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譬如微積分的發明、麥克斯韋方程的提出、愛因斯坦的質能方程、廣義相對論這些跨世紀的徹底改變人類的數學、物理公式怎麼現在近一個世紀來都沒有新的出現?是人類退化?還是科學有盡頭?
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  • 1 # 天籟人2

    人類很少重視創意活動,重在利益之爭和社會勢力平衡,既是有重大科學發明和技術突破也很難得到充分認證和應用,腐敗肆意橫行。疫情籠罩地球甚至生命。

  • 2 # 破曉修羅

    就像牛頓說的,看的更遠,是因為站在了巨人的肩膀上。

    也就是說,要出新的公式,至少要把原來的相關公式和理論弄懂。

    現在,科學的巨人已經長得太高了,以至於大部分人一輩子都不一定能攀登上巨人的肩膀,所以也就無法成為巨人成長的新高度。

  • 3 # 螢火花

    越往後越難,現在已經不是一個人,靠一支筆一張紙就能夠發明創造了。微積分雖然是牛頓萊布尼茨發明的,後期許多數學家做了完善,還要堅實根基。

  • 4 # 蒼穹之霾

    數學的發明在天不在人,在適當的時候,天會降天才到人間,發明出當今數學家都看不懂數學新系統(如以前的伽羅華髮明的群論)。這個天才何時降生,只有天知道,也許百年,也許五百年,天才到時候一定會有,不依靠劍橋哈弗,更不需要興趣班。

  • 5 # 平凡隨筆

    還沒有更大尺度或更小尺度物質結構的發現,觀測手段相比較於目前的物質結構還比較粗糙,以至於大多數問題還只是靠猜測。隨著觀測手段的提高,物理原理將會有新的突破是必然的。

  • 6 # 使用者3667749331284

    以為,不是啊.

    學科乃至科學發展的曲線,本就非線性的,原因有內外,外因也挺複雜的.

    若寫這篇論文,份量也不算小呢.

  • 7 # 數學救火隊長馬丁

    引言

    如果說近一個世紀以來沒有出現徹底改變人類的數學、物理公式,這種說法是不妥當的。事實上,在數學、物理等領域,人類在二十世紀所取得的突破與進展,要遠遠超過人類歷史上任何一個世紀。就拿數學領域而言,在各個方向上都產生了不計其數的新分支,新理論。

    例如以測度論(measure theory)為基礎的現代機率論(probability theory),泛函分析與運算元理論,代數拓撲,流形上的分析學,抽象代數,現代微分幾何,控制論與運籌學等等,每一個都談得上是開宗立派的巨大成就。

    就拿題主所提到的微積分而言,在20世紀就經歷了一次開天闢地的變革。法國數學家勒貝格(Henri Léon Lebesgue,1875-1941),發展和完善了傳統的測度與積分理論,提出了新型的微積分——勒貝格積分(Lebesgue integral),從而取代了傳統的微積分。現在數學家所使用的,都是勒貝格積分或者更高階的積分。而傳統意義上牛頓發明的那個微積分,只有工科,經濟學等專業的學生還在使用。

    勒貝格

    如果說是那種徹底改變人類、跨越時代的數學成就也是有很多的。我就來舉三個例子。

    哥德爾不完備性定理

    哥德爾不完備性定理是由奧地利裔美國數學家,邏輯學家庫特·哥德爾(Kurt Gödel,1906—1978)於1931年提出來的,稱其為20世紀,甚至人類數學史上最重要的數學成就也不為過。因為它從根本上回答了數學的本質是什麼,或者說,不是什麼。由集合論引發的第三次數學危機,使得數學家們開始思考數學的本質問題:什麼是數學?什麼是證明?什麼是真理?等等。由此開創了數理邏輯這一數學基礎學科,而哥德爾不完備性定理就是其中最重要的成果。

    哥德爾

    這個定理從根本上顛覆了人們兩千多年以來對邏輯與真理的認識,徹底改變了人們對數學本質的信念,動搖了整個數學大廈的根基。而且它的影響範圍還超出了數學界,對物理學,計算機理論,人工智慧等領域也產生了深刻影響。難怪有人會說,未來300年數學界最重要的成就中,仍然會有哥德爾不完備性定理的一席之地。愛因斯坦和哥德爾曾是同事,二人都曾經在普林斯頓高等研究院(Institute for Advanced Study)工作。愛因斯坦自己也曾說過,哥德爾不完備性定理在數學界的地位,可以和相對論在物理學界中的地位相提並論。

    普林斯頓高等研究院

    分形幾何(Fractal)

    數學體系的成熟,主要得益於幾何學的發展,古希臘的歐幾里德(Euclid)的曠世名著——《幾何原本》,奠定了演繹推理這一數學研究的基本方法。從小學我們就知道,幾何學就是研究各種各樣的圖形,從平面到立體,微積分的引入又使得幾何學的研究物件擴充套件到抽象空間。但是誰也沒想到,在20世紀70年代,一門新的幾何學誕生了,而它徹底改變了人們對“圖形”這一概念的理解。這就是“分形幾何學”(Fractal)

    分形幾何學是由法國數學家曼德布羅特(Benoit B. Mandelbrot,1924~2010)創立的,它的研究物件是具有自相似特徵的層次結構。人們驚奇地發現,這種結構普遍的存在於自然界乃至整個宇宙中,甚至人類社會中也存在這種結構。雪花的形狀,葉片的脈絡,雲彩的紋理,大陸的邊緣,血管的分佈,原子的構成,等等等等,甚至有人認為整個宇宙就是一個巨大的分形結構。

