「現代物理學遭遇前所未有的挑戰」是真實的嗎?

現代物理學遭遇前所未有挑戰
--中國科技網

第一個危險量:希格斯場的強度
第二個危險量:暗能量的強度


實名支持高票答案@qcmsqas,從另外一個角度做一些補充。

這篇報道的末尾是這麼說的,

如果能夠證實,我們的宇宙僅僅只是包含有數十億個其他宇宙的多重宇宙中的一個,那麼,「我們或許就能理解這兩個危險值。」

其實通讀全文而不是僅僅看標題,我們會發現這個歐洲核子研究中心(CERN)的粒子物理學家哈利·克里夫其實是在promote高能物理實驗,因為文章直接給了以上挑戰的現今最可靠的解決途徑,

為了證明這一點,物理學家們需要找到新粒子,其可能會支持弦論等理論。弦論預測了多重宇宙的存在。目前,最有可能發現新粒子的是LHC。但除此之外,中國科學院高能物理研究所的科學家正計划到2028年建造一個「希格斯粒子工廠」,那將是一個長達52公里的地下環路,耗資30億美元,它能使正負電子發生對撞,對撞能量高達70TeV。無獨有偶,美國科學家也在計劃研製超大型強子對撞機(VLHC),據悉,VLHC的周長為100公里,碰撞能量更是高達100TeV。

克里夫同志認為最有可能發現新粒子的是LHC,但它有兩個競爭對手,分別是中國的CEPC(環形正負電子對撞機)和美國的VLHC。然而搜索一下CEPC和VLHC,結果是這樣的

  • CEPC:

  • VLHC:

也就是說,CEPC剛剛起步,工程建設要從2021年才開始;而VLHC影子都還沒有,just a hypothetical future,而且no detailed plan or schedule.然而CERN的LHC早已名震海內外,因為它在2012年發現了希格斯玻色子,也直接導致了2013年諾貝爾物理學獎頒給了理論預言希格斯玻色子存在的比利時理論物理學家弗朗索瓦·恩格勒和英國理論物理學家彼得·希格斯。
其實,這和美帝每年發布中國軍力報告的目的是一樣的,他們的潛台詞是相同的:對手的實力在迅速增加,我們要繼續投入財力以保持優勢。
然後翻查LHC的維基百科,可以發現:

也就是說,為了得到更好的結果,LHC未來需要全面的升級,但是這種升級是非常昂貴的,所以以
克里夫先生為代表的歐洲理論物理學家們在呼籲政府和民眾繼續同意投資於這一領域,以解決物理上的難題。
當然,他為了嚇唬群眾,說的有點兒危言聳聽,說這是『前所未有的挑戰』,

更令我們害怕的是,導致我們逼近極限的原因並不是我們的大腦不夠聰明,或技術無法滿足,而由物理學本身所決定。

然而,其實,他背後也在打著算盤,政府快些投錢啊,民眾快點兒支持政府花這些錢呀,因為

在這個新時代,或許我們會找到一些線索,發現我們正生活在一個遠遠超出我們認知的多重宇宙中。

童鞋們,一個人類歷史上前所未有的挑戰可能就因為你支持花一下錢就解決了,你激動不激動?你支持不支持?是不是亦可賽艇呀?


這兩個稱不上前所未有……
Higgs的真空期望值很早以前就出現這個問題了,作為SUSY和其他TeV新理論的動機之一。
宇宙學常數這個也不算新問題,只不過大家都知道這個存在不影響在更高能下的標準模型計算,所以人擇原理(或者說galactic principle)的呼聲相對更高。
不過可怕的是這兩個玩意到底是有動力學解釋還是人擇原理後的精細調節可能在很長時間內甚至永遠無從得知。所以相比暗物質,宇宙重子破缺,中微子質量這種唯象學意義上的問題,這倆常數到底是不是挑戰還是個問題。


作為理論物理工作者,我贊同「這是兩個巨大的挑戰」,但不贊同「前所未有的」和「這是物理學本身所決定的」。
先來說說這兩個問題的科學價值,再來談下為什麼會有這樣的言論。

