为什么物理学近百年都没有重大突破了?

一、西方的哲学框架失效

自然规律是确定的,永恒的,不变的。

这意味着,从宏观看,世界是确定的;从微观看,世界是不确定的。两者是辩证统一的。

比如,站在竞争的视角(局中),任何企业都无法确定撼动微信的垄断地位。但如果站在用户的视角(局外),全体用户只需汇聚到一个自己的新社交平台,就可以确定性地让微信的垄断被终结。两个视角,看到两个截然相反的结果:微观,在局中,不确定;宏观,在局外,确定

再比如,站在争夺霸权的视角,任何国家都无法确定性撼动美国的霸权。但如果站在民主与合作的视角,全世界消费者联合起来,用未来消费的独享权招标,将可以确定性的整合市场中最优的技术和企业,人类会自然构筑利益和命运的共同体,美国的霸权会被确定性的终结。

在哲学上,宏观确定(上帝不掷骰子)和微观自由(测不准)是辩证统一的。但爱因斯坦和波尔却都是形而上学的世界观,他们认为:要么万事万物是确定的、能测准的;要么万事万物是不确定的、不能测准的。在他们的底层思维框架内,宏观确定微观不确定是不能兼容的。这也是今天中国很多科普工作者所犯的致命错误,更是今天整个人类社会矛盾日益尖锐的根源。

在我上面列举的两个对比模型中,宏观确定方向、合作方向是每个人思考的禁区。想一下,为什么每个人都知道用户的流量是资本、客户是上帝,但却没有人思考通过合作的方式,构筑稳定的、共享的、真正普惠的网络体系呢?答案很明显,每个人都在一个竞争市场之中,都只能安装一套竞争程序,这套竞争程序刚好与合作的程序相反。也就是说:自然规律是确定的、永恒的、不变的。但它却存在正反两个方向,在非互联网时代,每个人安装的程序都是同向的、竞争程序,都会把人性定义为单一属性,要么是自私,要么是无私。

自然科学是否受这种思路的影响呢?

答案是必然!因此,物理学也必然会受到这种单一思路的影响,而不能进入另外一半的思维入口。这就是现代物理学不能再有重大突破的根源。

二、逆向思维入口

1、E=MC^2,质量与能量只能相互转化,而不能被消灭。物质不灭,意味着不增不减。不增不减意味着无论宇宙物质总量多么庞大,都应该是一个常数

2、宇宙物质总量是常数,自然规律也是确定的,意味着:宏观是确定的,上帝不掷骰子。

3、宇宙物质总量是常数,宇宙运行的成本始终为零。或者说宇宙运行的能耗始终为零。因此,我们可以得出一个一般规律,即宇宙内所有的物质存在都要遵循最低成本(能耗)原则。

4、人类社会也是宇宙存在,也要遵循最低成本原则。依据这个原则,观察人类社会,我们会清晰地看到市场“无形的手”,消费者对优质低价的需求具有一致性,这会让每个行业都向不断降低运行成本的方向发展,这是技术进步的动力,也是每个行业走向自动化、智能化的推动力。但请注意,这种先投资后选择的机制本身必然具有盲目性和重复性,这不符合最低成本原则,而一旦人类社会不遵循最低成本原则,人类社会就必然没有存在的稳定性,这是债务危机、环境危机和战争冲突越演越烈的根源,也是工业社会矛盾冲突无法避免的根源。如何让人类社会重拾稳定性呢?答案是我们要启动自然律的另一套合作程序,通过消费者所有制把消费者变成利益共同体,给“消费”和“技术”装上眼睛,让最优技术先在云端组合,随后再实施。这就可以避免实体世界的重复建设与浪费,使社会生产的成本降至最低。从这个逆向的思考入口出发,消费者变成了利益和命运的共同体,对市场负责,我们会发现:一系列的截然相反。原有不可调和的矛盾都会轻松化解,人类社会将可以确定性地进入美好的未来。

三、东方自然哲学与西方自然科学结合

一阴一阳谓之道。

所有物质包含的能量和质量各占50%。我们的基础速度也是光速,否则,我们怎么从大爆炸的起点到达现在的位置呢?光是脱离我们所在的惯性系,相对我们的速度是光速。光也包含50%的能量和质量,光的质量存储在时间世界(测不到),光的能量存储在空间世界。质量的本质是物质之间产生的相互关系。因此,我们观察(控制)光,它就是粒子,表现质量属性;我们不观察光,它就处于我们失去控制的状态,它就是波,表现为能量属性(被我们以外的惯性系控制)。

