相对论诞生一个多世纪，却仍未被推翻，物理学真的停滞不前？

關錕嶺 · 发表于物理海洋学专业 2022-12-28 06:04:09

　　判天地之美，析万物之理

　　小到苹果为什么会落到地上而不是向上飞，大到行星为什么是椭圆的运转轨道，都可以用简洁而和谐的物理方程说明。

　　同样，人类之所以能够把成百上千吨的庞然大物送上太空，把探测器送往几十万公里外的月球，也离不开物理学的不断发展，物理学作为研究物质最基本运动规律和基本结构的学科，是其他各种自然学科的研究基础，

　　自现代物理学从伽利略创建以来，世界涌现了一大批优秀的物理学家，比如艾萨克.牛顿、马克斯.普朗克、阿尔伯特.爱因斯坦、玻尔等。这些伟人使物理学发生着一次又一次颠覆性的突破。

　　牛顿创建了经典力学体系，成为近代科学的标准尺度，麦克斯韦的电磁理论把人类带入了电气时代，克劳修斯与开尔文发展出热力学三定律，共同构成了热力学基础，玻尔兹曼进一步结合了麦克斯韦和热力学的理论，完善了统计力学的基础。

　　至此，物理学的第一次大发展完善了整个经典物理学体系，带领人类文明向前迈了一大步。十九世纪末至二十世纪初，拨开了物理学大厦上空的两朵乌云之后，物理学迎来了它的第二次跳跃式发展，从普朗克公布黑体公式的那一刻起，标志着量子论的诞生和新物理学革命的开始，改变了人类对微观世界的理解。

　　爱因斯坦更是几乎单枪匹马地创立了相对论，推翻了曾经是物理学基底的牛顿绝对时空观，成为了20世纪最伟大的物理学家。

　　二十世纪末，由牛顿力学、电磁学、热力学、相对论、量子力学五大分支共同筑起了现代物理学牢不可破的大厦。我们耳熟能详的物理学家都是从那时来到世人面前，假如没有一两百年前那个堪称物理学的疯狂年代，人类如今不可能把地球变成地球村，更不可能冲向太空，探索宇宙。

　　但我们回顾近100年，相对论和量子力学已经创立了一个世纪，居然没有一个如爱因斯坦般耳熟能详的科学家，也没有任何一个足以带动物理学新革命的理论。

　　难道现代物理学的发展已经到达了人类的天花板，就此停滞了吗？

　　在每一种颠覆性的理论诞生之前，都要有无数个前人的理论和实验累积，在1905年物理学的奇迹年之后，爱因斯坦致力于大统一场理论，但此后三十多年他再无任何开创性的贡献。

　　这不是因为他年纪大了所以创造力降低了，而是在新开创的相对论面前，还有许多的路需要走，需要后人不断地完善，直至在某个不起眼的地方中掀起一场的革命。

　　从经典物理学突破到现代物理学，尚且还等了两个世纪，而相对论仍然年轻，至今也不过一个世纪。

　　今日，现代物理学仍然在不断地完善，还没有将理论完全转化为技术，甚至许多理论也没有得到证实。科学的发展不是一蹴而就的，而是从实践到理论循环上升的一个漫长过程

　　影响物理学发展最重要的因素之一就是实验技术，因为物理本质上是一门实验学科，相对论在没有实验支撑下能够提出来一种偶然现象，纵观物理史上重大突破，几乎无一不是从实验先发现，然后再通过理论给出合理解释的。

　　而现在由于人类技术限制，许多实验所需要的能量级别还达不到。有些则是需要消耗巨大的人力物力财力，社会暂时难以承受。当一个理论无法被实验证明，无法观测到具体状态，它更像一个空中楼阁，更何谈突破呢？

　　即便爱因斯坦在当年提出相对论时，由于对现有物理体系颠覆过大，并不被大部分人所接受，直到1919年观测技术提高，验证了太阳周围星光的偏折性，证实了爱因斯坦的理论是正确，才让他一举成为物理界新星。

　　另一方面，随着物理学的上层不断发展，普通人对物理学认知的难度也越来越大，近些年的进步也暂时没有出现在课本里，大部分的成果还在《Nature》《Science》等英文国际期刊，其中对理论的阐述也十分前沿和复杂，非专业人士很难理解。

　　而我们接受的系统物理理论教育一般到大学甚至高中时就已经停止了。现代物理学在不断发展下拥有了更多具体分支，研究到更深更远的层次，同一个物理专业不同的研究方向可能都无法理解对方，更别说没有受过专业学习的普通人。

　　总体来看

　　近几十年来，物理学也并不是没有突破，比如杨振宁和米尔斯共同提出了杨.米尔斯理论，在这个框架下，实现了电磁力、弱力、强力三种力的统一，离爱因斯坦后半生致力于攻克的大统一场，只差了最后一步的引力，并且该理论还帮助科学家建立了标准粒子物理模型。