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「现代物理学遭遇前所未有的挑战」是真实的吗?

【水晶的回答(123票)】:

实名支持高票答案@qcmsqas,从另外一个角度做一些补充。

这篇报道的末尾是这么说的,

如果能够证实,我们的宇宙仅仅只是包含有数十亿个其他宇宙的多重宇宙中的一个,那么,“我们或许就能理解这两个危险值。”
其实通读全文而不是仅仅看标题,我们会发现这个欧洲核子研究中心(CERN)的粒子物理学家哈利·克里夫其实是在promote高能物理实验,因为文章直接给了以上挑战的现今最可靠的解决途径,
为了证明这一点,物理学家们需要找到新粒子,其可能会支持弦论等理论。弦论预测了多重宇宙的存在。目前,最有可能发现新粒子的是LHC。但除此之外,中国科学院高能物理研究所的科学家正计划到2028年建造一个“希格斯粒子工厂”,那将是一个长达52公里的地下环路,耗资30亿美元,它能使正负电子发生对撞,对撞能量高达70TeV。无独有偶,美国科学家也在计划研制超大型强子对撞机(VLHC),据悉,VLHC的周长为100公里,碰撞能量更是高达100TeV。

克里夫同志认为最有可能发现新粒子的是LHC,但它有两个竞争对手,分别是中国的CEPC(环形正负电子对撞机)和美国的VLHC。然而搜索一下CEPC和VLHC,结果是这样的

  • CEPC:

  • VLHC:

也就是说,CEPC刚刚起步,工程建设要从2021年才开始;而VLHC影子都还没有,just a hypothetical future,而且no detailed plan or schedule.然而CERN的LHC早已名震海内外,因为它在2012年发现了希格斯玻色子,也直接导致了2013年诺贝尔物理学奖颁给了理论预言希格斯玻色子存在的比利时理论物理学家弗朗索瓦·恩格勒和英国理论物理学家彼得·希格斯。也就是说,CEPC刚刚起步,工程建设要从2021年才开始;而VLHC影子都还没有,just a hypothetical future,而且no detailed plan or schedule.然而CERN的LHC早已名震海内外,因为它在2012年发现了希格斯玻色子,也直接导致了2013年诺贝尔物理学奖颁给了理论预言希格斯玻色子存在的比利时理论物理学家弗朗索瓦·恩格勒和英国理论物理学家彼得·希格斯。

其实,这和美帝每年发布中国军力报告的目的是一样的,他们的潜台词是相同的:对手的实力在迅速增加,我们要继续投入财力以保持优势。

然后翻查LHC的维基百科,可以发现:

也就是说,为了得到更好的结果,LHC未来需要全面的升级,但是这种升级是非常昂贵的,所以以也就是说,为了得到更好的结果,LHC未来需要全面的升级,但是这种升级是非常昂贵的,所以以

克里夫先生为代表的欧洲理论物理学家们在呼吁政府和民众继续同意投资于这一领域,以解决物理上的难题。

当然,他为了吓唬群众,说的有点儿危言耸听,说这是『前所未有的挑战』,

更令我们害怕的是,导致我们逼近极限的原因并不是我们的大脑不够聪明,或技术无法满足,而由物理学本身所决定。
然而,其实,他背后也在打着算盘,政府快些投钱啊,民众快点儿支持政府花这些钱呀,因为

在这个新时代,或许我们会找到一些线索,发现我们正生活在一个远远超出我们认知的多重宇宙中。

童鞋们,一个人类历史上前所未有的挑战可能就因为你支持花一下钱就解决了,你激动不激动?你支持不支持?是不是亦可赛艇呀?

