20世紀(jì)，是物理學(xué)多產(chǎn)的一個(gè)世紀(jì)。
首先，愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論顛覆了牛頓的引力理論，他將引力視作為時(shí)空的扭曲、而不是某種力。接著，普朗克、薛定諤和海森堡等人發(fā)展了理解亞原子世界的量子力學(xué)。在20世紀(jì)中期時(shí)，物理學(xué)家深刻的意識(shí)到在原子的內(nèi)部還有兩種基本力——強(qiáng)核力和弱核力。而到了下半個(gè)世紀(jì)，物理學(xué)家則建立了描述宇宙中已知所有粒子和基本力的標(biāo)準(zhǔn)模型。
○ 物理學(xué)的六個(gè)原理、六個(gè)大問(wèn)題、及六個(gè)解決方案。詳見(jiàn)：《物理學(xué)的六個(gè)基本原理》、《面對(duì)這六個(gè)問(wèn)題，物理學(xué)家寢食難安》和《這六個(gè)物理學(xué)的前沿研究，哪個(gè)會(huì)叩響新物理的大門》。
但在這個(gè)新的世紀(jì)里，物理學(xué)家似乎舉步維艱。的確，這些年我們有一些非常重大的發(fā)現(xiàn)。例如，2012年科學(xué)家在大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)中找到了標(biāo)準(zhǔn)模型的最后一塊拼圖——希格斯玻色子；四年后，人類首次在引力波天文臺(tái)中直接探測(cè)到了引力波。盡管這都是非常偉大的成就，但值得注意——無(wú)論是希格斯玻色子還是引力波，都是基于上個(gè)世紀(jì)發(fā)展出的理論所預(yù)言的。而像弦理論那樣的新思想?yún)s始終沒(méi)有得到過(guò)任何驗(yàn)證。
○ 萬(wàn)物是由一維的弦構(gòu)成的嗎？推薦閱讀：《十個(gè)問(wèn)題，帶你認(rèn)識(shí)弦理論》
物理學(xué)家Neil Turok說(shuō)：“自1970年代后，所有的理論工作都還沒(méi)有產(chǎn)生一個(gè)成功的預(yù)言，這是很令人震驚的現(xiàn)狀?！?/span>
但這并不意味著物理學(xué)家沒(méi)有在埋頭苦思，事實(shí)上現(xiàn)在發(fā)表于期刊上的研究論文比以往任何時(shí)候都要多。但Turok表示，目前所有的研究并沒(méi)能真正的幫助我們更好地理解宇宙——至少不像上個(gè)世紀(jì)那些物理學(xué)家所做到的那樣。
他說(shuō)：“現(xiàn)如今，物理學(xué)家撰寫許多的論文、建立許多的理論模型、舉辦許多的研討會(huì)議、相互引用彼此的研究成果——我們擁有了好的科學(xué)所需要的一切。但我認(rèn)為，一個(gè)好的物理理論就是要能成功地作出預(yù)言，而這正是目前所缺乏的?！?/span>
一些最被寄予厚望的實(shí)驗(yàn)也沒(méi)有找到任何發(fā)現(xiàn)。以位于瑞士地底下的巨大加速器——大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）為例。在它找到希格斯玻色子后，物理學(xué)家希望LHC也能夠迅速找證據(jù)，來(lái)證明預(yù)言了一系列新的、更重的粒子的超對(duì)稱理論。但卻仍未取得任何進(jìn)展。
○ 左邊為標(biāo)準(zhǔn)模型粒子，右邊為超對(duì)稱粒子。| 圖片來(lái)源：DESY
同樣地，在尋找暗物質(zhì)（一種占據(jù)了宇宙大部分質(zhì)量卻不可見(jiàn)的物質(zhì)）的道路上，我們也毫無(wú)收獲。世界上一些著名的實(shí)驗(yàn)，比如LUX實(shí)驗(yàn)、XENON1T實(shí)驗(yàn)、以及中國(guó)的熊貓計(jì)劃等等，都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何暗物質(zhì)的蹤跡。
此外，一直是萬(wàn)有理論最佳候選的弦理論如果一直拒絕實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，那么像多重宇宙這樣的概念對(duì)于一些科學(xué)家而言就像是科幻小說(shuō)，而不是對(duì)現(xiàn)實(shí)的描述。
○ 我們的宇宙只是多重宇宙中的其中一個(gè)？詳見(jiàn)：《真的有另一個(gè)“你”，生活在另一個(gè)宇宙嗎？》| 圖片來(lái)源：Symmetrymagazine
物理學(xué)家Sabine Hossenfelder表示，如果某些東西存在、而我們卻無(wú)法觀測(cè)到它，那這意味著什么？這一問(wèn)題似乎屬于哲學(xué)范疇的討論。人們可以選擇相信多重宇宙，但它并非科學(xué)。
在Hossenfelder的最新著作中，她認(rèn)為今天的許多物理學(xué)家都因數(shù)學(xué)而步入歧途，他們被“美麗”或“優(yōu)雅”的方程所誘惑，與真實(shí)的世界斷了聯(lián)系。她寫道：“我無(wú)法相信這個(gè)曾經(jīng)備受尊敬的職業(yè)現(xiàn)在成了什么樣，過(guò)去的理論物理學(xué)家能解釋觀察到的現(xiàn)象。而現(xiàn)在他們?cè)噲D解釋的卻變成了‘他們無(wú)法對(duì)某些未被觀察到的事物作出解釋的原因’。他們甚至都不擅長(zhǎng)這一點(diǎn)?！?/span>
伽利略是第一個(gè)詳細(xì)地描述了數(shù)學(xué)與真實(shí)世界之間的聯(lián)系的科學(xué)家，的確，今天我們所看到的所有成功的物理理論都是由數(shù)學(xué)描述的。但是，也有一些偉大的思想家被數(shù)學(xué)帶跑偏的例子。
○ 物理領(lǐng)域的重大突破有時(shí)需要數(shù)學(xué)的協(xié)助，反之亦然。詳見(jiàn)：《物理和數(shù)學(xué)的共同演化》
○ 物理領(lǐng)域的重大突破有時(shí)需要數(shù)學(xué)的協(xié)助，反之亦然。詳見(jiàn)：《物理和數(shù)學(xué)的共同演化》| 圖片來(lái)源：symmetrymagazine
聯(lián)系客服