首先,這兩個問題和19世紀末「籠罩在物理學上的兩朵烏雲」應該是同一級別的問題,那就是:目前的非常完善的理論有了解釋不了的現象,問題的解決一定是物理學質的突破。

19世紀末,很多人認為物理學已經完善了,完美了,只剩下兩個小問題:黑體輻射和光速不變,被稱作「物理學的兩朵烏雲」。這在當時已經非常完善,幾乎可以解決所有當時已知的問題的物理學中,顯得格格不入。大家發現,無論如何推導,演算,已有的理論都無法解釋實驗結果。到了20世紀,這兩個問題的解答,給出了最著名的量子力學和相對論,這兩個理論,完全打破了已有的物理學的「世界觀」,是物理學本質的飛躍。
而現在看到的兩個問題也是一樣。目前,以量子力學和相對論為基礎的,發展完善的理論,已經無法解釋了。那麼,人們一定會發現更新的理論,來解釋它們。就像19世紀的人們完全無法理解量子力學和相對論一樣,我們現在也對新的理論沒有頭緒。但這並不代表這是物理學的極限,這只是現有理論的極限。
例如希格斯場的問題,原文「依照愛因斯坦的廣義相對論和量子力學理論,希格斯場會……實際上,希格斯場這盞燈只是微弱地點亮著。它的強度值不是0,但比完全值要小1億億倍」這正說明,相對論和量子力學,解釋不了這個實驗結果了!人們需要新的理論。暗能量也一樣,「人們仍未能使用現有宇宙理論創建出一套與實際觀測匹配的暗能量測量理論」。
經典理論到極限了,由天才愛因斯坦和不那麼天才但也是遠超普通人的「眾人」給出了相對論和量子力學。那麼,現在它們也到極限了,也一定會有一個,或一群人,在將來,給出新的理論,解決這些問題。
我贊同史提芬.霍金的關於「物理學極限」的觀點:找到越來越高深的理論,無限逼近精確描述我們所處的宇宙,或者找到一套完美的理論,直接精確描述我們所處的宇宙。

下面討論下,為什麼會有這是「物理學的限制」這種觀點。
我覺得會有物理學家提出這樣的論點,是因為物理學很久沒有突破了,大家也沒有了突破的信念,覺得目前的理論已經是人類能找到的最精確的理論。覺得愛因斯坦已經是後無來者。
乍一看上去,這個觀點很有道理,但仔細想想,太傻了,怎麼做了這麼多年物理,還不如民科?!
當我年少時,讀了愛因斯坦、海森堡、狄拉克這些人的故事,立志學習物理學的時候,就想,如果有一天,我們對宇宙的測量,發現與相對論和量子力學矛盾的地方了,那麼我就可能有機會,像他們一樣NB。。。。。。
而今義無反顧投入物理學十年了,從經典學到最複雜,卻發現,好像,沒有什麼是這兩個理論聯合起來解釋不了的,於是覺得,這兩個理論太牛了,真是神跡啊,我也不要想著做什麼理論突破了。好遺憾,沒有生活在七十到一百年前那個物理學的黃金時代,真想穿越回去,去目睹,甚至去參與那個時代的突破。想像拿到初版的俠義相對論論文,想像聆聽海森堡的報告如醍醐灌頂,想像用最新鮮出爐的理論解釋一個一個人們苦思冥想的問題,真是熱血沸騰。這大概就是中學「終於解出這道題」的快感的終極境界吧,這也正是很多人選擇進入這一行的最初動力吧。
看到最新的報道,突然覺得,那個黃金時代,離自己是如此的近。
可以想像,一大波劃時代的物理學家正在誕生。
突然覺得,自己好幸福,能夠活在又一個物理學的黃金時代。或許這次,我有機會見證,甚至參與,那最令物理學者興奮的一個個瞬間。