【巨型屌丝的回答(15票)】:

这两个称不上前所未有……

Higgs的真空期望值很早以前就出现这个问题了,作为SUSY和其他TeV新理论的动机之一。

宇宙学常数这个也不算新问题,只不过大家都知道这个存在不影响在更高能下的标准模型计算,所以人择原理(或者说galactic principle)的呼声相对更高。

不过可怕的是这两个玩意到底是有动力学解释还是人择原理后的精细调节可能在很长时间内甚至永远无从得知。所以相比暗物质,宇宙重子破缺,中微子质量这种唯象学意义上的问题,这俩常数到底是不是挑战还是个问题。

【谯谯的回答(1085票)】:

作为理论物理工作者,我赞同“这是两个巨大的挑战”,但不赞同“前所未有的”和“这是物理学本身所决定的”。

先来说说这两个问题的科学价值,再来谈下为什么会有这样的言论。

首先,这两个问题和19世纪末“笼罩在物理学上的两朵乌云”应该是同一级别的问题,那就是:目前的非常完善的理论有了解释不了的现象,问题的解决一定是物理学质的突破。

19世纪末,很多人认为物理学已经完善了,完美了,只剩下两个小问题:黑体辐射和光速不变,被称作“物理学的两朵乌云”。这在当时已经非常完善,几乎可以解决所有当时已知的问题的物理学中,显得格格不入。大家发现,无论如何推导,演算,已有的理论都无法解释实验结果。到了20世纪,这两个问题的解答,给出了最著名的量子力学和相对论,这两个理论,完全打破了已有的物理学的“世界观”,是物理学本质的飞跃。

而现在看到的两个问题也是一样。目前,以量子力学和相对论为基础的,发展完善的理论,已经无法解释了。那么,人们一定会发现更新的理论,来解释它们。就像19世纪的人们完全无法理解量子力学和相对论一样,我们现在也对新的理论没有头绪。但这并不代表这是物理学的极限,这只是现有理论的极限。

例如希格斯场的问题,原文“依照爱因斯坦的广义相对论和量子力学理论,希格斯场会……实际上,希格斯场这盏灯只是微弱地点亮着。它的强度值不是0,但比完全值要小1亿亿倍”这正说明,相对论和量子力学,解释不了这个实验结果了!人们需要新的理论。暗能量也一样,“人们仍未能使用现有宇宙理论创建出一套与实际观测匹配的暗能量测量理论”。

经典理论到极限了,由天才爱因斯坦和不那么天才但也是远超普通人的“众人”给出了相对论和量子力学。那么,现在它们也到极限了,也一定会有一个,或一群人,在将来,给出新的理论,解决这些问题。

我赞同史提芬.霍金的关于“物理学极限”的观点:找到越来越高深的理论,无限逼近精确描述我们所处的宇宙,或者找到一套完美的理论,直接精确描述我们所处的宇宙。

下面讨论下,为什么会有这是“物理学的限制”这种观点。

我觉得会有物理学家提出这样的论点,是因为物理学很久没有突破了,大家也没有了突破的信念,觉得目前的理论已经是人类能找到的最精确的理论。觉得爱因斯坦已经是后无来者。

乍一看上去,这个观点很有道理,但仔细想想,太傻了,怎么做了这么多年物理,还不如民科?!

当我年少时,读了爱因斯坦、海森堡、狄拉克这些人的故事,立志学习物理学的时候,就想,如果有一天,我们对宇宙的测量,发现与相对论和量子力学矛盾的地方了,那么我就可能有机会,像他们一样NB。。。。。。

而今义无反顾投入物理学十年了,从经典学到最复杂,却发现,好像,没有什么是这两个理论联合起来解释不了的,于是觉得,这两个理论太牛了,真是神迹啊,我也不要想着做什么理论突破了。好遗憾,没有生活在七十到一百年前那个物理学的黄金时代,真想穿越回去,去目睹,甚至去参与那个时代的突破。想象拿到初版的侠义相对论论文,想象聆听海森堡的报告如醍醐灌顶,想象用最新鲜出炉的理论解释一个一个人们苦思冥想的问题,真是热血沸腾。这大概就是中学“终于解出这道题”的快感的终极境界吧,这也正是很多人选择进入这一行的最初动力吧。

