星辰大海路上的种花家


如果理论是正确的,那么人类的认识就会停滞不前,其最多只是改良或更为精确,表现出人类认识的连续性。

如果理论是错误的,则人类的认识就背离了认识的目的。而且,错误的理论是没有实际应用价值的。

根据上述理论错误与否的悖论,说明人类的科学理论并没有对错之分,而只有认识效率的高低。所以,人类认识的发展,是不连续的,是由一系列截然不同的理论构成的。

这说明,我们人类的认识,并不是一维的客观反映,而仅只是二维的相互作用,是人与自然界相互作用的共同结果。因此,作为作用结果的理论,不同于作用的双方,两者有着本质的区别。

由于人类自身的局限性,自然界对于人类而言,是一个永远无法打开的黑箱子📦。我们对自然界的探究,只能借助于自然界的输入信号和输出信号即根据各种自然现象和实验,构建关于自然界的同构系统。

所以,我们人类建立的理论,既不同于自然界本身,又可以在一定的范围内与自然界是不可分辨的,可以对局部的自然现象做出较为准确的预测。

然而,毕竟理论不同于自然界,一旦理论的应用超出了质变的范围,两者的差异就会显现出来,从而失去了理论的预测性,需要我们构建新的同构系统。

这就是为什么,每一个时代的理论都具有一定的应用价值,但最终却都不可避免地会被其他的理论所替代的原因。因此,旧理论的被放弃,并不是因为其不正确,而是该理论的认识效率太过低下。

为了适应和说明新的现象,需要对原有的理论进行修正或特设外在的因素,从而使该理论的认识效率大为降低,以至于不得不由新的理论所取代。

综上所述,如果没有新的现象与实验,如果我们的观念不发生改变,那么原有的理论就永远是自然界的同构系统,我们的认识就会停顿下来,直至进入认识的死胡同。

比如,量子力学的正统解释,认为微观粒子的波动性是粒子内在的属性,认为物质是以各种状态的概率集合存在的。由此,产生出了量子纠缠和平行宇宙等荒谬的推论,使人类的认识陷入了非逻辑的困境之中。

又比如,由于广义相对论没有提出具体的物理背景,于是该理论将影响物体运动的原因归结为空间的几何弯曲,从而使人类的认识脱离了物理的轨道,陷入数学的逻辑循环之中。

总之,相对论和量子力学的进步意义,在于揭示了物理背景的存在,使各种物体的运动受到了外部环境的影响。然而,这两种理论都有局限性,它们都只限于建立现象之间的表观联系,而没有构建具体的物理机制。

如果我们始终停留在这种唯象的观念中,就会沉迷于数学的推理,使人类的认识止步于此。这就是为什么,近百年来物理学的发展没有取得实质进步的原因。

比如,粒子的标准模型和十一维的弦论,在本质上都是数学的计算,它们都缺乏坚实的物理基础。前者有几十个任意调节的参数,而后者则拥有无限的可能,从而使这两个新建的理论失去了关于自然界的认识意义。它们最多只是对已有的现象进行了整理与归纳。

因此,若要实现人类认识的进步,需要我们转变唯象的观念,跳出原有理论的思维模式,重新构建一个相对于新的现象与实验关于自然界的同构系统,即建立一个具有物理机制的新理论。


淡漠乾坤


关于这个问题,我们首先要确认一点,那就是理论物理学的发展其实已经不是在“对”“错”上下功夫,而是在拼“误差”,谁的理论误差更小,能解释得越多,就有可能成为主流的科学理论。确认了这一点,我们再来看看,理论物理学的发展到底是什么样的。

我们都知道,现代物理学起源哥白尼,伽利略,牛顿时代。尤其是牛顿,他统一了天上和地下的物理学。(在这之前,亚里士多德认为月下和月上是不同的。)随后,法国的一帮数学家深化了牛顿理论,他们在历史上都是大名鼎鼎,拉格朗日,欧拉,拉普拉斯等等。至今,在航天航空领域所使用到的牛顿理论都是经过这些数学家们的深化推导而来的理论。从此,利用牛顿理论,人类可以预测行星的位置,可以很准确地解释太阳系内的天文现象。整个过程也经历上百年。所以,并不是一个理论提出来就可以,整个理论被提出来之后还会有很多后续工作需要科学家和数学家一起参与。

同样的,牛顿之后大概150年,麦克斯韦提出了著名的麦克斯韦方程,统一了“电”和“磁”,并且预言了电磁波的存在,光是一种电磁波。而赫兹验证了麦克斯韦的理论。而麦克斯韦的理论和牛顿的理论是存在无法调和的矛盾,那就是光在惯性参考系下的情况。按照牛顿理论的世界观,是可以超光速的。而麦克斯韦的理论则告诉我们,光速是绝对的。

