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1 # 樂知閒
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2 # 滬生泉
為什麼近100年的物理沒有重大突破?難道物理的發展越來越慢?
今天,我們就來聊一聊這個話題。
科學理論的誕生
要搞清楚這個問題,我們要先搞清楚科學理論是咋來的?
首先,我們要思考一個問題,那就是理論是先於現象出現的,還是晚於現象出現的?
其實這個問題很複雜,可能不同的人會有不同的想法。現在被認為是科學和哲學之父的泰勒斯,曾經就提出,萬物的本源是水。這句話引發了很多人對於終極問題的思考,也被認為是哲學和科學的開端。
但是泰勒斯之後,哲學們普遍以存粹思辨的方式去思考這些問題,這就使得理論越來越偏離於實際。後來,著名的哲學家柏拉圖發起了“拯救現象”的革命,他認為理論要能和現象擬合。
這一切其實很好地體現在了地心說的模型上。柏拉圖的徒弟們開始試圖去給理論需求現象的落腳點,其實歐多克斯的地心說就是一個典型的例子。但是歐多克斯的理論還有一些純粹理想化的東西沒有根除,那就是古希臘哲學家認為“圓周遠動才是完美的”,因此,他們寧願讓模型變得極其複雜,也不願意改變這個觀念。
到托勒密時代,這個地心說模型已經是套了80多個圈的理論,但其實精準度已經夠當時的人用了,所以某種程度上說,托勒密的地心說是科學理論,因為,這個理論符合的科學理論的正規化。
觀測現象的侷限性
所以,你看,雖然我們無法知道是現象先於理論,還是理論先於現象。但我們知道的是,一個合格的理論要匹配現象。這個要求就帶來了一個問題,我們可以現象一下,人所看到的世界是有侷限性的,我們的眼睛只能接受到可見光波段的電磁波,而且視力也有範圍,這意味著我們能看到的世界本身就是有限,所能夠看到的現象就是有限的。
不僅如此,微觀的世界,我們如果僅憑肉眼也是不可能看得到的,宏觀大尺度的世界或者高速的世界,我們也是看不到的。
最早,牛頓提出的一套理論,被我們稱為經典物理學。這一套理論就可以完美適配人類肉眼所能夠窮極的一切。我們也把牛頓覆蓋的尺度是宏觀低速的世界。
最激進的保守主義者
但,凡是一個有內在驅動力的人都會想要建功立業,科學家這個群體也是如此。雖然牛頓力學已經完美解釋了宏觀低速下的尺度。
後來的科學家們一面會非常尊敬牛頓的理論,另外一面就是想方設法地去試錯。把理論帶到最極端的條件下去試錯,只要誤差不太大,他們還會繼續用舊理論;一旦試出錯誤來,他們就會有機會基於新的現象提出新的理論,成為下一個“牛頓”。所以,科學家是一幫最激進的保守主義者。
人類科學在發展過程中,一直到20世紀前後,觀測水平得到極大的發展。在小尺度上,可以觀測到亞原子級的水平,在大尺度上,可以直接或者間接觀測到強引力場和接近於光速下的現象。
於是,在小尺度下,牛頓力學在描述粒子運動時出現的極大的誤差,同樣的,在接近光速以及引力巨大的情況下,牛頓力學也出現了很大的偏差。
這就給了那個時代科學家一個成為“牛頓”的機會。他們自然也不會放過,前前後後,這群科學家僅僅用到了不到30年的時間就完成了新理論的建構。
量子力學描述了微觀尺度下的物理學現象;
相對論則描述了強引力強和接近於光速的現象。
更讓科學家們欣喜的是,兩個新的基石理論都在宏觀低速相容了牛頓力學,或者我們可以說,牛頓力學是量子力學和相對論在宏觀低速下的近似解。
科學發展的成本
但是科學理論真可以這樣勻速地發展下去嗎?答案其實是否定的。
我們會發現,量子力學和相對論的出現是因為我們可以看到更大尺度的現象。而能看到這些現象的前提是觀測技術的發展,大規模科研成本的投入。地心說和牛頓力學時代,科學家一個人獨自制造出很不錯的實驗儀器。而到了20世紀初,科學家的實驗裝置就需要一個團隊。
而如今呢?許許多多最前沿的專案,尤其是那些可以對基礎理論帶來巨大影響的科研專案,需要幾千人甚至上萬人的加入。不僅如此,還需要大量的資金投入。我們舉幾個例子。
在微觀尺度下,目前最高效的辦法就是利用大型粒子對撞機。修建一個能夠支援目前科研使用的對撞機都在千億級的水平,如果加上後期維護的費用,這個對撞機就相當於一個無底洞一樣。連美國這樣的國家,都曾經因為資金投入太多,而放棄已經修建到一半的對撞機專案。
其實不僅是微觀世界的探索,在大尺度上,天文學家們和理論物理學家們也非常關注暗物質和暗能量的相關研究。這兩個領域的研究,要麼需要發射探測器到太空中去做進一步的探測,要麼就在地下數百米甚至是數千米處做研究。所需要的經費也是相當大的一筆數字。比如:中國錦屏極深地下暗物質實驗室。