看到最新的报道,突然觉得,那个黄金时代,离自己是如此的近。

可以想象,一大波划时代的物理学家正在诞生。

突然觉得,自己好幸福,能够活在又一个物理学的黄金时代。或许这次,我有机会见证,甚至参与,那最令物理学者兴奋的一个个瞬间。

YY有点多了,但是,真的好激动。如上所说,不是物理学的极限来了,而是物理学的黄金时代就要来了。

【余磊的回答(6票)】:

物理学一直都有巨大挑战,从诞生起就有,本质上是人类在不停的认识自然现象,没有停歇,相反,越来越高效地探究自然本身。

【哈库拉马塔塔的回答(174票)】:

谢邀。

“现代物理学遭遇前所未有挑战”是过甚其辞,是粒子物理学家为本领域争取经费的宣传。希格斯场的强度和暗能量的强度确实是挑战,但并不是前所未有的挑战。对这两个挑战最容易想到、也最合理的解答,文中也已经给出来了,其实就是人择原理,——虽然原文没有用这个词。这些道理在霍金2011年的书《大设计》里已经讲得很清楚了。

下面来解释一下。先来看原文,究竟是什么问题:

在这次演讲中,克里夫谈到了“宇宙中存在最危险的两个量”。这两者决定了我们在宇宙间所看到的一切物质、结构和生命。他表示,倘若这两个量出现任何“异常”,整个世界或许都将成为一个空虚无生命的地方。

克里夫说:“实际上,希格斯场这盏灯只是微弱地点亮着。它的强度值不是0,但比完全值要小1亿亿倍,这有点像灯的开关被卡在接近关闭的位置上。这个值非常关键,如果它有任何细微的差异,那么,整个宇宙的物质世界都将不复存在。”

希格斯场的强度为何有着如此精妙而微弱的量值令人觉得匪夷所思。

……

“我们并不知道暗能量究竟是何方神圣。”克里夫表示,“最好的解释是,它是虚空自身的能量,即真空的能量。”

如果这是真的,那么,科学家们应该可以计算出虚空的总能量,从而得到一个代表暗能量强度的值。尽管理论物理学家们也这样做了,但结果却令他们抓狂。克里夫说:“暗能量的值应该为我们根据天文学方法观察到的数值的10^120倍,它比宇宙中任何数据都要大,为宇宙间原子总数的千万亿亿倍。”

不过我们很幸运,暗能量比理论预测要小很多。如果按照理论模型,那么暗能量的排斥力将把整个宇宙撕裂,将原子紧紧绑在一起的基本力在其面前溃不成军,星球、星系、恒星、行星都无法形成,我们所知道的任何生命都无法存在。

克里夫说的其实很明确:有两个基本物理常数的取值很微妙,如果和它们当前的实际值稍有差别,宇宙就会不适合智慧生命生存。而它们为什么取当前的值,理论上还无法解释。这就是所谓“前所未有的挑战”。

这是不是挑战呢?当然是。是不是前所未有的挑战呢?不是。有许多基本物理常数都是如此,只要稍有变化就会让宇宙变得不适合智慧生命生存。实际上,简直不是“许多”基本物理常数,而是几乎所有的基本物理常数,诸如电子质量、质子质量、光速、万有引力常数……全都如此。如果弱力更弱,那么在早期宇宙H都会变成He,因而不存在正常恒星。如果弱力更强,爆发的超新星就不会喷出外壳,不能在星际空间撒下生命所需的重元素。如果质子比现在重0.2%,就会衰变成中子。在这个意义上,我们所处的宇宙是经过“精细调节”的,各种物理常数似乎都被精心选择在一个很小的适合人类生存的区间里。就连空间维度的数目都可能是被生命的存在固定的。只有在三维才可能有稳定的椭圆轨道。在其它维度中,可以有圆周轨道,但不稳定。一个小小的干扰,如其它行星的引力,就会使行星要么落入太阳,要么脱离太阳。此外,在多于三维时,引力随距离下降太快,所以太阳要么分裂,要么坍塌变成黑洞。这些在几十年前宇宙学刚开始发展时就已经注意到了,远不需要等到现在。所以希格斯场和暗能量仅仅是在一串很长的名单上再加上两个而已,压根谈不上什么“前所未有”的挑战。

霍金在《大设计》中花了很多篇幅讲这个“精细调节”,然后还引了中国哲人列御寇的话:“天之于民厚矣!殖五谷,生鱼鸟以为之用。”这个姿势我给100分!

