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转:物理学的忧伤

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人类历史上,有一群顶尖天才存在。
正是因为有了他们的存在,人类才拥有壮丽文明和科学神话。
回首人类近现代史300年,这是科学“群星闪耀”的年代,他们的的名字是:哥白尼、伽利略、牛顿、费马、欧拉、高斯,黎曼,伽罗瓦、麦克斯韦、希尔伯特、爱因斯坦、玻尔、狄拉克、哥德尔、图灵、费曼、拉马努金、杨振宁、外尔、威藤…………
他们并非个个家喻户晓,有的甚至命运多舛,但无论岁月如何风云变幻,最后我们必须承认,正是这些人构成了人类文明不断向前的基石。
是的,他们本来和我们一样,只是宇宙中一粒尘埃,但他们的思考力,却能洞穿整个宇宙。
但如果有一天,天才再无用武之地了呢?
最近,物理学家杨振宁先生说高能物理“盛宴已过”,第二次在公开场合反对中国建设大型对撞机,再次引发强烈争议。表面上杨振宁反对中国建设对撞机,但实际上是对“基础粒子研究”失去信心,这可是物理学最前沿的领域,也是物理学终极理论的希望之所,也就是说,一个顶尖物理学家对当代最前沿的物理学研究方向不再信任,这就是“物理学的忧伤”。
这决不是某一个人的观点,而是很多物理学家的共识:理论物理学已经开始走入空想主义,“科学圣杯”距人类愈发遥远,依靠大型对撞机对基础粒子的研究从而推动物理学向前跃进,已经走入了死胡同。
近60年来,再无获得共识的伟大的物理学理论问世;
近60年来,也再无伟大的物理学家被奉为“灯塔”;
近60年来,也再无激动人心的新人理论得到验证;
很多时候,我们甚至怀疑,真的有一个超级文明将我们的物理学锁死了!
回首人类物理简史,看看“盛宴已过”到底是危言耸听,还是智者箴言?
一、从创世说起


二、物理学的最前沿在哪里?
三、如何构建“大统一理论”?


四、那些“统一自然力”的天才们


五、寻找终极理论,驯服最后的力——万有引力
六、物理学难以逾越的“大沙漠”


七、物理学的忧伤


每每谈到上世纪的“哥本哈根学派”,我们都会对那一代人顶礼膜拜。
每每看到1927索尔维会议的那张照片,我们都会匍匐在地高山仰止。
但有另一种观点说:黄金一代并非那么优秀,只是因为经典物理学大厦在20世纪初倒塌之后,他们正好站在新大陆上,发现了一个不一样的宇宙!
而这所有的一切,都可以用实验来证明他们的理论,直到今天,我们还用“黑洞”照片来证明爱因斯坦的“远见卓识”,他们赶上了一个好时代。


到了21世纪,无论是超弦理论,还是M理论,这些物理学家集中的前沿领地,都要在亚原子领域才能获得验证,不知道100年后能不能获得证明?
也就是说,再伟大的物理学家,你也得将自己冰封起来才有可能见证自己的猜想。
所以,尽管M理论已取得累累硕果,尽管它的创建者威滕被认为综合学识能力并不逊色于牛顿,然而在他的有生之年,并没有办法让理论得证,世人也没有办法见证其丰功伟绩。
弦理论也一样,虽然它描绘了从亚原子世界里夸克疯狂的舞蹈到太空中飞旋双星高雅的华尔兹,推理出从大爆炸的原初火球到星河的壮丽漩涡,但仍然被世俗之人认为是“空想科学的典型代表”。
再厉害的肖邦,也弹不出物理学家的悲伤。
作为当代物理学家的代表的杨振宁先生,从现实主义的角度给理想主义者提出自己的告诫,自然有他的道理。
如果不能让理论得证,再优美的物理理论都会堕入了玄学的领域。
唐·王勃在《滕王阁诗序》中感叹:呜乎!胜地不常,盛筵难再。
这就是物理学的写照。
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特别注明:本文由鲁不逊部分原创并整理,转载请注明出处,素材主要摘录自加来道雄的《Hypersapce》、布莱恩的《The Elegant Universe》、丘成桐的《The Shape of Inner Space》和知乎的《如何评价杨振宁先生在国科大现场交流中与年轻研究生的讨论?》。回顾人类物理学史,看看那些代表着人类最高心智的数学家、物理学家们前仆后继探究宇宙本源的奇妙历程,并向当代的科学家致以最崇高的敬意!