YY有點多了,但是,真的好激動。如上所說,不是物理學的極限來了,而是物理學的黃金時代就要來了。


物理學一直都有巨大挑戰,從誕生起就有,本質上是人類在不停的認識自然現象,沒有停歇,相反,越來越高效地探究自然本身。


同意@熊卡比的評價,這兩個問題本身是不是問題還有待研究,不同的模型下它們有不同的地位。還是唯象的問題比較實在,客觀存在那裡,等著我們解決。

同樣客觀存在而且有著像相對論或量子力學一樣框架級的重要性的問題,目前能夠預知的也許只有一個:量子引力理論。所有其他問題都是有可能在現有框架下得到完美解決的。


謝邀。
「現代物理學遭遇前所未有挑戰」是過甚其辭,是粒子物理學家為本領域爭取經費的宣傳。希格斯場的強度和暗能量的強度確實是挑戰,但並不是前所未有的挑戰。對這兩個挑戰最容易想到、也最合理的解答,文中也已經給出來了,其實就是人擇原理,——雖然原文沒有用這個詞。這些道理在霍金2011年的書《大設計》里已經講得很清楚了。
下面來解釋一下。先來看原文,究竟是什麼問題:

在這次演講中,克里夫談到了「宇宙中存在最危險的兩個量」。這兩者決定了我們在宇宙間所看到的一切物質、結構和生命。他表示,倘若這兩個量出現任何「異常」,整個世界或許都將成為一個空虛無生命的地方。
克里夫說:「實際上,希格斯場這盞燈只是微弱地點亮著。它的強度值不是0,但比完全值要小1億億倍,這有點像燈的開關被卡在接近關閉的位置上。這個值非常關鍵,如果它有任何細微的差異,那麼,整個宇宙的物質世界都將不復存在。」
希格斯場的強度為何有著如此精妙而微弱的量值令人覺得匪夷所思。
……
「我們並不知道暗能量究竟是何方神聖。」克里夫表示,「最好的解釋是,它是虛空自身的能量,即真空的能量。」
如果這是真的,那麼,科學家們應該可以計算出虛空的總能量,從而得到一個代表暗能量強度的值。儘管理論物理學家們也這樣做了,但結果卻令他們抓狂。克里夫說:「暗能量的值應該為我們根據天文學方法觀察到的數值的10^120倍,它比宇宙中任何數據都要大,為宇宙間原子總數的千萬億億倍。」
不過我們很幸運,暗能量比理論預測要小很多。如果按照理論模型,那麼暗能量的排斥力將把整個宇宙撕裂,將原子緊緊綁在一起的基本力在其面前潰不成軍,星球、星系、恆星、行星都無法形成,我們所知道的任何生命都無法存在。

克里夫說的其實很明確:有兩個基本物理常數的取值很微妙,如果和它們當前的實際值稍有差別,宇宙就會不適合智慧生命生存。而它們為什麼取當前的值,理論上還無法解釋。這就是所謂「前所未有的挑戰」。

這是不是挑戰呢?當然是。是不是前所未有的挑戰呢?不是。有許多基本物理常數都是如此,只要稍有變化就會讓宇宙變得不適合智慧生命生存。實際上,簡直不是「許多」基本物理常數,而是幾乎所有的基本物理常數,諸如電子質量、質子質量、光速、萬有引力常數……全都如此。如果弱力更弱,那麼在早期宇宙H都會變成He,因而不存在正常恆星。如果弱力更強,爆發的超新星就不會噴出外殼,不能在星際空間撒下生命所需的重元素。如果質子比現在重0.2%,就會衰變成中子。在這個意義上,我們所處的宇宙是經過「精細調節」的,各種物理常數似乎都被精心選擇在一個很小的適合人類生存的區間里。就連空間維度的數目都可能是被生命的存在固定的。只有在三維才可能有穩定的橢圓軌道。在其它維度中,可以有圓周軌道,但不穩定。一個小小的干擾,如其它行星的引力,就會使行星要麼落入太陽,要麼脫離太陽。此外,在多於三維時,引力隨距離下降太快,所以太陽要麼分裂,要麼坍塌變成黑洞。這些在幾十年前宇宙學剛開始發展時就已經注意到了,遠不需要等到現在。所以希格斯場和暗能量僅僅是在一串很長的名單上再加上兩個而已,壓根談不上什麼「前所未有」的挑戰。

霍金在《大設計》中花了很多篇幅講這個「精細調節」,然後還引了中國哲人列禦寇的話:「天之於民厚矣!殖五穀,生魚鳥以為之用。」這個姿勢我給100分!