如何解释这种现象?宗教信徒会认为是上帝的眷顾,但对科学家来说,顺理成章的解释是人择原理,其基本思想如下。这些基本物理常数确实可以取另外的值,产生很多不同的宇宙。但大多数宇宙中无法产生智慧生命,也就不会有人来研究它们。我们既然在研究我们的宇宙,就决定了我们的宇宙必然是允许智慧生命产生的。这就好比我们在一栋大楼里观察周围的材料,发现都是钢筋混凝土,这丝毫不令人感到奇怪,如果不是这样怎么会有大楼呢?

有人可能会觉得人择原理只是同义反复,是哲学家的空谈。非也,人择原理是个很强的科学论断,是可以做预测的!

宇宙学早期的一个难题是,宇宙中为什么有这么多的碳元素?这是因为按照通常的考虑,C原子核来自三个He原子核的聚变,而三个原子核碰撞到一起是非常少见的,比两个原子核碰撞到一起少见得多。对三个He核合成C核的电脑模拟表明,如果强核力的强度改变0.5%,或电磁力改变4%,恒星中就无法生成C或O,毁灭我们所知的生命的可能性。为了解决这个困难,1952年福雷德·霍伊尔(Fred Hoyle?,1915 - 2001)预言,Be核(两个He核的聚变产物)与He核的能量之和必然与C核的某个态的能量极其接近,产生偶然的共振,这样就会大大提高生成C的几率。在这个意义上,核物理定律是顾及它们在恒星内部产生的后果而被设计的。基于霍伊尔的建议,威廉·福勒(William Alfred Fowler,1911 - 1995,1983年诺贝尔物理学奖得主)真的找到了这个共振态!

《大设计》的最终结论是推销M理论,即超弦理论的升级版。M理论的特点,就是许多基本常数有多种选择,总的组合高达10的500次方之多。爱因斯坦有一次问助手:“上帝在创生宇宙时有选择吗?”按照M理论,不但有选择,而且选择太多了,高达10的500次方的数量级!这么多可能的宇宙中,只有极少数的一些可以产生智慧生命。理论不唯一原本是超弦理论和M理论的缺点,现在却成了优点,以一种类似进化论的方式解释了宇宙。

了解了这些之后,再来看报道的原文,会发现完全在《大设计》的轨道上。

如果能够证实,我们的宇宙仅仅只是包含有数十亿个其他宇宙的多重宇宙中的一个,那么,“我们或许就能理解这两个危险值。因为,在多重宇宙的大多数宇宙中,要么暗能量非常强大,将那些宇宙撕裂;要么希格斯场足够小,导致任何原子都无法形成。而我们恰好活在一个两者都完美调和的宇宙中,我们是少数的幸运者。”

这不就是M理论的多宇宙进化论思想?

为了证明这一点,物理学家们需要找到新粒子,其可能会支持弦论等理论。弦论预测了多重宇宙的存在。

目前,最有可能发现新粒子的是LHC。但除此之外,中国科学院高能物理研究所的科学家正计划到2028年建造一个“希格斯粒子工厂”,那将是一个长达52公里的地下环路,耗资30亿美元,它能使正负电子发生对撞,对撞能量高达70TeV。无独有偶,美国科学家也在计划研制超大型强子对撞机(VLHC),据悉,VLHC的周长为100公里,碰撞能量更是高达100TeV。

最终结论是向公众要钱,建更大的加速器。完全可以理解……

【水晶的回答(5票)】:

同意@熊卡比的评价,这两个问题本身是不是问题还有待研究,不同的模型下它们有不同的地位。还是唯象的问题比较实在,客观存在那里,等着我们解决。

同样客观存在而且有着像相对论或量子力学一样框架级的重要性的问题,目前能够预知的也许只有一个:量子引力理论。所有其他问题都是有可能在现有框架下得到完美解决的。

【许灯华的回答(9票)】:

物理学经过一百年的发展,该有突破了。

【蓝雨的回答(36票)】:

由于知识体量的巨大增长,很聪明的人也得花费巨大量的时间才能走到某一个学科的分支边缘,更不用说从这个边缘再去开创新的领域。所以科学界应该将重点逐渐偏向人脑科学领域,提高全人类脑力.

【羽毛的回答(2票)】:

物理学的黄金时代即将来临,早就好想改行去搞物理的。。。

【Makeit的回答(1票)】:

这种事情是迟早发生的!人类是有极限的,人类能力最多接触150个人左右,人类最大的极限就是只能在规律中发展,一旦突破了有序的空间进入无序的空间是将会很难发展,把你丢在市中心你可以做公交走路问路等经验记忆回来,但是把你丢到迷宫,一切无序的时候,没一个人能走出来,特别人每次迷宫都在随即变化的话人类永远出不来,除非上帝照顾你,运气好到爆!

【刘文韬的回答(3票)】:

我觉得最大的挑战是民科和反智的浪潮

【巨型屌丝的回答(5票)】:

我不同意这种说法,由于知识体量的巨大增长,以后不会有牛顿,爱因斯坦这样的大师。事实上即便是爱因斯坦本人也做不到掌握所有的知识。

爱因斯坦被称为20世纪的牛顿,是因为他的主要工作,狭义相对论和广义相对论,分别是牛顿的三大定律和万有引力定律的拓展。然而,牛顿当初建立牛顿力学的同时,还发展了相应的数学工具——微积分。相比之下,爱因斯坦用的数学工具是黎曼发展的黎曼几何。牛顿是自己证明了球对称物体的引力场和质点一样,而在广义相对论这个工作是伯克霍夫完成的。

可见爱因斯坦的工作比起牛顿已经微小了不少,但他仍然是和牛顿齐名的大师。所以以后的物理学家就算只是做了一点微小的工作,也不会影响后人把他们和牛顿,爱因斯坦相提并论。

【大脊跁的回答(13票)】:

高票答案写的是极好的,确实想想都让人激动。

要知道当年经典力学“走到尽头”的时候,物理学家比现在慌多了,他们有的甚至开始觉得自己一直在研究错误的东西,他们所信仰的科学圣殿开始崩塌。

物理学研究就像挖矿,它要先被勘探到(某种现象的发现与思考),开通矿道(建立新的研究体系),再到开采(在体系下深入研究),直到采到矿脉几尽枯竭(现在的情况?),寻找新的矿脉。

现在我们面临的问题首先是量子力学这片矿是否真的采完了?如果是的,那么我们不该担心物理学是不是面临人类无法攻克的难题,因为每次人类察觉到自己的无知的时候,都意味着新时代的到来。

然后就只能指望下一个牛顿或者爱因斯坦了。

像我这种渣滓就只能默默匿名抖机灵23333

【巨型屌丝的回答(62票)】:

我个人认为是真实的。

遇到的两个主要问题都是参数问题。

一个是希格斯场的参数,一个是暗能量参数。

这两个参数都是微观影响宏观的重要根据——它们是物理学的内核,并且影响了我们宇宙过去和未来的命运。但是实验发现和理论值差的太多了。但是这两个东西的重要性是很高的,解决了它们意味着能更靠近世界本质的核心。

不过尽管实验数据看得见,摸得着,研究这两个东西的难度还是远远超过于研究黑洞。原文里说,唯一有机会解决这个问题的一个脑洞就是平行宇宙,人家黑洞还在我们这个世界里,而平行宇宙是真的没办法观察。