天之道与人之道相反

我们所在的惯性系和我们以外的惯性系属性相反。我们惯性系的能量(质量),是我们以外惯性系的质量(能量)。我们惯性系的质量(能量),是我们惯性系以外的能量(质量)。质量与能量是相对的,自私和无私也是相对的。自然界的宏观逻辑是互补和合作,自然界的微观逻辑是弱肉强食、丛林法则。人类社会的宏观逻辑也是互补与合作,人类社会的微观逻辑同样是成王败寇。举例来说:我们描述的资本是嗜血的,是不断制造经济危机和灾难的,但客观上,如果没有经济危机和灾难,资本可以在一个地区安详太平,那么,根本就不会有产业迁移,也就不会有技术的全球化,更不会有技术造福人类。因此,从宏观上看,资本虽然主观上不想帮助落后地区,但客观上却比主动想帮助落后地区的效率更高。

从微观上看,墨菲定律始终有效。

从宏观上看,一个地区实现工业化,所有地区都会实现工业化;一个行业实现机械化,所有行业都会实现机械化;一个行业实现自动化,所有行业都会实现自动化;一个行业实现智能化,所有行业都会实现智能化。宏观上是确定的。从确定性的未来,反推现在应该怎么做,你会发现智能化只能匹配公有制,才能保持经济的循环,而纯粹的公有制,意味着与历史的割裂,会造成系统性的冲突。思路妥协的结果是消费者控股百分之八十,生产者持股百分之二十。站在局中,很多人感觉是消费者占了便宜,但跳出局中,从局外看,你会发现:消费者所有制会给消费和技术装上眼睛,调动每个人来参与创新,来配置市场资源,来消灭一切重复建设与浪费,来节能减排,其创造的价值远远超出其索取的价值。

时间和空间等价

最短距离,最短时间和最低能耗,三者重合。

如何使到达未来的时间最短呢?

每个人按照最低成本原则计算出的结果具有一致性,这是未来互信和合作的基础,也是商业真正实现民主的基础。换言之,只有人人可以通过计算知道未来各个行业应该是什么样的,才能使人类摆脱领导的领导,也才能使社会生产真正走向科学化。

综上,现代物理的突破机会在东方,因为东方人的哲学体系与西方人不同。今天的问题是:东方人丢了自己的东西,盲目崇拜西方,包括底层思路、哲学、世界观和意识形态。

物理学的上一次突破是19世纪末到20世纪初的事了,相对论和量子力学一起为现代物理学奠定了基础,也让人类社会发生了翻天覆地的变化


现如今相对论和量子力学诞生已经一个多世纪了,物理学却再也没有出现过类似相对论和量子力学这样“颠覆”的理论或者说突破,不少人因此想到了《三体》中的智子锁死人类科学的故事。

实际上物理学近百年没有重大突破是正常现象,人们往往只记得颠覆性的相对论和量子力学,而忽略了它们诞生前的理论积累。人类科学只是看起来爆炸式增长而已,实际上每次技术爆炸都依赖于前面几百年的科学理论和技术积累。

以牛顿和伽利略为代表的古典物理学与爱因斯和普朗克代表的现代物理学前后相隔了两个多世纪,物理学家们用了两个多世纪的时间才从古典物理学突破到现代物理学,而现代物理学到现在也才一个多世纪,相对论和量子力学都还没有完全从理论转化为技术。

物理学的每次突破都会给人类带来新的巨大变化,伽利略和牛顿为后来的工业革命奠定了基础,爱因斯坦和普朗克为现代科技奠定了基础,但我们现在的航天领域还在用着笨重的化学动力火箭,可控核聚变和量子计算机也都还在实验阶段。

保守估计物理学的下次突破会在本世纪末到下个世纪初发生,在那之前物理学家们会不断进行小的突破和研究,直到爱因斯坦式的天才再次横空出世。

如果非要说物理已经近百年都没有重大突破了,那么原因只有一个!

就是数学已经近百年没有重大突破了!