如何解釋這種現象?宗教信徒會認為是上帝的眷顧,但對科學家來說,順理成章的解釋是人擇原理,其基本思想如下。這些基本物理常數確實可以取另外的值,產生很多不同的宇宙。但大多數宇宙中無法產生智慧生命,也就不會有人來研究它們。我們既然在研究我們的宇宙,就決定了我們的宇宙必然是允許智慧生命產生的。這就好比我們在一棟大樓里觀察周圍的材料,發現都是鋼筋混凝土,這絲毫不令人感到奇怪,如果不是這樣怎麼會有大樓呢?

有人可能會覺得人擇原理只是同義反覆,是哲學家的空談。非也,人擇原理是個很強的科學論斷,是可以做預測的!

宇宙學早期的一個難題是,宇宙中為什麼有這麼多的碳元素?這是因為按照通常的考慮,C原子核來自三個He原子核的聚變,而三個原子核碰撞到一起是非常少見的,比兩個原子核碰撞到一起少見得多。對三個He核合成C核的電腦模擬表明,如果強核力的強度改變0.5%,或電磁力改變4%,恆星中就無法生成C或O,毀滅我們所知的生命的可能性。為了解決這個困難,1952年福雷德·霍伊爾(Fred Hoyle?,1915 - 2001)預言,Be核(兩個He核的聚變產物)與He核的能量之和必然與C核的某個態的能量極其接近,產生偶然的共振,這樣就會大大提高生成C的幾率。在這個意義上,核物理定律是顧及它們在恆星內部產生的後果而被設計的。基於霍伊爾的建議,威廉·福勒(William Alfred Fowler,1911 - 1995,1983年諾貝爾物理學獎得主)真的找到了這個共振態!

《大設計》的最終結論是推銷M理論,即超弦理論的升級版。M理論的特點,就是許多基本常數有多種選擇,總的組合高達10的500次方之多。愛因斯坦有一次問助手:「上帝在創生宇宙時有選擇嗎?」按照M理論,不但有選擇,而且選擇太多了,高達10的500次方的數量級!這麼多可能的宇宙中,只有極少數的一些可以產生智慧生命。理論不唯一原本是超弦理論和M理論的缺點,現在卻成了優點,以一種類似進化論的方式解釋了宇宙。

了解了這些之後,再來看報道的原文,會發現完全在《大設計》的軌道上。


如果能夠證實,我們的宇宙僅僅只是包含有數十億個其他宇宙的多重宇宙中的一個,那麼,「我們或許就能理解這兩個危險值。因為,在多重宇宙的大多數宇宙中,要麼暗能量非常強大,將那些宇宙撕裂;要麼希格斯場足夠小,導致任何原子都無法形成。而我們恰好活在一個兩者都完美調和的宇宙中,我們是少數的幸運者。」

這不就是M理論的多宇宙進化論思想?

為了證明這一點,物理學家們需要找到新粒子,其可能會支持弦論等理論。弦論預測了多重宇宙的存在。

目前,最有可能發現新粒子的是LHC。但除此之外,中國科學院高能物理研究所的科學家正計划到2028年建造一個「希格斯粒子工廠」,那將是一個長達52公里的地下環路,耗資30億美元,它能使正負電子發生對撞,對撞能量高達70TeV。無獨有偶,美國科學家也在計劃研製超大型強子對撞機(VLHC),據悉,VLHC的周長為100公里,碰撞能量更是高達100TeV。

最終結論是向公眾要錢,建更大的加速器。完全可以理解……


先給結論,前所未有肯定說不上,至少你還要提暗物質是什麼?如何解釋物質反物質巨大的不對稱性?Higgs質量二次發散等等問題?

