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回顧:100多年過去,為什麽比肩愛因斯坦的科學家,還沒有出現?

2024-04-28科學

人類的 物理學 停滯不前了嗎?

有人認為是,因為從 1905年愛因斯坦的狹義相對論 算起,再也沒有另一個可以 與愛因斯坦相媲美的物理學家 出現。

然而有人卻認為, 理論科學的發展 是需要 時間 的, 100年 的時間 太短 了。

人類最偉大的科學家愛因斯坦

那麽我們應該怎樣看待當今 物理學 「青黃不接」 的情況呢?想要解答這個疑問,我們就必須弄明白以下問題:

物理學誕生至今 有多少年 了? 如何劃分 物理時代?愛因斯坦對物理學來說 意味著什麽 ?未來的物理學又將 往何處發展

看完之後,也許就能明白,為什麽都過了 100多年 ,還沒有出現 比肩愛因斯坦的科學家

物理學巨人的正確思想推動人類科學技術的發展

物理學誕生至今有多少年了?

說出來你可能不信, 物理 是一個 歷史久遠的學科 ,它的誕生要追溯到 古希臘時期

大家耳熟能詳的 亞里士多德、阿基米德等 人,就是那個時代 最偉大的物理學家

然而我們翻開史書又會發現,亞里士多德和阿基米德等人還 身兼數職 ,他們還有 哲學家、思想家 的身份。

「給我一個支點,我就能撬起整個地球」

這就不得不提到 物理學的前身 古希臘時期的 哲學

那個年代物理還沒有被 正式劃分 出來,因此這個時期的一些理論有很大的 局限性

比如亞里士多德認為 物體的運動 必須有 來維持, 力消失運動也會停止

此外他還有 「質素越大,下落速度就越快」 這種理論,並且亞里士多德也沒辦法進行 實驗驗證 ,那個時候的物理帶有很濃重的 唯心主義

亞里士多德:古希臘著名思想家

物理學 脫胎於 古希臘哲學 的,是 伽利略的 披薩斜塔實驗

伽利略用 一顆釘子和一根羽毛 證明了 物體下落的速度 質素 沒有任何關系,從而挑戰了亞里士多德長達 2000年 權威

之後 牛頓 更是發現了 力學中的奧秘 ,更 系統性 地建立了 屬於物理的框架結構

至此 真正的物理學 才開始出現於人類的歷史中,並將在隨後的 300多年 裏發揚光大。

伽利略的披薩斜塔小球實驗

1905年 ,被稱為 物理年 ,這一年 愛因斯坦 發表了 狹義相對論 ,標誌著物理正式進入一個 新的時代 ,他的相對論和 普朗克的量子力學 ,共同構建起了 現代物理的框架

至此,人類的物理歷史被分為了 三段

狹義相對論:平直時空理論

物理學的歷史階段如何劃分?

第一段時期被稱為 經驗物理 ,指古希臘到伽利略、牛頓之前這段時間,跨度足足有 2000年

這一階段的物理, 沒有理論依據 ,完全憑借 人的觀察和生活的經驗 而發。代表人物:亞里士多德、阿基米德。

阿基米德:古希臘哲學家、數學家、物理學家

第二段時期被稱為 經典物理 ,時間是伽利略、牛頓時代到20世紀初期。

這一階段,物理開始 系統化 ,可以說宏觀世界的 各種現象 幾乎都被物理學家們總結了出來, 聲、光、熱、力、電 這五個大板塊占據了物理學的大部份江山。

代表物理學家:伽利略、牛頓。

牛頓第二運動定律非線性擬合圖

第三段時期被稱為 現代物理 ,由 量子物理和相對論 構成,以19世紀末20世紀初的 量子物理 為開端,一直到我們今天。

從這一階段開始,物理 從宏觀到了微觀 ,量子物理的理論也 顛覆了 一部份經典物理。

代表人物:普朗克、愛因斯坦。

量子物理包括兩個部份:量子力學與量子場論

從這段歷史中我們可以看出,物理每個階段的發展都需要 很長的時間 ,尤其是 從經驗物理到經典物理階段 ,物理學家們花了 2000多年 的時間去打破之前 禁錮的枷鎖

物理學巨匠也不是 每年都有 ,從亞里士多德到伽利略,從牛頓到愛因斯坦,這中間的間隔也 非常長

這個時候再回過頭來看看愛因斯坦之後的 100年 ,是不是覺得這似乎 也沒有過多久

並非每一代人都會如此 幸運 ,見證一個 物理大師 的誕生,見證一個 新物理理論

我們這一代無法見到一個 超越愛因斯坦的物理學家 ,再正常不過了,所以沒有必要傷感 物理到達了盡頭

畢竟,歷史上的物理學家 也有過這樣的想法 20世紀 的時候,他們認為物理學的發展已經到了 極限

愛因斯坦開創了現代科學技術新紀元

物理學曾經陷入過什麽誤區?

