現(xiàn)在在網(wǎng)上,尤其是貼吧,論壇,自媒體等等,總有人發(fā)表這樣的觀點(diǎn):自從相對(duì)論和量子力學(xué)之后,現(xiàn)代科學(xué)停滯不前了100多年。那這樣的論斷真的合理么?實(shí)際上,并非如此,如今的科學(xué)發(fā)展異乎尋常地快。口說無憑,我們可以來簡單地回顧一下,現(xiàn)代科學(xué)的歷史。
如果我們要為現(xiàn)代科學(xué)找一個(gè)奇點(diǎn),很多人會(huì)選擇哥白尼,也有人會(huì)選擇伽利略。但我相信,更多的人會(huì)選擇牛頓,這是因?yàn)榕nD力學(xué),以及他的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》可以說是拉開了現(xiàn)代科學(xué)的序幕。
1666年,被認(rèn)為是牛頓的奇跡年。他在這一年為了躲避瘟疫到了鄉(xiāng)下,然后在這段時(shí)間里,他一個(gè)人獨(dú)立發(fā)明了微積分,搞定了光分解的實(shí)驗(yàn)分析,并且開始開始思考萬有引力定律。也就是說,在這一年,他就為數(shù)學(xué)、力學(xué)和光學(xué)未來的發(fā)展奠定了重要的基礎(chǔ)。說實(shí)在的,任何一個(gè)人在自己的一生當(dāng)中完成其中的某一項(xiàng),都會(huì)名垂千古。所以,牛頓的奇跡年簡直是相當(dāng)驚人。而他在1687年發(fā)表的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》中,也正式把萬有引力定律提了出來,不過,他早就做出這個(gè)成果,只是一直藏著掖著而已。
因此,科學(xué)發(fā)展的第一座高峰,實(shí)際上發(fā)生在1666-1687年之間。
在牛頓之后,做出能夠與牛頓比肩的科學(xué)家是麥克斯韋。
如果說牛頓統(tǒng)一了天上和地上的物理學(xué),那麥克斯韋統(tǒng)一了電和磁,并且預(yù)言了電磁波的存在。
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1873年,麥克斯韋發(fā)表了《論電和磁》,并且提出了麥克斯韋方程。
在科學(xué)史上,《論電和磁》是一部可以和《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》相匹敵的物理學(xué)經(jīng)典,這也是科學(xué)史上的第二座高峰。
而如果我們計(jì)算一下,牛頓到麥克斯韋之間的時(shí)間就會(huì)發(fā)現(xiàn),兩個(gè)人的活躍在科學(xué)界相差了200年。所以說,量子力學(xué)距離我們不到80年,跟牛頓力學(xué)和麥克斯韋理論之間的時(shí)間比起來真的不算什么。
而自從麥克斯韋理論發(fā)表之后,科學(xué)界就蒙上了一層陰影,這是因?yàn)辂溈怂鬼f理論和牛頓力學(xué)是有矛盾,這個(gè)矛盾就出現(xiàn)在光速上。
除此之外,工程問題上,著名的“黑體輻射”問題,也一直讓科學(xué)家摸不著頭腦。于是,這兩個(gè)問題被認(rèn)為是物理學(xué)大廈上的兩朵烏云。
而這兩朵烏云,一朵引發(fā)了愛因斯坦的相對(duì)論,而另外一朵引發(fā)了量子力學(xué)。相對(duì)論幾乎是愛因斯坦一個(gè)人獨(dú)立完成的,時(shí)間是1900~1920年之間。而量子力學(xué)則是一群科學(xué)家共同努力的結(jié)果,持續(xù)時(shí)間也很長,大概從1900到1930年,才基本奠定了基礎(chǔ)。
而量子力學(xué)的落成距離麥克斯韋發(fā)表《論電和磁》,大概是是50年的時(shí)間。
不過,這里我們知道的是,量子力學(xué)和相對(duì)論的發(fā)展非常依賴觀測技術(shù)的發(fā)展,這段時(shí)間,以湯姆遜和盧瑟福為首的一群物理學(xué)家,先是搞出了可以研究微觀的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,尤其是盧瑟福的α散射實(shí)驗(yàn),一步步解開了微觀世界的面紗,后來的大型粒子對(duì)撞機(jī)說白了還是在用這個(gè)原理。