科学家说遇到了前所未有无法解决的困难,我的观点是这有点近似于20世纪初,相对论出现之前的时候了。

当时一个光速一个黑体辐射使得科学家无法用经典物理学的角度去阐释。那么很多新理论应运而生。

两次情况很相似,但唯一不同的是,量子力学和相对论的基本假设,或多或少都可以用实验证明。

弦理论、M理论、膜理论你用实验试试?根本弄不出大新闻。

而现代物理学又是实验技术和理论观点并行的,甚至实验数据出来以后,科学家才能根据它们构建模型。

现在的问题是我们知识的圆画的越大,我们知识边界接触到新问题复杂的问题越多。这些问题的难度超过了以量相为基础的现代物理学能解决的范畴。

不过我想到物理和数学有一点近似,就是都是通过公理或基本现象的基本法去一层层建立高层建筑。

都是有理有据的。

可惜的是物理学家脑洞开的足够大了,可是还远远没有实验数据来的奇葩。这似乎是上帝设置运行参数的时候留下的一道屏障。比如宇宙大爆炸的10∧-36秒里的内容,我们永远无法得知——因为没有能观测到的证据。

那么是不是真的无法解决呢?

我想到数学史上的第三次危机,就是欧几里得几何学没法描述曲面几何的问题了。

然后黎曼的球面几何应运而生,广义相对论配合着新工具解决了双生子佯谬。

乐观点可以这么看,悲观点就是我们的公理系统出了问题。物理这门学科有了边界。这个边界是物理学的世界观给框死了。

举个例子,化学。

化学的最终是物理学,但是化学又是实验科学。没法乱开脑洞,如果纯考实验,没有物理学的帮助,我相信到一个阶段化学很快就走不下去了。

实验精度的提高,观测数据的丰富,最终框死了新理论的产生方向。良性循环的话能顺着一条路走通。

恶性循环的话,那就是实验结果永远在带偏你,让你的思路永远得不到自洽的结果。

但是退回去又是极其可怕的,因为几乎没有退路了。如果承认物理有边界,那就得重新建立一个新的玩法。如果是物理自身系统性问题,那相对论量子力学都得重来。

物理是从模糊走向精确复杂的本质的过程,而这道屏障,也许是给人类文明带来新的划时代理论的预言。

期待我们有一天突破这个屏障,走向富强民主文明和谐的II型文明。

以上。

【杨欣瑞的回答(5票)】:

物理学中有两个理论值得注意,热力学和广义相对论,这两个问题倘若完美结合,势必产生重大革命。除了热力学以外的其他所有理论(包括广义相对论)均认为物理过程可以在时间反演下对称(或CPT联合反演下对称),只有热力学第二定律认为时间之箭头不可逆;除了广义相对论以外,其他所有理论(包括热力学)均认为,物质的存在不会对四维时空产生影响,只有广义相对论认为,质量的存在会让时空产生弯曲,这种时空弯曲效应就是引力。

只坚持热力学,会得出宇宙的热寂说;只坚持广义相对论会得出奇点难题。

质量和热是任何物体都具有的性质,21世纪初期,倘若产生热引力理论,必将和万有引力定律、广义相对论一样,永垂不朽!

中国本土科学家勉乎哉!倘若不能在21世纪的自然科学作出重大突破,毛主席所说的“中国一定可以赶上和超过美国”的伟大梦想将会被推迟!

爱因斯坦是心胸开阔的物理学家,而且一生一世永不止息地追求真理,就像毛主席不会满足于新民主主义革命的胜利,而提出“不断革命”、“继续革命”的理论,直到临死之际,他对自己广义相对论都不满意。

按照爱因斯坦的思路,当物质不存在的时候,时间空间也不应该存在,但无论狭义相对论,还是广义相对论都未能做到这一点。广义相对论中,当物质不存在时,时空并未消失,而只是变得平坦。

爱因斯坦的哲学观点,走在了自己缔造的物理学理论之前,他指引着当代物理学前进的方向;就像毛主席的思想早已超越了当时的社会主义建设水平,走到了自己缔造新政权之前。这样的思想,也就是永恒发展的思想。