不知道你所說的希格斯場的強度是什麼意思?一個場的強度是可以重整化的,有counter term來offset。我猜想你所說的強度是指Higgs potential裡面的phi^3的coupling吧,這個目前的LHC是測不出來的,將來的CEPC也測不出來,因為能量不夠高不肯可能有h衰變到hh的過程。

至於第二個問題完全就是完全開放,非常好的解釋了宇宙加速膨脹。但是這種沒法直接觀測的理論實在太難驗證了。表示不樂觀。

看了一下幾個答案,引用的報道錯誤百出。首先北京提出的新對撞機第一階段是設計正負電子對撞,但能量是250GeV,不是70TeV。電子在環形軌道是不可能加速到這麼高能量的,輻射太大。70TeV是第二階段質子質子對撞可能的能量,也可能是100TeV。


然而科學這個學科就是專門被設計用來處理前所未有的問題的好嗎,不幹這個科學家還有神馬人生意義職業意義,以前已經出過的問題那都歸工程師管的好嗎?


挑戰越大,我們離新一次的科學革命就越近


物理學經過一百年的發展,該有突破了。


理論物理學家通常不會閑著沒事兒寫這種水文。
不寫論文的時候他們通常會寫寫教材、科普。
還有些喜歡寫博客和寫詩。

如果發現這種水文是理論物理學家寫的,那隻能說明,他們在忽悠政府投錢了。

是的,物理學的黃金時代正在來臨,但我們能否趕上並不可知。
目前對於物理學家而言,重要的是騙經費,做實驗,寫理論。困難太多,這兩個只是比較典型而已。
對於民眾而言,最大的問題是一些不懂物理的人強行回答專業問題,還說的頭頭是道。(並沒有指這個問題的答主,只是就當前普遍狀況而言。)


我不同意這種說法,由於知識體量的巨大增長,以後不會有牛頓,愛因斯坦這樣的大師。事實上即便是愛因斯坦本人也做不到掌握所有的知識。

愛因斯坦被稱為20世紀的牛頓,是因為他的主要工作,狹義相對論和廣義相對論,分別是牛頓的三大定律和萬有引力定律的拓展。然而,牛頓當初建立牛頓力學的同時,還發展了相應的數學工具——微積分。相比之下,愛因斯坦用的數學工具是黎曼發展的黎曼幾何。牛頓是自己證明了球對稱物體的引力場和質點一樣,而在廣義相對論這個工作是伯克霍夫完成的。

可見愛因斯坦的工作比起牛頓已經微小了不少,但他仍然是和牛頓齊名的大師。所以以後的物理學家就算只是做了一點微小的工作,也不會影響後人把他們和牛頓,愛因斯坦相提並論。


物理學的黃金時代即將來臨,早就好想改行去搞物理的。。。


高票答案寫的是極好的,確實想想都讓人激動。
要知道當年經典力學「走到盡頭」的時候,物理學家比現在慌多了,他們有的甚至開始覺得自己一直在研究錯誤的東西,他們所信仰的科學聖殿開始崩塌。

物理學研究就像挖礦,它要先被勘探到(某種現象的發現與思考),開通礦道(建立新的研究體系),再到開採(在體系下深入研究),直到採到礦脈幾盡枯竭(現在的情況?),尋找新的礦脈。

現在我們面臨的問題首先是量子力學這片礦是否真的采完了?如果是的,那麼我們不該擔心物理學是不是面臨人類無法攻克的難題,因為每次人類察覺到自己的無知的時候,都意味著新時代的到來。