1900年 ,著名 物理學家威廉·湯姆森 ,也就是 熱學之父克耳文公爵 ,在發表跨年演講的時候說到物理學系統已經 非常完善 ,這就像是蓋樓,物理的大廈 已經完工 ,之後的物理學家們只需要 入住裝修

就連當時的 普朗克 想要學習物理,他的老師都勸他 三思 ,因為在老師看來,學物理已經 沒有「前途」 了。

其實這並不是克耳文等人 目光短淺 ,而是他所指的物理,是 經典物理 ,在他們那個時候看來, 宏觀物理 能夠研究的,都 研究得差不多了 ,已經沒有什麽 新的領域 再可以 拓展

威廉·湯姆森:英國的數學物理學家、工程師

而且物理學家們也發現,在 宏觀物理 的上空盤踞著兩朵 烏雲 ,用現有的物理知識 無法解釋

這便是歷史上著名的 物理界烏雲 以太學說的矛盾與紫外災難

克耳文以及當時的物理學家們不會知道,這兩朵烏雲正在醞釀一場 巨大的「暴風雨」

這場「暴風雨」催生了 現代物理 ,它對經典物理的很多地方發出了 挑戰

經典物理又稱 宏觀物理 ,在它的體系裏面, 時間是時間,空間是空間 ,但在 相對論 裏面,誕生了 時空 這一理論,從此 時間與運動 之間有了 關聯 ,時間與空間是兩個可以 相互影響的範疇

相對論的概念示意圖

再比如,在經典物理中,物體的狀態是 既定 的,不可能存在 模棱兩可的形態

可是在 量子物理 中,就會存在 兩種甚至多種 不確定狀態。

現代物理的誕生 ,將人類的觀察範圍從 宏觀世界 ,拓展到了 微觀世界 ,物質的運動被精確到了 粒子 ,讓人們明白了,小小的 原子核 也是有大大的 能量

可以說人類進入了 粒子時代

更巧妙的是, 量子物理的奠基人 普朗克 ,就是當年被老師勸著不要學物理的學生,他沒有完全聽從老師的建議,還是選擇了物理。

普朗克和愛因斯坦並稱為二十世紀最重要的兩大物理學家

由此可見,連物理學家們都有可能對物理 產生一定的誤會 ,更別提我們 普通人 了。那麽,為何我們會產生物理 停滯不前的錯覺 呢?

為何我們會認為物理沒有發展了?

我們透過回顧 物理學的歷史 得知,想要誕生 新的物理體系 ,是一件 漫長 的事情,並非每一代人都能趕上 物理理論井噴的時期

物理學是當今最精密的一門自然科學學科

物理是一個 很龐大的學科分類 量子物理 也只是它的一個 分支 ,屬於專門的研究方向。

沒有誰一上來就會學習 現代物理 ,都是先從 經典物理 開始學起,除了物理專業的專家學者,很少有人 專門鉆研 它。

也就是說,如果不是物理領域的人,一般人的物理知識還是更多在 經典物理 上。

因此我們可能就像20世紀之前的人們一樣,認為物理 已經發展到極限 了。

還有就是,現在有些人 比較浮躁 ,看著100多年的時間沒有 新的物理大發現 ,沒有誕生愛因斯坦這樣的 天才物理學家 ,就認為物理學已經到了 頂點

我們不應該因為有愛因斯坦和相對論,就去 否認 現在物理學家們的 成就 ,無法比肩愛因斯坦不能成為 衡量的唯一標準

如果這100多年的時間沒有 發展 ,我們的世界就不會是 現在這個模樣

「十年磨一劍,霜刃未曾試」,時間會給我們答案

物理學的發展需要薪火 代代相傳 ,從古希臘的 經驗物理 ,到伽利略和牛頓的 經典物理 ,跨度 2000年 的時間,這中間有 無數的物理學家 在架橋。

沒有他們的 地基 ,物理學大廈不會有今天的 高度 。我們有理由相信,未來的物理也會前往一個 新的方向 。 #圖文萬粉激勵計劃#