又过了50年,爱因斯坦横空出世,调和了牛顿和麦克斯韦之间的矛盾,提出了相对论。统一了“时间”和“空间”,把它们并称为“时空”,而光速则就是时空的特征属性,它描述了任意两个事件之间的时空距离。在提出狭义相对论的同一年,爱因斯坦还发表了一篇文章,在这篇文章当中,他统一了物质和能量,提出了著名的质能方程。1915年,爱因斯坦提出了广义相对论,描述了引力的本质是时空的弯曲,并且在1919年,被爱丁顿通过观测日全食所验证。

几乎是在相对论发展的同时期,量子力学也发展了起来,从第一代的普朗克,爱因斯坦,再到第二代的波尔,波恩,索末菲,再到第三代的海森堡,薛定谔,普朗克,泡利,德布罗意。康普顿等人。

逐渐建构起了一个宏大的量子力学理论。所以,其实在30年代之后,很多科学家表示很无奈,因为20世纪初的两朵乌云,诞生了两大理论,两大理论几乎在30年内就打好了地基。物理学的黄金年代似乎就此结束,有一些物理学家受到薛定谔著作《生命是什么》的影响,投身了生物学领域,其中有4个人通过各种办法和努力,最终确立了DNA双螺旋结构。

但是,物理学真的停滞了么?其实很多人的认知当中,物理学就停留在了量子力学的时代。可是,其实后面的理论物理学的发展,还是十分惊人的。这其实就是“粒子物理标准模型”。

牛顿,爱因斯坦的一生都在致力于“大一统”理论,可是其实无论他们多努力,多天才都美能做到。这是因为当时的人只知道世界上存在引力和电磁力。而近70年的物理学发展,让我们知道,除了引力和电磁力,还有强相互作用力,弱相互作用力

在这段时间,费米和杨振宁提出的弱力理论,杨振宁和米尔斯提出杨米尔斯理论,盖尔曼提出了夸克模型,希格斯等人提出的希格斯机制,温伯格提出的弱电统一理论。最后在杨米尔斯理论的框架下,实现了电磁力,弱力,强力。如果放眼整个物理学的发展,从未来的物理学家眼里,这段时期的物理学也是一段黄金年代,前前后后40多位诺奖得主,这当中就有好几位华人,杨振宁,李政道,丁肇中。

也就是说,在距离相对论和量子力学不到20年的时间内,科学家有发展出了一套新理论,这段时期大概持续了30年,从50年代到80年代,这套理论大有要实现“大一统”理论的趋势。不过,引力一直没有被纳入进来。而通过强力的数学工具推导出的弦理论也很有希望称为最终实现大一统理论的理论。

所以,我们来看看,从牛顿理论到麦克斯韦电磁学理论,大概用了150年;而从麦克斯韦电磁学理论到相对论,量子力学,大概经历了50余年,而从相对论,量子力学到粒子物理标准模型,仅仅20年的时间。这明显是在加速状态,而不是在减速状态,所以何来物理学很久没有发展了?

而所谓的是不是物理学理论错了,更是无稽之谈。物理学发展到目前为止,都和现象拟合得十分完美,科学家都是在小数点后面好几位去追求误差。为了验证狭义相对论,使用上了铯原子钟可以精确到小数点后十五位。

所以,现在的物理学不是比谁对谁错,而是谁的误差更小。爱丁顿检验广义相对论是为了证明牛顿错了么?不是的,他只是证明了广义相对论更接近事实,牛顿的理论比广义相对论的理论在解释光线偏折时的误差更大一些而已。

所以,至今学生还要学牛顿理论,这个理论在宏观低速下依旧十分完美。

而物理学也没有停滞,能够使得物理学停滞的其实观测手段,之所以,牛顿跨越到麦克斯韦这么难,其实就在于观测手段跟不上。只要有了新的观测技术,能观测到新的现象,理论物理学家就会一窝蜂地冲上去,在很多的时间内提出新的理论。纵观整个物理学的历史,越是接近近现代,越是这样。如果物理学发展的慢,那只能是因为观测仪器没办法跟上理论物理学发展的脚步。

这也是为啥,各国拼了命的建高能粒子加速器,引力波探测器,暗物质探测器,暗能量探测器,以及研究黑洞的原因。因为,这些探测器其实就是在探究新尺度下的物理学现象。


钟铭聊科学


现代理论物理走上了唯心化、崇数化的道路!唯心化是指遇到问题,从唯心主义角度猜测!如:遇到迈一一莫试验,认为时空可变;遇到双缝试验,认为一个粒子同时过双缝!崇数化是指,从使用数学,转变为依赖数学,这样易丢失根本。如奇点理论,该理论是没有任何物理定律支持的空中楼阁!再比如,想象出只具数学意义,不据物理实在的:一维的弦、二维的膜等!唯心化、崇数化,至今疾重难返!我认为迟早有一天,将回归唯物主义!