IP属地:北京本楼含有高级字体1楼2019-05-09 22:28回复
    其实,忧伤的不只是物理学。。。。。。


    IP属地:北京3楼2019-05-09 22:34
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      那个大沙漠也未必有多远周期。
      人类历史上的理论工业极限发展速度:在矿产原料、后备劳动力、必要人才全都不缺的情况下大概是19%的年均增长率,四年翻一翻。四年这个周期不仅是一般技术工人培训期和工程建设期,也是合金钢为基础的机床设备应力消除时间。基于技术工人人工智能化+碳纳米材料或非钢类符合材料则未必有这个繁衍规律。
      如果新能源瓶颈突破解锁能源和相当一部分资源合成,人工智能解锁后备劳动力,生物和大脑信息传输工程解锁教育周期,工业规模增长率持续45个斯大林式四年计划(通常提前一年)180年就可能达到原来35万亿倍。
      考虑摩尔定律或量子定律不拘泥于金属工业周期的话,才有22世纪范围内就可能面临“技术奇点”的说法。
      持续7%至10%增长率的后发工业社会其实就已经带来不小的“管理层落伍”这类问题了。 人类社会本身其实也尚未做好应对技术突变性进步的准备。


      IP属地:河北6楼2019-05-10 01:25
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        引文可以百度到,有兴趣的id可以去找来看看。
        不过,虽然引文说“六十年来没有公认理论”,但是一上来介绍“物理学的宇宙图像”用的是(弦论的)“十维空间”的说法。弦论不正式“没有公认的漂亮理论”么。有点...
        “用严密的数学证明了这点”?这里整理下历史上的事情的先后顺序:
        0)各种前奏。
        1)迈*莫试验,大致就是在水银池上的复杂光路来实现干涉现象;然后在一年的两个时间里分别做试验。于是如果所谓的“万能的刚性以太”存在,并且“流动”方向大致不变,那么两次(以星光做光源的?)试验的干涉现象会因为光程差不同而有差别。——结果众所周知。
        2)1904年,洛伦茨为了解释迈*莫现象,又给“刚性以太”加了性质,也就是“洛伦茨变换”。
        3)1905年,爱因斯坦换了假定,认为关于迈*莫试验的现象,应该在:伽利略描述的”相对性原理“,牛顿的”绝对时空观“,麦克斯韦总结的看起来不在乎”坐标系变换“的”麦克斯韦方程组“里,选择”相对性原理“和”麦克斯韦方程“,忽略”绝对时空观“,来解释迈*莫试验的”以太不存在“的现象。结果就是狭义相对论,并且发现从数学形式上说,可以得到“洛伦茨变换”。
        ——这里,”数学“在”对物理学原则的取舍“之后。
        而有了”对物理学原则的取舍“,可以比较方便的推导出洛伦茨变换等。
        ====
        引文还提到了”否定质量守恒和能量守恒“。但是”否定“和”扩展“不是一回事。爱因斯坦之后,更多的是把”质量“和“能量”看作是一个东西的不同形式。栗子:比如强调”静止质量“这个概念;比如所谓的”原子结合能“,会考虑裂变后核子的“质量”,加上静止质量为零的光子的”质量“。
        ====
        另外加个图:在经典物理的公式里引入”洛伦茨变换“以后,推导出...

        这里,物理学体现在从一个式子到下一个式子的”等号“的部分:
        A到B,能量变化=力做功;能量的定义。
        B到C,冲量定理,动量的变化量,力作用一个短时间,会改变物体动量;这里,经典物理假定物质的量不变则质量不变,但是相对论不认为”质量“这个特征不能分解开,于是认为质量有可能随时间变化,所以在数学处理上,作微分时不看做常数。
        D到E,这个算是数学。
        E到F,洛伦茨变换(?),物体的静质量与物体随参考系运动时表现出来的质量,有数学关系。
        F到G,数学。
        这以后就是数学计算了。
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        IP属地:江苏7楼2019-05-10 08:14
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          研究生物吧


          IP属地:北京来自Android客户端9楼2020-03-17 17:27
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