第一个问题:什么是基础物理?
首先纠正一个概念,提起基础物理,很多人很直接的就会想起爱因斯坦的相对论和量子力学,这是现代物理学的两大支柱,但不代表所有基础物理。基础物理包含得非常广泛,除了天体物理和量子力学,电学、磁学、力学、热力学……等等。这些领域都属于基础物理的范畴,很多领域每天都在进步,怎么说基础物理没有发展了呢?
打个比方说吧,我国的杨振宁院士年,与李政道因共同提出宇称不守恒理论;经过科学家的不断努力,建立并修正了标准粒子模型;创立了弦论……等等。并且还出现了很多新的学科,比如说物理-化学流体动力学、磁流体力学……等等。当然从根本上我们还是要承认相对论和量子力学仍然是现代基础物理的支柱,并没有被撼动。
第二个问题:为什么相对论和量子力学两大物理学支柱始终没有被撼动,难道真的错了吗?
首先我们必须明白一件事,现代科学世界分为理论和实验两个体系。以爱因斯坦、波尔为代表的科学家都属于理论科学体系。换句说说,这些科学家的科研成果是不直接参与成果转化的,更不需要去证实,这是实验物理学家解决的问题。所以这就带来两个问题:
一、基础理论总是超前的,需要一定的时间进行消化、验证。这个很好理解,人类截止到21世纪才证实爱因斯坦引力波的存在。
二、基础物理在现实中其实没有什么直接的作用。这样说并不是对科学先贤不敬,而是确实如此。以爱因斯坦的相对论为例,实际只是解决了水星进动这一个学术问题,并不直接服务于生产、生活。比如说信息和能量的传播不能超越光速、时空弯曲等等,这些理论即便是爱因斯坦不发现,随着时代进步等卫星上了天,人类探测火星仍然会被发现。但爱因斯坦作为和牛顿比肩最伟大的基础理论物理学家,其伟大之处就在于提前至少年给人类指明了方向,为后来人们的科研成果转化指明了方向,加速了人类科技的进步。
也正因为基础物理有这两大特点,所以决定了基础物理很难进步。具体原因有以下几个方面:
一、由于基础物理的重要性,决定了基础物理不可能天天进步。否则你把造物主摆到哪里?如果宇宙的奥秘这么简单就被人类给研究透了,根据熵增定律人类除了内卷还能做什么?
二、由于基础物理的前置性,决定了人类需要时间进行证实、消化。这个很好了解,人类在今天还不停在爱因斯坦和一众量子力学先贤划定的范围内转圈圈。
三、由于基础物理不会直接参与生产,所以投入必然要有节制。人类是一个活在当下的文明,必然要优先解决现实的问题。客观来说在当今世界,大规模参与基础物理研究的国家除了少数欧美发达国家和我国之外,连俄罗斯都没有能力。我国对基础物理的投入也是精打细算,最著名的就是关于近期我国关于粒子对撞机的争论。杨振宁院士之所以力排众议,带头投反对票也是因为这个缘故。
四、现在基础物理两大支柱从客观上不具备进步的条件。相对论和量子力学一个从宏观上研究世界一个从微观上揭示宇宙的奥秘,但以人类今天的科技水平,无论观察方式还是研究方式相对爱因斯坦和哥本哈根学派并没有本质的提高,只是相对的进行了一些优化。人类截止到今天为止也并没有走出太阳系,也没有能力直接系统的观测银河系,更观察不到特别微观的量子世界。在这种情况下,除非出现一个像牛顿、爱因斯坦一样千年不遇的奇才,客观上来说人类今天狭义上的基础物理并不具有进步的条件,也不需要进步,先把前人的理论消化了也不迟。
所以基础物理的两大支柱之所以长期没有进步其实跟对错无关,科学本身就是一个证伪和发展的过程,基础物理天天进步反而是不正常的。
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