然後就只能指望下一個牛頓或者愛因斯坦了。

像我這種渣滓就只能默默匿名抖機靈23333


開爾文的這篇演講名為《在熱和光動力理論上空的19世紀烏雲》。當時已經76歲,白髮蒼蒼的他用那特有的愛爾蘭口音開始了發言,他的第一段話是這麼說的:「動力學理論斷言,熱和光都是運動的方式。但現在這一理論的優美性和明晰性卻被兩朵烏雲遮蔽,顯得黯然失色了……」(『The beauty and clearness of the dynamical theory, which asserts heat and light to be modes of motion, is at present obscured by two clouds.』)這個烏雲的比喻後來變得如此出名,以致於在幾乎每一本關於物理史的書籍中都被反覆地引用,成了一種模式化的陳述。聯繫到當時人們對物理學大一統的樂觀情緒,許多時候這個表述又變成了「在物理學陽光燦爛的天空中漂浮著兩朵小烏雲」。這兩朵著名的烏雲,分別指的是經典物理在光以太和麥克斯韋-玻爾茲曼能量均分學說上遇到的難題。再具體一些,指的就是人們在邁克爾遜-莫雷實驗和黑體輻射研究中的困境。邁克爾遜-莫雷實驗的用意在於探測光以太對於地球的漂移速度。在人們當時的觀念里,以太代表了一個絕對靜止的參考系,而地球穿過以太在空間中運動,就相當於一艘船在高速行駛,迎面會吹來強烈的「以太風」。邁克爾遜在1881年進行了一個實驗,想測出這個相對速度,但結果並不十分令人滿意。於是他和另外一位物理學家莫雷合作,在1886年安排了第二次實驗。這可能是當時物理史上進行過的最精密的實驗了:他們動用了最新的干涉儀,為了提高系統的靈敏度和穩定性,他們甚至多方籌措弄來了一塊大石板,把它放在一個水銀槽上,這樣就把干擾的因素降到了最低。然而實驗結果卻讓他們震驚和失望無比:兩束光線根本就沒有表現出任何的時間差。以太似乎對穿越於其中的光線毫無影響。邁克爾遜和莫雷不甘心地一連觀測了四天,本來甚至想連續觀測一年以確定地球繞太陽運行四季對以太風造成的差別,但因為這個否定的結果是如此清晰而不容質疑,這個計劃也被無奈地取消了。

邁克爾遜-莫雷實驗是物理史上最有名的「失敗的實驗」。它當時在物理界引起了轟動,因為以太這個概念作為絕對運動的代表,是經典物理學和經典時空觀的基礎。而這根支撐著經典物理學大廈的樑柱竟然被一個實驗的結果而無情地否定,那馬上就意味著整個物理世界的轟然崩塌。不過,那時候再悲觀的人也不認為,剛剛取得了偉大勝利,到達光輝頂峰的經典物理學會莫名其妙地就這樣倒台,所以人們還是提出了許多折衷的辦法,愛爾蘭物理學家費茲傑惹(George FitzGerald)和荷蘭物理學家洛倫茲(Hendrik Antoon Lorentz)分別獨立地提出了一種假說,認為物體在運動的方向上會發生長度的收縮,從而使得以太的相對運動速度無法被測量到。這些假說雖然使得以太的概念得以繼續保留,但業已經對它的意義提出了強烈的質問,因為很難想像,一個只具有理論意義的「假設物理量」究竟有多少存在的必要。開爾文所說的「第一朵烏雲」就是在這個意義上提出來的,不過他認為長度收縮的假設無論如何已經使人們「擺脫了困境」,所要做的只是修改現有理論以更好地使以太和物質的相互作用得以自洽罷了。至於「第二朵烏雲」,指的是黑體輻射實驗和理論的不一致。它在我們的故事裡將起到十分重要的作用,所以我們會在後面的章節里仔細地探討這個問題。在開爾文發表演講的時候,這個問題仍然沒有任何能夠得到解決的跡象。不過開爾文對此的態度倒也是樂觀的,因為他本人就並不相信玻爾茲曼的能量均分學說,他認為要驅散這朵烏雲,最好的辦法就是否定玻爾茲曼的學說(而且說老實話,玻爾茲曼的分子運動理論在當時的確還是有著巨大的爭議,以致於這位罕見的天才苦悶不堪,精神出現了問題。當年玻爾茲曼就嘗試自殺而未成,但他終於在6年後的一片小森林裡親手結束了自己的生命,留下了一個科學史上的大悲劇)。

