現代的物理學已經發展到瓶頸期了嗎?


瓶頸的是粒子物理,不是現代的物理學。

粒子物理的瓶頸在實驗技術,首先需要的是實驗技術的突破,而不是第二個的愛因斯坦。

凝聚態和量子信息領域的發展可謂日新月異,量子反常霍爾效應,外爾費米子,鐵基超導,拓撲絕緣體等,全都被你吃了?天文學也剛剛開啟了引力波探測窗口,未來幾十年肯定又有很多新東西可以研究。這能叫發展到瓶頸了?這些都不是現代物理學?

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建議題主修改問題 並說清楚你說的量子力學觸碰到的不能完美解釋的根源問題是指哪些。


一百多年前,年輕的普朗克曾向老師表示要獻身理論物理學,老師勸他說:「年輕人,物理學是一門已經完成的科學,不會再有多大的發展了,將一生獻給這門學科,太可惜了。」(PS當時相對論尚未發表)

你我都是非愛因斯坦般天才的凡人,何以有資格說物理學建立好了大框架?認識是無限的,任重而道遠啊。

引用評論里@錦衣夜行 的話,說的很好:物理學是無止境的,有止境的是人的思維和想像。

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別跑題啊。為什麼總有人和我糾結語法的問題?!理解意思就好了!


你可以去物理新聞網站多看看,比如http://Phys.org。時不時都會爆出讓人匪夷所思的新聞,我關注了一段時間後深深滴感慨:21世紀真的是物理學的世紀!


100多年前,開爾文男爵也有類似的想法。


看見這個問題,想到了基爾霍夫說的那句話:物理學的未來,將只有在小數點第六位去尋找。

應該了解過物理史的都知道,後來經典物理學大廈也被推翻,重建。

說不定,我們現在是第二個那樣的黃金時代吶。

這只是我一點微不足道的見解,勿噴勿噴(ノ°ο°)ノ


記得美國加州大學伯克利分校的科學家楊培東說過,科學每過一段時間就會有一個突破。

而鑒於物理學的前沿的一個方向——高能物理,雖然前幾年發現了希格斯粒子,但是仍然有很多問題無法解決,而這些問題要麼是唯象理論無法證實(需要科技發展n年後才有可能用實驗證明),要麼是缺少對應的數學工具,無法進一步發展,哈佛大學的Witten是研究弦理論的卻獲得了菲爾茲獎就是最好的例子。愛因斯坦的大統一理論可能也是如此。所以,現代物理學可能正是處在一個瓶頸期,靜靜地等待下一個牛頓,愛因斯坦。


唉,當年19世紀末的科學家們也說「物理學的大廈已經完成,只要縫縫補補」啊。


瀉藥。哈?題主這是第幾年了,居然有這種感慨?學現代物理的人不會也不應該會這麼想。

我的感覺是我們不是知道的太多 而是太少。 量子力學的基礎,測量理論和糾纏,量子計算,高溫超導,拓撲材料,強相互作用下的QCD,可控核聚變,strong correlated system, 非平衡態理論,長程作用下的量子糾纏,等等等等…… 這個結論未免太武斷了吧。


物理學是一個很有意思的學科。你聽到一個物理學家自我介紹的時候,他常常會說自己是理論物理學家或者是實驗物理學家,但是在別的領域,比如化學和生物,你很少聽到「實驗生物學家」或者「理論化學家」這種名詞。

我認為究其原因,就是物理學的理論和實驗相對而言差距比較大。很多時候實驗並不會直白的指向理論,很多理論有時也需要周密的實驗設計才能被印證。因此,物理學的發展並不是線性的,而是理論和實驗相互促進,相互印證的一個雙螺旋過程。當實驗發展得快,理論就會從實驗中汲取靈感,反之亦然。

比如中微子振蕩理論就是在對太陽中微子的探測試驗中發現flavor不對進而演化出的理論,而希格斯玻色子就是先有理論,之後才在LHC被證實。

所以,除非理論和實驗全部陷入停滯,我認為不應該說物理學的發展遇到了瓶頸,只是可能相對來說速度沒有以前那麼快了。理論領域我不大了解,至少實驗領域最近還是有不少有趣的新項目的。

當然,物理學還有一個硬瓶頸,就是所謂的萬物理論(Theory of Everything).依我之見,我們離那個目標還挺遠。


理論從沒有到瓶頸,幾乎所有方面的物理理論都還在發展,不知道的東西太多,到瓶頸的只是技術,無法證實理論罷了。


自然和自然的法則在黑暗中隱藏;

上帝說,讓牛頓去吧!

於是一切都被照亮。

上帝說,讓愛因斯坦和普朗克去吧!