我们都知道,自从牛顿彻底把微积分引入到物理领域里开始,很多物理学家就都有了一个习惯,就是把所有的数学成果都要找到现实中的物理现象与之对应。

也正是因此,后来演化出了一个学科一门课程叫“数学物理学”。

那么我们再来说说为什么近百年来数学领域没有重大突破呢?说这句话的时候大概很多数学专业各个方向的学生和学者们肯定要喷我了,谁说数学领域近百年没有重大突破,广大从事专项研究的人呕心沥血,不断的在攻克难题。

这其实就恰恰说明了问题,大部分人并不了解现代数学和物理学已经发展到了什么地步,很多人认为高数就是很难得数学了,毕竟大部分人高考数学连140分都考不到,更听不得别人说高考数学简单。那么今天要告诉大家一个可怕的事实,现代数学已经发展到了普通人连想都无法想象的地步。以至于复杂程度已经到了即便同样是从事数学研究的学者,因为方向不同,完全理解不了其它方向上的内容,同样的数学博士,很可能拿着其它方向数学的文献,跟看天书一样。

我们常说牛顿和爱因斯坦是天才,是因为这两个人在自己的时期像开了天眼一样在数学和物理领域驰骋。在牛顿的时代里,他是先有对物理的直观,然后发展出研究这个物理现象所需要的数学,比如微积分、统计力学等;而更变态的爱因斯坦则与之相反,是看到一些数学家玩儿出来的抽象东西,这些东西本来看似与现实世界没有任何关联,却在这一时期生生的被引入了物理学,比如微分流形,群论等。

如果说牛顿是站在了伽利略的肩膀上,那么现在,我们是站在无数巨人的肩膀上,但这个肩膀不好站啊,因为前人的理论已经非常艰深,导致现代数学研究是一项非常辛苦的工作,因为大部分从事相关研究的人首先要了解、看懂、学会、理解自己所在研究方向的所有理论知识,而这,很可能就已经耗尽了一个现代数学家的大半生。如果非要有个具体的说明,那么就是大学生能接触到的近现代数学是概率论,而概率论是19世纪的产物,高中生学的数学,不过是几百年前的知识。所以新的突破才如此困难,新的成果才难以获得,以至于物理学非常难以突破。

杨振宁曾说过一句话“现代数学的书可以分成两种,一种是看了一页看不下去的,另一种是看了一行就看不下去的”。这也客观反映了现代数学的复杂性和有多么难以理解。

如果你还要问到底有多复杂,送你们个拉格朗日量公式体会一下!

我是学理论物理的,专攻量子场论与粒子物理。”近百年来物理学没有重大突破”实在是无知!从理论角度而言:上世纪七十年代,以规范场为核心的”标准模型”的创建可谓理论之集大成。之后理论的重点集中在如何统一广义相对论与量子场论,从而创建量子引力理论,也被称为”万有理论TOE”。虽然超弦、M理论、圈量子引力都有了很大的发展,但难称突破;从实验角度而言:中子星、黑洞、夸克、暗能量、上帝粒子、引力波等的发现堪称重大突破。目前确实理论大大超前了,而实验检验的滞后严重影响了物理学的基础性突破。这才是事实!

有兴趣者可拜读L.斯莫林教授所著《物理学的困感》,有详细的论述,够顶级!

希望今后不要再提问这些缺乏基本科学常识的无知问题。实在今人啼笑皆非!

答:近一百年来,科学技术取得了飞速发展,物理学的各个分支,也获得了瞩目的成就;但是我们仔细思考会发现,自从上世纪初的物理学革命以来,我们的基础物理学并没有取得重大突破。


在上世纪,量子力学和相对论的出现,对经典物理学进行了一次革命,但是这次革命是不彻底的,直到一百年后的今年,还留下很多问题有待解决。

在微观领域,量子力学能解释部分超导现象,标准模型基本完成了粒子物理的统一,杨-米尔斯理论统一了强力、弱力和电磁力。

在宏观方面,广义相对论预言了黑洞、中子星等等极端天体,宇宙大爆炸理论建立起了宇宙演化的模型,恒星形成与演化的理论能很好地描述恒星的起源和演化过程。

如此辉煌的成就确实让人感到欣慰,但是我们来看这些理论的基础,都是建立在相对论和量子力学之上的,比如标准模型属于量子场论的范畴,而量子场论本身就是量子力学的延伸。


从本质上说,近一百年来,我们的基础物理学没有取得任何实质性的突破,科技的发展都是建立在一百年前的基础理论之上,而物理学各领域的进步,全是对之前基础物理学的完善和补充。