年邁的開爾文站在講台上,台下的聽眾對於他的發言給予熱烈的鼓掌。然而當時,他們中間卻沒有一個人(包括開爾文自己)會了解,這兩朵小烏雲對於物理學來說究竟意味著什麼。他們絕對無法想像,正是這兩朵不起眼的烏雲馬上就要給這個世界帶來一場前所未有的狂風暴雨,電閃雷鳴,並引發可怕的大火和洪水,徹底摧毀現在的繁華美麗。他們也無法知道,這兩朵烏雲很快就要把他們從豪華舒適的理論宮殿中驅趕出來,放逐到布滿了荊棘和陷阱的原野里去過上二十年顛沛流離的生活。他們更無法預見,正是這兩朵烏雲,終究會給物理學帶來偉大的新生,在烈火和暴雨中實現涅磐,並重新建造起兩幢更加壯觀美麗的城堡來。

第一朵烏雲,最終導致了相對論革命的爆發。

第二朵烏雲,最終導致了量子論革命的爆發。

今天看來,開爾文當年的演講簡直像一個神秘的讖言,似乎在冥冥中帶有一種宿命的意味。科學在他的預言下打了一個大彎,不過方向卻是完全出乎開爾文意料的。如果這位老爵士能夠活到今天,讀到物理學在新世紀里的發展歷史,他是不是會為他當年的一語成讖而深深震驚,在心裏面打一個寒噤呢?
引自《上帝擲骰子嗎--量子物理史話》 侵刪


科學之發展就是不斷的修正更新前人的理論,更好的適用於我們今日所觀察到的現象。幾千年前,當亞里士多德的理論被後人證偽時,那些固守傳統教條的學士們難道就沒有為了自己的觀念而奮起攻擊亞里士多德的反對者嗎?可是,他們的沒有被歷史所銘記,因為他們的理論存在的根本性的問題,必須要通過一次思想上的革命來徹底改造。

科學技術的的提升使得越來越多的人而得以脫離生產,從而形成更為完善也更為複雜的科學研究系統。經典理論統治物理學二百餘年,然其不能合理解釋邁克爾孫莫雷實驗,解釋不了紫外災難,註定了其必然的崩潰。然而我們並不能說,這是一場野蠻與文明的勝利,因為那些所謂的流浪者異見者掌握著真理。科學只尊崇真理,一切不能合理解釋我們所處的世界的理論必定要被淘汰以致消滅。現代物理學的輝煌並不意味著其永遠的正確性,世道必進,後勝於今,科學不斷發展,人類不斷進步,用所謂的「現代物理學面臨的最大挑戰」來掩飾自己的無能,只會在「哐嘁哐嘁」聲中轟鳴而來的歷史車輪下成為歷史的塵埃。


我個人認為是真實的。

遇到的兩個主要問題都是參數問題。

一個是希格斯場的參數,一個是暗能量參數。

這兩個參數都是微觀影響宏觀的重要根據——它們是物理學的內核,並且影響了我們宇宙過去和未來的命運。但是實驗發現和理論值差的太多了。但是這兩個東西的重要性是很高的,解決了它們意味著能更靠近世界本質的核心。

不過儘管實驗數據看得見,摸得著,研究這兩個東西的難度還是遠遠超過於研究黑洞。原文里說,唯一有機會解決這個問題的一個腦洞就是平行宇宙,人家黑洞還在我們這個世界裡,而平行宇宙是真的沒辦法觀察。

科學家說遇到了前所未有無法解決的困難,我的觀點是這有點近似於20世紀初,相對論出現之前的時候了。

當時一個光速一個黑體輻射使得科學家無法用經典物理學的角度去闡釋。那麼很多新理論應運而生。

兩次情況很相似,但唯一不同的是,量子力學和相對論的基本假設,或多或少都可以用實驗證明。

弦理論、M理論、膜理論你用實驗試試?根本弄不出大新聞。

而現代物理學又是實驗技術和理論觀點並行的,甚至實驗數據出來以後,科學家才能根據它們構建模型。

現在的問題是我們知識的圓畫的越大,我們知識邊界接觸到新問題複雜的問題越多。這些問題的難度超過了以量相為基礎的現代物理學能解決的範疇。

不過我想到物理和數學有一點近似,就是都是通過公理或基本現象的基本法去一層層建立高層建築。

都是有理有據的。

可惜的是物理學家腦洞開的足夠大了,可是還遠遠沒有實驗數據來的奇葩。這似乎是上帝設置運行參數的時候留下的一道屏障。比如宇宙大爆炸的10∧-36秒里的內容,我們永遠無法得知——因為沒有能觀測到的證據。

那麼是不是真的無法解決呢?