於是一切歸於黑暗。


忽然就想起剛上高中的時候看的這個…

物理學特別是理論物理永遠是基礎科學的最前沿,如果物理學已經遇到瓶頸無法突破,那麼以人類目前的科技水平,我們走向滅亡只是一個時間問題,所以物理無論如何都必須不斷走向新時代


只要人類一天沒有證明或者證偽上帝,物理學就不會走到瓶頸。


謝邀。

容易發現的都已經發現了,剩下的要依靠更嚴苛的物理實驗來證明或證偽,而這些實驗需要很大的財力物力才能做。


個人覺得不會,物理學研究永遠是自然科學研究的基礎和最前沿。

開爾文勛爵當初口中的"兩朵烏雲",馬上催生出了量子論和相對論。

只要還有沒解決的問題,物理學研究就不會只是修修補補的工作。

實驗室的新發現每天都有,理論家的頭腦中也不斷地在勾勒出更完美的模型框架。


目前來看弦論是少數有可能取得重大突破的吧,非專業人士求指正

最好情況下有可能發現所謂的大一統理論,但是我本人倒是沒什麼信心,這個世界能被稱作人類的碳基生物所理解什麼的……真是太無法理解了

話說回來,弦論的一個關鍵詞是不是——膜?

看來人類還需要一些時間


因為上個世紀物理學發展太快了所以現在稍微慢了點人就覺得慢 你想幾百年前物理學發展的速度如何?


不是停滯了,也不是遇到瓶頸了,之所以有這個感覺是因為現在的物理學已經遠遠超出我們這些普羅大眾的理解範圍了,愛因斯坦的相對論很厲害,質能方程很厲害,但是這東西還是可以給你大概解釋的:你坐在一列光速飛行的火車上,然後你從車尾跑到車頭,這樣一來你的速度加上火車的速度明顯大於光速,可光速是恆定不變的,所以說時間就變慢了。再比如霍金的蟲洞,都是可以以很大白話的方式給你解釋。不過現在的物理學尤其是前沿物理,是連科普的可能都沒有,比如說弦理論,說宇宙是11維的,這個世界都是弦在振動的結果。。。。。這個東西已經完全超出我們的理解範圍了,就連物理學家都是靠數學框架來理解他,所以說有種物理學遇到瓶頸的錯覺,很多很多網站都有每一年的物理學重大發現,有些發現可以說是有里程碑意義的,可是我看完了以後是一臉懵逼


現在為止人們都不知道自行車的原理。

以下全為複製,因為不會鏈接,原回答匿名。

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本人僅負責搬運

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在1869年到1970年這一百年間發表的許多論文,對自行車行駛的穩定性,提出了各種模型,也列出了不同類型的微分方程組。不過其中影響比較大的一種說法,就是自行車前輪的陀螺效應,以至於在許多通俗讀物中都以這種觀點來解釋自行車的穩定性。

對於陀螺效應自行車穩定性的解釋。我們簡要地來做說明。你拿一枚硬幣,讓它在平面上滾動。如果起始時刻讓它略微傾斜,比方說如圖4傾向左側,你就會發現,它會向傾斜的這方拐彎,當傾斜角變得愈大時,拐彎的曲率也愈大。最後到傾倒為止。

圖4 滾動的硬幣

現在我們把這個現象從力學上加以分析。傾斜的硬幣受一個由作用在中心的重力和地面支撐力所形成力偶的作用。就是在這個力偶作用下硬幣滾動才發生拐彎。現在我們把以上滾硬幣的情況化歸為圖5。令圖中的圓盤為硬幣,它以,圓盤的法線為OH,圓盤所受的力矩以力F與支撐處與之方向相反的力,其力矩的大小以M表示。現在用握起來的右手四指的方向表示力矩作用的旋轉方向。那麼伸直的拇指的方向便是圓盤法線H旋轉的方向。也就是說圓盤繞Y軸以角速度ω來旋轉,這就是圓盤拐彎所要求的角速度。就是說。旋轉圓盤,如果不受外力矩,它會按照慣性,方向不變地轉動下去,如果受一個外力矩的作用,它的轉動方向會轉動,其轉動的方向的按照上述右手法則,而且轉動的角速度ω的大小是與力矩M的大小成比例的。這就是所說的陀螺效應。

熟悉了以上的結果,我們來討論陀螺效應如何能夠使自行車行駛穩定。設在行進時自行車欲向左側傾倒,即前輪向左傾斜,這時騎車人操縱把手使前輪向左轉,這相當於給前輪一個向左旋轉的力矩,在這個力矩作用下,根據右手定則,前輪會由傾斜向直立方向運動。同樣如自行車欲向右傾倒,即前輪向右傾斜,這時騎車人通過把手使前輪向右轉,這相當於給前輪一個向右旋轉的力矩,在這個力矩作用下,根據右手定則,前輪會由傾斜向直立方向運動。由此,自行車自然會穩定地向前行駛。

圖5 圓盤受力矩的運動示意圖

無論從力學原理上來說,還是從騎車人的實際經驗來看,以上自行車陀螺效應的解釋都是行得通的。所以近百年中,這種觀點流行比較普遍,以至於在許多科普書籍中,大半也是介紹這種觀點的。不過對於這種看法,也有人提出異議。著名物理學家索墨菲說:「由車輪的構造看出,陀螺效應是很小的。如果要加強陀螺效應,就應當儘可能用重的車輪的邊緣和輪胎取代輕的。即便如此,這樣弱的陀螺效應對於系統的穩定性才會有少許的貢獻。