理論科學家的悲哀
這個時代已經不是某個科學家可以單橋匹馬地提出一個理論。由於如今觀測成本的大幅度提前,當科學家沒有辦法看到更極端極度下的物理學現象,他也就沒有辦法提出更為新的理論。因此,只要沒有辦法大幅度且低成本的提高觀測水平,觀測本身以及高成本就會限制住人類科學理論的發展。
其實整個20世紀的科學理論發展是足夠快的,除了相對論和量子力學,科學家還建立起了一套粒子物理學標準模型。
但到此為止,科學想要再往下發展,就需要建設更高效能的裝置來觀測更極端尺度下的現象。而目前能夠研究的前沿領域實在太多,而且不僅僅只有基礎理論,像計算機、生物、醫學的相關研究也十分重要。
因此,各國都是有選擇地投入到這些前沿領域當中,而我們要想得到突破性的理論,這需要等到這些裝置建成,並且拿舊理論進行試錯,這個過程是非常漫長的。這就當中基礎理論的發展會越來越緩慢。
所以,理論發展緩慢,實際上並不是人類智力不行,而是要觀測技術受限。
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3 # 宇宙v空間
首先感謝邀請。我們的宇宙誕生於138億年前的大爆炸,如果沒有那場大爆炸,今天世界將不復存在,你我也不會出現。隨著科學技術不斷的飛速發展,我們人類在太空探索的道路上走的是越來越遠。無論是從宏觀物理學還是從微觀物理學來看,我們的科學一直沒有多大的進步,那麼,在今天,自兩種物理學之後是否出現了一些重大的科學理論?
其實目前來看,有一種理論可以解釋引力的本質作用。那就是終極理論,終極理論可以結合廣義相對論加上量子力學而成的終極理論,科學家們將之稱為超弦理論。那麼什麼是弦呢?其實鹹非常簡單,他就跟我們平常所彈的琴絃是一個道理。不過他非常非常的小。他大概有多小呢,可以說比原子還有小萬億倍。
我們知道在分子的內部存在著原子,而原子呢則是由中子加質子以及繞河的電子所組成,而中子和質子則是由不同的夸克所組成,在傳統物理學中,可以讓們認為夸克是已知最小的物質單位。透過觀測各種各樣的例子,你會發現每一種粒子它的特性都不相同。那麼在弦理論專家認為,這些例子。無論是震動模式還是特性區別,都類似於琴絃一樣的東西。
弦理論認為,不存在粒子,只有弦在空間運動,各種不同的粒子只不過是弦的不同振動模式而已。自然界中所發生的一切相互作用,所有的物質和能量,都可以用弦的分裂和結合來解釋。在每一個基本粒子內部,都有一根細細的線在振動,就像小提琴琴絃的振動一樣,因此這根細細的線就被科學家形象地稱為“弦”。撥動吉他一根弦,你會聽到一個音。撥動另一根弦,你會聽到另一個不同的音調,因為不同的弦振動的模式不同。
一個音樂家透過一個吉他的六絃合奏,使這些弦在不同頻率振動,便可創造出無數美妙的音樂。像琴絃的不同振動模式彈出不同的樂音那樣,粒子內部的弦也有不同的振動模式,只不過這種弦的振動不是產生什麼音樂,而是產生一個個粒子。不同粒子的性質由弦的不同振動行為來決定,電子是以某種方式振動的弦,上夸克又是以另一種方式振動的弦,如此等等。
弦理論的根本意義就是可以解釋廣義相對論和量子場論中所出現的不完善機制,它是最有可以統一當代物理學的理論,透過弦論我們能夠更加深入的瞭解宇宙,例如多元宇宙、引力的本質等一系列的謎題,目前弦論仍然在完善中,我們也期待未來的某天,它能夠統一宏觀物理學和微觀物理學。
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4 # 天山我才
新物理要求人們轉變舊觀點:
1,我們首先確立新物理基本觀點。比如:物性,慣性,彈性,彈性力,彈性網,飽和空間,介質波,傳播力,浮力,能量,物質,質量,重量,光,時間,空間,磁,電,外力是物體運動的原因,外力與速度成正比,等新物理基本概念及觀點。
2,用新物理基本概念及原理,通解宇宙大自然永珍執行機理,且邏輯完全自洽。
3,不必再戀舊物理錯誤的觀點,比如:萬有引力,量子力學,相對論,波粒二象,電磁波,引力波,黑洞,時空穿越,光年訊號,宇宙大爆炸,弦論,力與加速度成正比,浮力,重力,動量,衝量。
4,《宇宙物理體系》簡介: 它全文10萬字,歷時6年完工。它對舊物理基礎概念定義作了一次全面檢查維修及重建。它以尋找物質基本性質即物性為突破口重建物理學。它增加了若干新的基礎概念定義。它完成了對宇宙大自然最基本最重要最普遍物象進行逐一解釋,且邏輯自洽。
