《他在星河等我》正文卷拓展资料--基础物理学是否停滞不前？

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   【选读】
    感觉基础物理已经有很长的时间没有发展了，到底出了什么问题？
    关于这个问题，我们首先要确认一点，那就是理论物理学的发展其实已经不是在“对”“错”上下功夫，而是在拼“误差”，谁的理论误差更小，能解释得越多，就有可能成为主流的科学理论。确认了这一点，我们再来看看，理论物理学的发展到底是什么样的。
    我们都知道，现代物理学起源哥白尼，伽利略，牛顿时代。尤其是牛顿，他统一了天上和地下的物理学。（在这之前，亚里士多德认为月下和月上是不同的。）随后，法国的一帮数学家深化了牛顿理论，他们在历史上都是大名鼎鼎，拉格朗日，欧拉，拉普拉斯等等。至今，在航天航空领域所使用到的牛顿理论都是经过这些数学家们的深化推导而来的理论。从此，利用牛顿理论，人类可以预测行星的位置，可以很准确地解释太阳系内的天文现象。整个过程也经历上百年。所以，并不是一个理论提出来就可以，整个理论被提出来之后还会有很多后续工作需要科学家和数学家一起参与。
    同样的，牛顿之后大概150年，麦克斯韦提出了著名的麦克斯韦方程，统一了“电”和“磁”，并且预言了电磁波的存在，光是一种电磁波。而赫兹验证了麦克斯韦的理论。而麦克斯韦的理论和牛顿的理论是存在无法调和的矛盾，那就是光在惯性参考系下的情况。按照牛顿理论的世界观，是可以超光速的。而麦克斯韦的理论则告诉我们，光速是绝对的。
    又过了50年，爱因斯坦横空出世，调和了牛顿和麦克斯韦之间的矛盾，提出了相对论。统一了“时间”和“空间”，把它们并称为“时空”，而光速则就是时空的特征属性，它描述了任意两个事件之间的时空距离。在提出狭义相对论的同一年，爱因斯坦还发表了一篇文章，在这篇文章当中，他统一了物质和能量，提出了著名的质能方程。1915年，爱因斯坦提出了广义相对论，描述了引力的本质是时空的弯曲，并且在1919年，被爱丁顿通过观测日全食所验证。
    几乎是在相对论发展的同时期，量子力学也发展了起来，从第一代的普朗克，爱因斯坦，再到第二代的波尔，波恩，索末菲，再到第三代的海森堡，薛定谔，普朗克，泡利，德布罗意。康普顿等人。
    逐渐建构起了一个宏大的量子力学理论。所以，其实在30年代之后，很多科学家表示很无奈，因为20世纪初的两朵乌云，诞生了两大理论，两大理论几乎在30年内就打好了地基。物理学的黄金年代似乎就此结束，有一些物理学家受到薛定谔著作《生命是什么》的影响，投身了生物学领域，其中有4个人通过各种办法和努力，最终确立了DNA双螺旋结构。
    但是，物理学真的停滞了么？其实很多人的认知当中，物理学就停留在了量子力学的时代。可是，其实后面的理论物理学的发展，还是十分惊人的。这其实就是“粒子物理标准模型”。
    牛顿，爱因斯坦的一生都在致力于“大一统”理论，可是其实无论他们多努力，多天才都美能做到。这是因为当时的人只知道世界上存在引力和电磁力。而近70年的物理学发展，让我们知道，除了引力和电磁力，还有强相互作用力，弱相互作用力。
    在这段时间，费米和杨振宁提出的弱力理论，杨振宁和米尔斯提出杨米尔斯理论，盖尔曼提出了夸克模型，希格斯等人提出的希格斯机制，温伯格提出的弱电统一理论。最后在杨米尔斯理论的框架下，实现了电磁力，弱力，强力。如果放眼整个物理学的发展，从未来的物理学家眼里，这段时期的物理学也是一段黄金年代，前前后后40多位诺奖得主，这当中就有好几位华人，杨振宁，李政道，丁肇中。
    也就是说，在距离相对论和量子力学不到20年的时间内，科学家有发展出了一套新理论，这段时期大概持续了30年，从50年代到80年代，这套理论大有要实现“大一统”理论的趋势。不过，引力一直没有被纳入进来。而通过强力的数学工具推导出的弦理论也很有希望称为最终实现大一统理论的理论。
    所以，我们来看看，从牛顿理论到麦克斯韦电磁学理论，大概用了150年；而从麦克斯韦电磁学理论到相对论，量子力学，大概经历了50余年，而从相对论，量子力学到粒子物理标准模型，仅仅20年的时间。这明显是在加速状态，而不是在减速状态，所以何来物理学很久没有发展了？
    而所谓的是不是物理学理论错了，更是无稽之谈。物理学发展到目前为止，都和现象拟合得十分完美，科学家都是在小数点后面好几位去追求误差。为了验证狭义相对论，使用上了铯原子钟可以精确到小数点后十五位。
    所以，现在的物理学不是比谁对谁错，而是谁的误差更小。爱丁顿检验广义相对论是为了证明牛顿错了么？不是的，他只是证明了广义相对论更接近事实，牛顿的理论比广义相对论的理论在解释光线偏折时的误差更大一些而已。
    所以，至今学生还要学牛顿理论，这个理论在宏观低速下依旧十分完美。
    而物理学也没有停滞，能够使得物理学停滞的其实观测手段，之所以，牛顿跨越到麦克斯韦这么难，其实就在于观测手段跟不上。只要有了新的观测技术，能观测到新的现象，理论物理学家就会一窝蜂地冲上去，在很多的时间内提出新的理论。纵观整个物理学的历史，越是接近近现代，越是这样。如果物理学发展的慢，那只能是因为观测仪器没办法跟上理论物理学发展的脚步。
    这也是为啥，各国拼了命的建高能粒子加速器，引力波探测器，暗物质探测器，暗能量探测器，以及研究黑洞的原因。因为，这些探测器其实就是在探究新尺度下的物理学现象。
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