我想到數學史上的第三次危機,就是歐幾里得幾何學沒法描述曲面幾何的問題了。

然後黎曼的球面幾何應運而生,廣義相對論配合著新工具解決了雙生子佯謬。

樂觀點可以這麼看,悲觀點就是我們的公理系統出了問題。物理這門學科有了邊界。這個邊界是物理學的世界觀給框死了。

舉個例子,化學。

化學的最終是物理學,但是化學又是實驗科學。沒法亂開腦洞,如果純考實驗,沒有物理學的幫助,我相信到一個階段化學很快就走不下去了。

實驗精度的提高,觀測數據的豐富,最終框死了新理論的產生方向。良性循環的話能順著一條路走通。

惡性循環的話,那就是實驗結果永遠在帶偏你,讓你的思路永遠得不到自洽的結果。

但是退回去又是極其可怕的,因為幾乎沒有退路了。如果承認物理有邊界,那就得重新建立一個新的玩法。如果是物理自身系統性問題,那相對論量子力學都得重來。

物理是從模糊走向精確複雜的本質的過程,而這道屏障,也許是給人類文明帶來新的劃時代理論的預言。

期待我們有一天突破這個屏障,走向富強民主文明和諧的II型文明。

以上。


物理學中有兩個理論值得注意,熱力學和廣義相對論,這兩個問題倘若完美結合,勢必產生重大革命。除了熱力學以外的其他所有理論(包括廣義相對論)均認為物理過程可以在時間反演下對稱(或CPT聯合反演下對稱),只有熱力學第二定律認為時間之箭頭不可逆;除了廣義相對論以外,其他所有理論(包括熱力學)均認為,物質的存在不會對四維時空產生影響,只有廣義相對論認為,質量的存在會讓時空產生彎曲,這種時空彎曲效應就是引力。
只堅持熱力學,會得出宇宙的熱寂說;只堅持廣義相對論會得出奇點難題。
質量和熱是任何物體都具有的性質,21世紀初期,倘若產生熱引力理論,必將和萬有引力定律、廣義相對論一樣,永垂不朽!
中國本土科學家勉乎哉!倘若不能在21世紀的自然科學作出重大突破,毛主席所說的「中國一定可以趕上和超過美國」的偉大夢想將會被推遲! 

愛因斯坦是心胸開闊的物理學家,而且一生一世永不止息地追求真理,就像毛主席不會滿足於新民主主義革命的勝利,而提出「不斷革命」、「繼續革命」的理論,直到臨死之際,他對自己廣義相對論都不滿意。

按照愛因斯坦的思路,當物質不存在的時候,時間空間也不應該存在,但無論狹義相對論,還是廣義相對論都未能做到這一點。廣義相對論中,當物質不存在時,時空並未消失,而只是變得平坦。

愛因斯坦的哲學觀點,走在了自己締造的物理學理論之前,他指引著當代物理學前進的方向;就像毛主席的思想早已超越了當時的社會主義建設水平,走到了自己締造新政權之前。這樣的思想,也就是永恆發展的思想。


我覺得最大的挑戰是民科和反智的浪潮


愛因斯坦的相對論打敗牛頓的經典力學,拉開了現代物理學大門,霍金根據其原理與彭羅斯證明奇點定理。然而被人們視為天才的愛因斯坦卻一直不願承認宇宙大爆炸理論,不希望承認自己相對論的推論。偉大的愛因斯坦也有他的局限。牛頓也在晚年研究神學理論,他作為權威的象徵也有認知的局限;愛迪生髮明的照亮千萬家的電燈,卻在交流電的推廣中極力反對。
物理髮展到今天是由於無數物理學家的不懈努力,矛盾之處,正是突破之處。
100年前的人們不知道如今的網路,而我們也不知道明天會發生什麼。


哪個領域會經歷曾經有過的挑戰啊?


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