【旗帜的回答(3票)】:

开尔文的这篇演讲名为《在热和光动力理论上空的19世纪乌云》。当时已经76岁,白发苍苍的他用那特有的爱尔兰口音开始了发言,他的第一段话是这么说的:“动力学理论断言,热和光都是运动的方式。但现在这一理论的优美性和明晰性却被两朵乌云遮蔽,显得黯然失色了……”(‘The beauty and clearness of the dynamical theory, which asserts heat and light to be modes of motion, is at present obscured by two clouds.’)这个乌云的比喻后来变得如此出名,以致于在几乎每一本关于物理史的书籍中都被反复地引用,成了一种模式化的陈述。联系到当时人们对物理学大一统的乐观情绪,许多时候这个表述又变成了“在物理学阳光灿烂的天空中漂浮着两朵小乌云”。这两朵著名的乌云,分别指的是经典物理在光以太和麦克斯韦-玻尔兹曼能量均分学说上遇到的难题。再具体一些,指的就是人们在迈克尔逊-莫雷实验和黑体辐射研究中的困境。迈克尔逊-莫雷实验的用意在于探测光以太对于地球的漂移速度。在人们当时的观念里,以太代表了一个绝对静止的参考系,而地球穿过以太在空间中运动,就相当于一艘船在高速行驶,迎面会吹来强烈的“以太风”。迈克尔逊在1881年进行了一个实验,想测出这个相对速度,但结果并不十分令人满意。于是他和另外一位物理学家莫雷合作,在1886年安排了第二次实验。这可能是当时物理史上进行过的最精密的实验了:他们动用了最新的干涉仪,为了提高系统的灵敏度和稳定性,他们甚至多方筹措弄来了一块大石板,把它放在一个水银槽上,这样就把干扰的因素降到了最低。然而实验结果却让他们震惊和失望无比:两束光线根本就没有表现出任何的时间差。以太似乎对穿越于其中的光线毫无影响。迈克尔逊和莫雷不甘心地一连观测了四天,本来甚至想连续观测一年以确定地球绕太阳运行四季对以太风造成的差别,但因为这个否定的结果是如此清晰而不容质疑,这个计划也被无奈地取消了。

迈克尔逊-莫雷实验是物理史上最有名的“失败的实验”。它当时在物理界引起了轰动,因为以太这个概念作为绝对运动的代表,是经典物理学和经典时空观的基础。而这根支撑着经典物理学大厦的梁柱竟然被一个实验的结果而无情地否定,那马上就意味着整个物理世界的轰然崩塌。不过,那时候再悲观的人也不认为,刚刚取得了伟大胜利,到达光辉顶峰的经典物理学会莫名其妙地就这样倒台,所以人们还是提出了许多折衷的办法,爱尔兰物理学家费兹杰惹(George FitzGerald)和荷兰物理学家洛伦兹(Hendrik Antoon Lorentz)分别独立地提出了一种假说,认为物体在运动的方向上会发生长度的收缩,从而使得以太的相对运动速度无法被测量到。这些假说虽然使得以太的概念得以继续保留,但业已经对它的意义提出了强烈的质问,因为很难想象,一个只具有理论意义的“假设物理量”究竟有多少存在的必要。开尔文所说的“第一朵乌云”就是在这个意义上提出来的,不过他认为长度收缩的假设无论如何已经使人们“摆脱了困境”,所要做的只是修改现有理论以更好地使以太和物质的相互作用得以自洽罢了。至于“第二朵乌云”,指的是黑体辐射实验和理论的不一致。它在我们的故事里将起到十分重要的作用,所以我们会在后面的章节里仔细地探讨这个问题。在开尔文发表演讲的时候,这个问题仍然没有任何能够得到解决的迹象。不过开尔文对此的态度倒也是乐观的,因为他本人就并不相信玻尔兹曼的能量均分学说,他认为要驱散这朵乌云,最好的办法就是否定玻尔兹曼的学说(而且说老实话,玻尔兹曼的分子运动理论在当时的确还是有着巨大的争议,以致于这位罕见的天才苦闷不堪,精神出现了问题。当年玻尔兹曼就尝试自杀而未成,但他终于在6年后的一片小森林里亲手结束了自己的生命,留下了一个科学史上的大悲剧)。