又比如在科学技术中,现在的航天推进器,本质上还是二战时期,德国科学家冯 · 布劳恩发明的V2火箭的改进;计算机的本质,还是上世纪三十年代数学家图灵设计的图灵机;能量的获取,还主要靠化石燃料。


如果相对论和量子力学是完备,我们有理由相信物理学的终极基础理论已经建成,但是科学家很早就发现,相对论和量子力学的不可能全是完备的,基础物理学肯定还存在更深刻的理论未被发现。

其实科学上已经发现一些现象与现有理论不相符,比如现代科学的两朵乌云——暗能量和暗物质,就无法得到合理的解释;而第二类超导体的存在,也没有理论能够进行解释;黑洞奇点问题,让相对论和量子力学的冲突无法调和。


这一切都暗示着,现有物理学的基础还不完备,虽然也有一些理论试图解决这一问题,比如超弦理论、圈量子引力论等等,但是还没有达到对现有基础物理学进行革命的层面,或许下一次基础物理学革命,就发生在这个世纪之内。

从一些比较前沿的理论来看,下一次基础物理学革命,有可能颠覆我们对宇宙维度的认知;因为有些理论预见,我们的宇宙维度,可能不止“三维空间+一维时间”。


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如果物理学在最近一百年内有重大突破才是神奇的事。

纵观物理学史,有两次巅峰时期,一次是以伽利略和牛顿为代表的近代科学启蒙,大约时间在17到18世纪。

第二次是以爱因斯坦和普朗克为首的现代物理学崛起。

前后两次物理学巅峰时期相差200多年。那么按理来说,下一次物理学革命应该在本世纪末或者下世纪初才会出现。

其实牛顿时期的物理学才刚刚起步,研究的对象都是最普遍的自然现象,比如时空,力学现象等规律。而第二次物理学革命只是对第一次物理学革命的扩充和完善。

我们知道经典力学研究的是正常物质现象中的宏观,低速规律。到了20世纪,人类才有了更先进的手段了解高速和微观世界。可这时候人们发现:牛顿的力学并不管用了。

于是相对论和量子力学孕育而生,前者补充了经典力学在高速,强引力场下的缺失,而后者填补经典力学在次原子世界的空白。

可以说,18世界的经典物理和20世纪的现代物理已经把物质世界的方方面面涉及到位了。

所以下一次物理学革命不太可能在正常物质世界中爆发了。

而除了正常物质,宇宙中极有可能存在着大量的暗物质和暗能量。它们甚至占据了宇宙总质能的95%。而我们除了知道暗物质参与引力作用,暗能量加速了宇宙膨胀,其余的相关知识则一概不知。暗物质和暗能量的规律很有可能比正常物质还多得多。

所以下一次物理学很可能是关于暗物质和暗能量的突破

可目前为止,我们观测它们的手段仅仅只能依靠引力,甚至都不能完全确定它们的存在。我们面对着占宇宙总质能95%以上的暗世界,只能望洋兴叹,毕竟我们可利用的工具太少了。

所以要更深入地了解暗物质和暗能量,我们需要突破引力,寻找到更多的观测手段。可目前看来还没有任何希望。所以物理学目前就僵持在这里了。最近20年是很难爆发第三次物理学革命了。

科学的发展不算慢

其实我们可以数一数,在整个人类文明史,物理学的重大突破一共有多少次?坦白地说,一共2次。

  • 第一次是由牛顿提出的牛顿三大定律和万有引力定律。时间是在17世纪最后的30年。

  • 第二次其实有两大理论,分别是爱因斯坦提出的相对论,以及一群杰出的科学家提出并逐渐完善的量子力学。时间是在20世纪的前30年。

两次的相距了250年左右,如果按等差数列来看待这件事情,那下一次物理学的重大突破应该23世纪的中间,也就是共2250年左右,是130年后的事情了,这里还没有把难度算进去,其实物理学越往后发展,越是艰深难懂。现在的物理学家之间都常常互相听不懂对方在研究啥。如果把这个因素考虑,这个时间应该再往后推一推。

所以,我们才距离上一次物理学的黄年代100年左右的时间,这要求未免有点太高。

物理学的发展

其次,物理学的发展是非常借助于仪器的。牛顿的理论能很好地解释宏观低速世界的情况,但是到了大尺度(速度快,引力大)的情况就会出现很大的误差,相对论很好地弥补了这一点。同样的,在小尺度上(尤其是在亚原子级别),牛顿力学也不再适用了,这时候就需要量子力学。而为什么没有一开始就出现相对论或者量子力学?