香烟飘渺35


互联网到了推广新物理的时候了。

回顾人类物理理论300年探索之路:

300年前牛顿创立了经典力学,经典力学虽然没有明晰打开宇宙奥秘大门,但它触碰到大门钥匙的雏形,这个钥匙雏形就是“作用力与反作用力”。经典力学之后的相对论和量子力学,它们离这把钥匙雏形越走越远,完全偏出物理轨道。时间来到300年后,《宇宙物理体系》敏锐察觉到这把钥匙雏形,把它加工打磨之后变成“物质弹性原理”,终于打开宇宙大门。

《宇宙物理体系》简介: 它全文9万字,历时6年完工。它对旧物理基础概念定义作了一次全面检查维修及重建。它以寻找物质基本性质即物性为突破口重建物理学。它增加了若干新的基础概念定义。它完成了对宇宙大自然最基本最重要最普遍物象进行逐一解释,且逻辑自洽。

《宇宙物理体系》28个短视频目录:

1《宇宙物理体系》

2物质和能量

3质量重量

4磁和电

5时空

6光

7浮力

8饱和原理

9信息传播

10火箭发射

11苹果下落

12磁铁相吸

13地球绕太阳转

14飞机上升

15太阳能量方式

16月球重力

17力分析

18力传播

19力与速度

20传播力

21受力分析

22宇宙机理

23望远镜

24物理用词

25性质和量

26生命

27力分析举例

28摩擦力


天山我才


天呐,这个怀疑太过分啦,小心牛顿出来打你。

我们的基础物理已经有很长的时间没有发展了,其实这个是基础物理科学发展的必然,而并非最开始的理论就是错的。

我举个例子,假如你读书只读到了小学六年级,那么给你一双普通的望远镜跟一个普通的放大镜,然后你会看到什么?相信90%所组成我们生活的事物都会被你看到吧。那么剩下10%,你看不到的原因是什么?那当然是瓶颈啦。

望远镜没办法看到隔壁恒星上的行星是否有生命,放大镜没办法看到细胞的结构,而只有小学学历的你可能不知道为什么月亮会绕着地球转,也不知道海水涨潮退潮的原因是什么。

这些,其实由于技术以及物质的原因使我们没办法观察到一些事实存在的事物外,我们当前的科学认知也会有一定的局限,而局限就是我们没办法去探索以及发现新的知识点来。

在一堆沙子里,让你去找出一粒稻谷,那或许比较简单,但是要你去找出里面的某一颗尘埃,你怎么找嘛。其实,当然我基础物理没办法取得进展的原因已经不再是像以前那样依靠一些不解的现象去推理,去预言某种定律的存在,而是依靠现有的定律,然后去磨合,去计算,再然后去预言。

从表面上看,1+1=2的预言已经被算出来了,2×2=4的预言也有了答案,可是引力+暗能量×黑洞-反物质+暗物质×光速×弦理论+微积分=?

你能算得出来吗?算不出来吧。

最后说一句,这些东西都是没有错的,因为在目前的基础物理中,很多的理论定律大都只是一种现象的总结,而这总结中还没有揭示它本身运行的机制,而关于揭示基础物理运行机制的问题,那将是宇宙终极定律的问题,既然是宇宙的终极定律,那又怎么那么容易被你们这些连一级文明都没到的人类发现呢?


小民科


你这个说法以前也有人说过,当然他们不是说的基础物理错了,而是说基础物理已经研究透彻,换句话就是到头了,而事实呢?只是错觉而已

100年前,经典物理学的泰斗们认为物理学已经“像几何学一样”研究到头了,但不久就发生了一场科学革命,为首的就是相对论和量子力学.

探求真理的道路是没有尽头的,有尽头的只是人类的所能开拓的步伐.