對新物理《宇宙物理體系》基本概念的歸納:
1,物質是宇宙間一切有形實體存在。
2,能量是物質彈性力變化的反映。是一切無形感覺存在。
3,力是物質間相互作用。
4,慣性是物質具有保持原始狀態的性質。
5,物質受到作用力時,它會臆想把這個作用力彈回去,這種性質叫彈性。
6,宇宙空間由物質組成,物質具有彈性,宇宙空間即彈性空間網。任何星球,物體,物質,粒子在宇宙空間彈性網中皆會受到彈性網的一種力,這種力叫彈性力。
7,質量是物質的含量。用靜止時重量表示。
8,重力是流體對物體的斥力。
9,作用於人眼的能量,讓人眼看到物體,這種能量叫光。
10,時間是人表達過去,現在,將來順序的物理量。
11,空間是人表達前後,左右,上下順序的物理量。
12,物理量是對物體狀態描述的量。
13,物質性質是對物質規律的反映。
14,規律是穩定的變化。
15,科學是人類對世界認識的簡單化,通俗化,邏輯性,規律性。
16,磁是磁鐵內部粒子振動輻射的能量。
17,導線或導體把物質輻射的能量引匯出來,這種引匯出來的能量叫電。
18,資訊是傳遞過來的感覺。
19,感覺是人對外界的反映。
20,生命是自主能量執行的物質體。
21,受力分析是物質之間相互作用的受力分析。
22,外力是物體運動的原因。打破物體平衡的力叫外力。
23,物體振動能量傳播到人耳,人耳有反映,這種能量叫聲。
談新物理基礎概念秩序:
1,找到物質基本性質“彈性”。以“彈性”推導“彈性空間”“彈性網”。以“彈性網”推導“彈性力”。以“彈性力”匯出“能量”定義。
2,把宇宙大自然一切歸納到兩大概念:物質和能量。
物質,宇宙間一切有形實體存在。
能量,宇宙間一切無形感覺存在。
知識,意識,感覺,訊號,力,皆屬能量範疇。
3,基本定律:
物性,物質彈性原理,資訊傳播原理,資訊儲存原理,外力是物體運動的原因,受力分析,物體運動定律(力與速度成正比)。
4,物理量:力,重力,質量,重量,體積,密度,溫度,顏色,亮度,時間,空間,速度,硬度,形狀,體態,大小,強弱。
《宇宙物理體系》28個短影片目錄:
1《宇宙物理體系》
2物質和能量
3質量重量
4磁和電
5時空
6光
7浮力
8飽和原理
9資訊傳播
10火箭發射
11蘋果下落
12磁鐵相吸
13地球繞太陽轉
14飛機上升
15太陽能量方式
16月球重力
17力分析
18力傳播
19力與速度
20傳播力
21受力分析
22宇宙機理
23望遠鏡
24物理用詞
25性質和量
26生命
27力分析舉例
28摩擦力
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5 # sm慶泰
我在研究細胞生物電是怎樣形成時,發現了“細胞雙縫效應"!這是因為所有細胞膜都是由雙層奈米磷酸脂質構成,對進入細胞的氣體等分子,在雙縫效應下都會失去電子,被收集在膜層內外兩層可視的發光體(如下圖),這就是一種雙縫效應發電方式、或集電方式、或充電方式!由此論斷:在不同的奈米材質下和不同的雙層錯位角度與不同的縫隙下,預計它能把太Sunny線、高能射線、磁力等線進行雙逢效應分割成段還原於電子!其效應力可達百分之百!這就稱為“雙縫電子效應",那麼其反面效應就是“電子雙縫效應"!它是發射、外彈、加速電子或微波射線隔空外傳運動的,這對電能隔空傳遞、電能光能的轉換有著無可估量的重大意義!例如雙層石墨稀的錯位角度與縫隙不同的雙縫效應,能使電子懸浮加速從即獲了“常溫超導體"!它已被曹源驗證!但是他不知到這是雙縫效應的其中一個功能,本論文與發現首次向全球公開,請注意我的版權使用。
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6 # 美術家1
當然有,目前最須要知道黑洞從那來,物質是如何形成的。黑洞來自宇宙大爆炸,物質來自能量摩擦(宇宙大爆炸)疊加冷卻聚合形成的,,,現在須要求證。
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近一百年來,在相對論和量子力學之後,真沒有太大的理論突破。雖然規範場理論和大爆炸理論很令人振奮,也還是在上述理論基礎上的發展。但是人類的探索是無止境的,一旦捕捉到暗物質和暗能量,必將會是一項重大突破。紫臺的常進研究員(現已是院士了)領導的悟空號暗物質探測專案,丁肇中領導的阿爾法磁譜儀搜尋暗物質專案都在做不懈努力。很期待他們能夠做出劃時代的科研成果。