其实,就是因为观测手段的原因,宏观低速的世界,我们依靠简单的工具配合肉眼就能完成。而大尺度和小尺度,我们都需要依靠非常精密的观测仪器。

是什么阻挡了科学的重大突破?

而我们现在仪器所能观测到的尺度,理论都能解释地非常完美,也就是误差极其小。所以,局限了现代物理学发展的是观测仪器,而非是人类的智力。

当我们拥有更强的观测手段,我们能看到更大尺度和更小尺度,并且旧的理论在该尺度下误差很大时,理论物理学家就会构想新的理论,解释新的误差问题。相对论和量子力学就是因为这么多来的。

这也是为什么,科学家对于观测到引力波,暗物质,暗能量,黑洞极其感兴趣,甚至像中国,美国,欧洲这些地方都要把钱砸在这些方面的原因。因为对于这些的观测,很有可能可以做出重大的突破。

岂止是物理学,航天、化学、材料学、金属学、天文学、医学、……哪一门学科,有重大突破了,显然,二战结束以后,各类学科,别说重大突破了,连小的突破,也没有发现。

我就举两个例子:

第一,纳米技术,也是二战前提出,并开始研究的,亲,那是1945年,现在是2019年,整整74年过去了,没有任何进展和军用、民用。

第二,医学技术,客观的讲,现在的医学用药和手术、检查治疗,只是更熟练了,药品种类更多了,但重大的药物发明和技术发明,并没有存在。

只是,更熟练了,所以能救活的人更多了,死亡率更低了。

然后,并没有什么特效药和颠覆性的技术。不能治的病,还是不能治。试管婴儿,也是二战前发明的,现在,只是更熟练了。

这种现象,广泛存在于人类所有的学科中。

真的,有的时候,不由得怀疑,人类是不是就像刘慈欣小说《三体》中一样,科技研发,被更高等的文明给锁死了。

你别说,真有可能是这样。或许,只有时间来证明了。

1. 【已经没有好摘的果子】物理学上低矮的果实已经摘完了。

2. 【数学的止步不前】物理学越来越抽象,越来越依赖于数学,而数学近百年没有巨大进步,基本上在解决前人留下来的难题。

3. 【智商的天花板】人脑的神经元有限,造成智商是有限的,有限的智商只能理解和创造有限的知识。人类的智商为科学发展设定了天花板,现代科学发展到今天已逼近人类智商的上限。

物理学最近给人的印象就是比较停滞,都还在吃量子力学和相对论的老本。

其实物理学的发展一直在进行和积累,重大突破也很多,只是还没有积累到百年前从经典物理学到现代物理学的巨变。

一方面,时间和研究的积累还不够,

从牛顿,麦克斯韦等建立经典物理学,再到爱因斯坦等建立现代物理学,中间也经过了数百年的历史。而从量子力学和相对论的提出距今才百年时间,人们还处在对现代物理学的完善阶段。而且从上世纪中叶,人们更多发展的是对现代物理学的应用,从量子力学发展到固体物理,再到半导体物理,才有了我们的光电通讯和网络社会。

另一方面,人类对世界和物理现象的认识难度越来越大,

就像一颗树上的果子,下面容易够到的,早就被采摘光了,想采到更高更大的果实,就需要梯子了。从人类对物质结构看起,在百年前,随着现代物理学的进展,人们发现了电子,中子,质子,从而建立了原子结构,那时人们思考是“为什么电子不能跑到原子核内”。而随后对原子核物理进行研究,通过各种高能物理的研究,人们思考的是“夸克禁闭”这样的难题。

而基本的粒子还能不能分,是由什么组成的,这些都需要建立大型强子对撞机等手段来进行研究。而最近人类对暗能量和暗物质的研究,也有了新的进展,未来新的物理学革命能否到来,就看这些方面的突破了。

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