除了陀螺效應的解釋外,1948年鐵木辛科和楊在他們所著的《高等動力學》一書中,還提出了另外一種解釋。這就是,當自行車往一側傾斜時,騎車人就用把手將前輪轉向同一側,由於前輪轉了一個角度,自行車的行進就沿著繞傾斜側的圓周,這時,離心力向圓周外,就會把自行車扶正。由這個解釋,可以得出結論,自行車的速度愈快,所產生的離心力便愈大。所以自行車行進的速度愈快自行車便愈容易控制。不過,這種解釋與人們的經驗有點差別。當人們在平地上把一輛自行車推行到一定速度並且撒手,自行車會無控制地穩定地前行一段,這時,即使在中途擾動它一下,它也能夠回復穩定。這說明,自行車本身在沒有駕駛的條件下便有能夠穩定前行的機制。

1970年,在《今日物理》雜誌上,英國人大衛·駿斯( David E.H. Jones)發表了一篇文章[3]。這篇文章對後來的研究影響很大。文章報道了作者自製了一輛沒有前輪陀螺效應的自行車(圖6),照樣能夠穩定地行駛。文章用事實證實了陀螺效應對於自行車行駛的穩定性不是主要的。

駿斯的辦法是,在普通自行車前輪邊上,再增加一個平行的輪子,這個輪子通過傳動與前輪旋轉方向相反,旋轉速度相同,這樣從整體上說就抵消了前輪的陀螺效應。儘管這樣,這輛自行車,仍然能夠行駛自如沒有任何困難

圖6 駿斯的無陀螺效應的自行車

既然陀螺效應不是自行車穩定前行的主要因素。而且即使沒有駕駛,在一定速度之下自行車前行也是穩定的,於是就需要尋求新的使自行車穩定的因素。

圖7 普通自行車的構造

駿斯最後的結論,是基於我們平常的經驗。當我們將自行車直立時,自行車前輪是向前而沒有偏轉角的。如果我們讓自行車傾斜一個角度,相應地,自行車的前輪也就會隨之偏轉一個角度。這說明,前輪的中心高度是由自行車的傾斜角與前輪的偏轉角的函數。在自行車傾斜時,前輪會偏轉,以使前輪的重心(即前輪的輪心)取最低的位置。之所以能夠這樣,是和自行車構造中設計有一個「前輪尾跡」的長度有關。駿斯用計算機計算了前叉點(即過前輪中心水平線與前叉直線部分的延長線的交點)與自行車的傾斜角和前輪偏轉角的關係。他稱之為「駕駛幾何」(steering geometry)。有了這個結果,就能夠解釋自行車行駛的穩定性問題了。

原來當行駛的自行車有一個傾斜角時,自行車的前輪由於有「前輪尾跡」的緣故,會自動向傾斜的一側產生一個偏轉角,由於有這個偏轉角,自行車靠轉彎的離心力便會扶正。因之即使沒有人駕駛,在一定的速度之下,直行的自行車,運動也是穩定的。

駿斯還研究了前輪尾跡為負的情形。這種情形下,自行車是很難於駕駛的。因為當自行車傾斜時,它的自然狀態,是前輪向穩定行進所需要的反方向偏轉。由此他的結論是自行車的穩定性主要取決於「前輪尾跡」的長度,而陀螺效應只起很次要的作用。所以在設計自行車時,「前輪尾跡」的尺寸,是衡量自行車控制性能的一個很重要的數據。

圖8 前輪尾跡為負的情形

。。。。。。。重點來了。。。。。。。。。

至此,你也許認為關於自行車行駛的穩定性問題,應當可以塵埃落定了。其實,事情還在發展。到2011年,五位學者在《科學》雜誌上發表了一篇文章[4]。他們論證在既沒有陀螺效應也沒有前輪尾跡的條件下,自行車照樣可以行駛得很穩定。他們通過一個自行車的模擬品進行實驗(圖9A)。還是增加一個與前輪反轉的輔助輪子,以消除前輪的陀螺效應(圖9B)。前輪尾跡是一個很小的負值。這樣的「自行車」在無人操縱的條件下,照樣行駛得很穩定(圖9C)。他們並且對這個模型進行了理論探討,列出了方程組,並且討論了它的穩定行駛範圍。他們的研究說明,自行車雖然構造很簡單,但在一定的質量分布情形下,實際上是一種能夠自動控制其行駛穩定的交通工具。其原因既不是陀螺效應,也不是前輪尾跡

圖9 沒有陀螺效應和前輪尾跡的自行車模型

參考文獻

[1]F.J.W.Whipple,Thestability of the motion of bicycle, QuarterlyJournal of Pure and Applied Mathematics, 30,312(1899).

[2] Timoshenkoand Young, Advanced dynamics, McGraw-Hill Book Company, New York,1948

[3] Jones, David E. H. "Thestability of the bicycle" . Physics Today23 (4): 34–40.(1970).

[4] D. G. Kooijman, J. P.Meijaard, J. M. Papadopoulos, A. Ruina, and A. L. Schwab , A bicycle can be self-stable withoutgyroscopic or caster effects. Science332 (6027): 339–342. (April 15,2011).

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