如果错了那么以此为基础的所有的实践,包括卫星火箭是被你吹上天的?错是不可能错的,只是暂时没有发现前面的路而已


细雨润春风


没有绝对的错和绝对的对,但是本质绝对是中间最完美的一根线。之前的理论大概率是根据客观存在的现象得出的规律总结,关键是这个总结是不是已经到达了不可再细分再解释的本质而言。

打个比喻,一年有春夏秋冬,这是人们最初发现的规律;之后通过数学发展,知道了太阳才是中心,明白了四季之所以产生是因为地球围绕太阳以椭圆形轨道运行的现象得以解释;当知道了太阳存在了,又问为什么会围绕?这时牛顿定律出现;又问为什么太阳可以发热?爱因斯坦相对论出现了E=M*C^2,;又问太阳为什么大部分都是氢?金元素如何产生,以波尔为代表的量子力学又产生了。

现在反物质、暗能量、暗物质、空间维度、引力不被统一,等等一系列问题,又摆在了现在人类面前,要不要再继续探寻了?

我不想回答方向错没错的问题,因为你问的方向和我理解的方向有可能不是一个方向。按照我理解你问的方向,这个方向就没错,因为这是前人客观验证存在的事实,即便有所偏差,也只是个人理解分析总结上的偏差,并不代表客观规律不存在的事实。如果按照我理解的方向这只是目前阶段对解释不了解的新事件进行研究的方向对不对的问题?对此我觉得方向有可能错了。

确实有点绕,请原谅我的语文水平,我只是想说目前发展过慢不是前人的错,而是我们没有找到新的出路,很多问题都出在“急”上了。


随性随心ww


感觉,确实这只是你的感觉,对于物理学的发展,我觉得只有是处在物理学界的那些学者们才有机会真切的体会到物理学的发展,我们都是外行,得到这些消息不外乎媒体的传播,而媒体并不多关注于科学研究的进展,只是当有重大科学影响力的事件发生时,才会报道出来,我们才会知道,你感觉上没有进步,其实一直在进步。

另外,打个比方,如果你生活在19世纪70年代至20世纪初这段时间内,你同样也会产生出疑问,认为最近几十年物理学好像没有什么进步,但是在现代看来,我们从科学发展史上来看,认为在18、19、20世纪,科学发生了前所未有的重大进步。

所以,看法不同源于你所处的时间段不同,如果你出生在22世纪之后,你就会看清楚今日今时代取得了哪些成就了。

对于你的问题最后一部分,我想说,你的看法还是挺大胆的,你居然能够去质疑最基础的科学理论,如果当初是错的,那么就不可能会发展到今天的这个模样,这么简单的道理你应该知道的,如果牛顿建立的科学理论是错的,那么第一次工业革命就不会出现,整个的人类文明发展趋势就会从当时改变。

质疑是科学的精神之一,它也是进步的动力,但质疑并不是无所谓的质疑,前提是你得拿出来经得起同行研究的证据才行啊。

你说是不是?

对此你有什么看法呢?欢迎在下方留言探讨。我是科幻船坞,感谢大家的阅读与关注

本文图片来自于网络,侵删


科学船坞


在科学的众多分类里物理学地位最高,纵观历史人类文明的每一次进步都离不开物理学的突破


而在物理学的众多分支里基础物理又是重中之重,只有基础物理取得突破其他物理分支才更有可能突破。

在牛顿建立看似简单的运动定律和万有引力后,第一次工业革命不久便如火如荼的开始了,而后来电磁学和热力学的突破又引发了第二次工业革命,爱因斯坦相对论和哥本哈根学派量子力学的突破引发了第三次工业革命,这三次由基础物理学理论引发的工业革命共同造就了今天的人类社会。


然而相对论和量子力学已经是一个世纪前的理论了,在大部分人的感觉里基础物理学最前沿就好像“一潭死水”般停滞不前,让人不由得不想“基础物理学方向是否一开始就是错的?”

坦白来讲这种想法是非常错误的,因为一个世纪以来基础物理学还是有一些突破的,比如标准模型理论等等,但由于这些理论的“变革”程度不如相对论和量子力学,再加上它们科普的难度很大

,所以大部分人的基础物理学记忆还停在一个世纪前的相对论和量子力学上。

事实上基础理论之所以给你以“停滞不前”的错觉,除了由于前沿突破难以向下科普外,最大的原因就是“时机未到”

经典物理学自牛顿开始到被现代物理学革新,期间经历了两个多近三个世纪的时间,也就是说物理学家们用了这么长时间才触及到经典物理学的“瓶颈”,

同理由于现代物理学诞生不过一个世纪,所以物理学家们还没有触及相对论和量子力学的瓶颈。

所以说基础物理学的最前沿没有突破是正常现象,而不是什么“方向错误”


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