年迈的开尔文站在讲台上,台下的听众对于他的发言给予热烈的鼓掌。然而当时,他们中间却没有一个人(包括开尔文自己)会了解,这两朵小乌云对于物理学来说究竟意味着什么。他们绝对无法想象,正是这两朵不起眼的乌云马上就要给这个世界带来一场前所未有的狂风暴雨,电闪雷鸣,并引发可怕的大火和洪水,彻底摧毁现在的繁华美丽。他们也无法知道,这两朵乌云很快就要把他们从豪华舒适的理论宫殿中驱赶出来,放逐到布满了荆棘和陷阱的原野里去过上二十年颠沛流离的生活。他们更无法预见,正是这两朵乌云,终究会给物理学带来伟大的新生,在烈火和暴雨中实现涅磐,并重新建造起两幢更加壮观美丽的城堡来。

第一朵乌云,最终导致了相对论革命的爆发。

第二朵乌云,最终导致了量子论革命的爆发。

今天看来,开尔文当年的演讲简直像一个神秘的谶言,似乎在冥冥中带有一种宿命的意味。科学在他的预言下打了一个大弯,不过方向却是完全出乎开尔文意料的。如果这位老爵士能够活到今天,读到物理学在新世纪里的发展历史,他是不是会为他当年的一语成谶而深深震惊,在心里面打一个寒噤呢?

引自《上帝掷骰子吗--量子物理史话》 侵删

科学之发展就是不断的修正更新前人的理论,更好的适用于我们今日所观察到的现象。几千年前,当亚里士多德的理论被后人证伪时,那些固守传统教条的学士们难道就没有为了自己的观念而奋起攻击亚里士多德的反对者吗?可是,他们的没有被历史所铭记,因为他们的理论存在的根本性的问题,必须要通过一次思想上的革命来彻底改造。

科学技术的的提升使得越来越多的人而得以脱离生产,从而形成更为完善也更为复杂的科学研究系统。经典理论统治物理学二百余年,然其不能合理解释迈克尔孙莫雷实验,解释不了紫外灾难,注定了其必然的崩溃。然而我们并不能说,这是一场野蛮与文明的胜利,因为那些所谓的流浪者异见者掌握着真理。科学只尊崇真理,一切不能合理解释我们所处的世界的理论必定要被淘汰以致消灭。现代物理学的辉煌并不意味着其永远的正确性,世道必进,后胜于今,科学不断发展,人类不断进步,用所谓的“现代物理学面临的最大挑战”来掩饰自己的无能,只会在“哐嘁哐嘁”声中轰鸣而来的历史车轮下成为历史的尘埃。

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    01-13 来源:未知

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  • 梦鸽:为孩子做什么都不为过 李案会造成世界影响

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    01-13 来源:未知

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  • 雷!彪悍美女竟在大街上做超不雅动作

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    01-13 来源:未知

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    今天我们来盘点一下娱乐圈的模范夫妻。孙俪和邓超是娱乐圈有名的模范夫妻,两人相爱至今都没有穿过其他的绯闻,而在邓超走向逗比之路的过程中,娘娘孙俪也开始受到影响,近日邓超在网上晒了一张与孙俪的另类合影,网......

    01-12 来源:

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    01-12 来源:

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    子妃升职记不仅火啦张天爱,也让男主盛一伦踏进拉娱乐圈。盛一伦被曝骂人成瘾 骂人聊天记录图片,近日,盛一伦将东家乐漾影视诉至法院,索片酬1051.5万元,朝阳法院已受理此案。12月12日,盛一伦发长文回应解约风波称......

    01-12 来源:

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    01-12 来源:

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