當(dāng)然,還有威爾遜云室等等。其中也不乏貝克勒爾,居里夫婦這樣的大神級(jí)實(shí)驗(yàn)科學(xué)家。
所以,實(shí)際上觀測技術(shù)是推動(dòng)科學(xué)發(fā)展的原動(dòng)力。
而相對(duì)論和量子力學(xué)也被認(rèn)為是科學(xué)史上的第三座高峰。
科學(xué)的第四座高峰是粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型,這個(gè)理論是基于量子力學(xué)和狹義相對(duì)論基礎(chǔ)之上的。它大概是1950年開始,許多科學(xué)家和實(shí)驗(yàn)室陸陸續(xù)續(xù)開始投入相關(guān)的研究。在20世紀(jì),科學(xué)家找到了100多種粒子,但是這些粒子是什么,科學(xué)家是一頭霧水。后來,他們發(fā)現(xiàn),這些粒子是可以進(jìn)行分類的,一類被稱為費(fèi)米子,它們是構(gòu)成物質(zhì)的最小單位,另外一類是玻色子,這類是傳遞相互作用的。
而粒子物理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型得以建立依靠的是一群杰出的物理學(xué)家,其中包括楊振寧、溫伯格、希格斯、費(fèi)曼、蓋爾曼等數(shù)百位理論物理學(xué)家的努力。但僅僅靠他們是不夠的,還需要大量的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家的加入,以及世界各地的對(duì)撞機(jī)。
直到2012年,希格斯玻色子被找到,這個(gè)模型才告一段落,但是它還有很多遺留問題無法解決。
可以說,隨著科學(xué)的發(fā)展,不僅僅是理論物理學(xué)家需要開腦洞,觀測手段也越來越重要了,如果沒有LHC對(duì)設(shè)備進(jìn)行升級(jí),我們根本無法觀測到希格斯玻色子。同樣的,相對(duì)論預(yù)言的引力波之所以當(dāng)時(shí)觀測不到,也是在于觀測技術(shù)。
早期的理論物理學(xué)家實(shí)際上要比現(xiàn)在的理論物理學(xué)家幸福得多,因?yàn)樗麄円枋龅氖澜?,基本用簡單的?shí)驗(yàn)設(shè)備就可以實(shí)現(xiàn),甚至有時(shí)候用肉眼就能看到。而現(xiàn)在的科學(xué)發(fā)展在極大和極小兩個(gè)尺度,都是需要千億的實(shí)驗(yàn)設(shè)備才能夠捕捉到一點(diǎn)點(diǎn)信息,而理論物理學(xué)家正是要利用這一點(diǎn)點(diǎn)信息去撬動(dòng)整個(gè)理論,這個(gè)難度可想而知。
粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型的階段性落成就是在我們這個(gè)時(shí)代,即使稍微好找一點(diǎn)的中微子也是在新千年才找到的。
除了粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型之外,超弦理論也早早被提出,但受限于觀測技術(shù),以至于我們無法了解這個(gè)理論是不是靠譜。粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型的開始建立也僅僅距離量子力學(xué)30年的時(shí)間。所以,科學(xué)的發(fā)展其實(shí)沒有減緩,只是難度和強(qiáng)度加大了,導(dǎo)致我們更需要依賴實(shí)驗(yàn)設(shè)備,但是即使這樣,科學(xué)家在提出新理論的速度也一點(diǎn)沒有放緩。
因此,我覺得科學(xué)并沒有停滯,反倒是加快了。
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