    一個典型的分形幾何圖形

    分形幾何中另一個重要的顛覆性認識就是維數可以不是整數,我們習慣說直線是一維的,平面是二維的,立體是三維的,但是在分形幾何中,圖形的維數甚至可以不是整數,比如√2維,ln3維等等,這絕對是一個足以改變人類根本認知的顛覆性理論,我認為它的意義並不亞於把時間與空間看成是有聯絡的相對論。

    不起眼的葉脈中,就包含著分形結構

    模糊數學(fuzzy mathematics)

    這又是一個從根本上改變人類對數學傳統認知的理論。傳統上人們認為數學的核心特徵就是精確(accurate),的確如此。但有時精確也不是什麼好事,例如該如何定義“高個子男生”呢,有人認為是180以上,而有人認為是175以上,當然也有人認為是185以上,每個人的觀點都不盡相同。如果我們就定義為180以上的話,那麼身高179.9的男生肯定會心裡不服氣。再比如,我們定義18週歲以上為成年人。那麼如果有兩個殺了人的人,一個人的年齡是18歲零1天,另一個人是17歲零364天。那麼一個人會被判死刑,另外一個人則教育一段時間就完事兒,這顯然是不合理的。

    針對這種情況,加州大學伯克利分校自動控制領域教授扎德(Zadeh,L.A.;1921~2017)於1965年提出了一種全新的數學思想,並由此創立了“模糊數學”這一新的數學分支。它打破了數學是研究精確物件的這一信條,從此整個數學的大河變分成三股支流——經典數學,以不確定現象為研究物件的機率論,和以模糊現象為研究物件的模糊數學。

    扎德

    模糊數學理論的產生,不僅打破了人們對傳統數學特徵的認知,而且有著廣闊的應用前景。事實上,它在現實生活中的應用比我前面舉的兩個例子都要廣。聚類分析、模式識別、綜合評判、決策、預測、控制、資訊處理,等等,尤其是在計算機領域,基於模糊數學的模式識別能力,相較於傳統的模式識別要大大提高。而模糊數學也在越來越多地走入更多的應用領域。

    上面舉的這三個例子,都足以具有所謂的顛覆性,跨時代這兩個特徵。

    首先是顛覆性,這三個理論都顛覆了人們的傳統認知,正如相對論顛覆了人們所認為的時間與空間沒有聯絡這一理念。哥德爾不完備性定理顛覆了正確的都是可以被證明的這一信念,分形幾何顛覆了圖形都是可以拿筆畫出來的這一認知,而模糊數學則顛覆了數學研究物件都是精確的這一理解。

    至於跨時代性,哥德爾不完備性定理的理論高度已經被人們推到了未來300年,分形幾何也有人開始用宇宙整體論的思想加以解釋,對於模糊數學,隨著計算機越來越深入到人們生活當中,它的應用價值將會越來越廣泛,雖然現在他還很弱小,但可以預見未來將會形成數學界“三足鼎立”(經典數學,機率論,模糊數學)的局面。

    當然上面三個例子只是我自己選取的有代表性的三個理論,除此之外,數學和物理中這種具有顛覆性的理論還有很多很多。

    既然20世紀產生了這麼多影響重大的新理論,那麼為什麼還會形成“近一個世紀以來沒有出現徹底改變人類的數學、物理公式”這種印象呢。我想有如下4個原因。

    第一、任何一個理論的意義都需要經過時間來檢驗。

    關注諾貝爾獎的人肯定都會注意到這樣一個現象,諾貝爾獎的獲得者大多是白髮蒼蒼的老者,年齡七八十歲者不在少數,像楊振寧和李政道獲獎時不到四十歲,已經屬於出類拔萃了。

    這其實反映了科學理論的一個重要現象:一個新的理論從提出到被人們接受,再到被廣泛應用是需要一定時間的。不是說你今年證明了一個很重要數學定理,明年就會被寫進教科書。歷史上沒有哪一個重要的理論,不是經過長時間的歷史檢驗就被寫進科學史的。而且越是重要的理論,檢驗所需的時間就越長。一般都是幾年或者幾十年,甚至上百年,在這期間,理論要經過不斷的完善,改進,糾錯,以及嘗試應用。

    就比如微積分理論,從提出到現在已經近400年了,一方面人們不斷對其理論進行豐富,完善,與改進,事實上,我們現在學的微積分所使用的符號,跟當初牛頓創立的符號相差甚遠,經過不斷地改進才形成現在的樣子。另一方面,科學家利用微積分這套理論,不斷地解決新的問題,發展出更廣泛的應用,一直到今天仍是如此。正是這400年的打磨,才使得微積分這一人類思想史上的明珠在理智的黑暗中不斷髮出新的光芒。

    牛頓手稿

    相對論亦是如此,從1905年提出狹義相對論,到現在也已經100多年了,100多年,無數物理學家貢獻出了他們自己的智慧,不斷對愛因斯坦的這一理論進行檢驗,而越來越多的實驗結果證實了這一理論。

    因此,一個具有劃時代意義的理論,從產生到被人們認可其歷史地位,至少需要100年的時間。我上面舉的那三個例子,分形幾何與模糊數學都只有四五十年的歷史,哥德爾不完備性定理時間久一些,但也不足百年。

    因此不是說沒有產生跨時代的理論,而是說實際上已經產生了,但因為時間還未到,所以你還沒有意識到它是劃時代的理論。現在21世紀也才過了20年而已,僅以目前的知識水平就判定某個20世紀的定理在人類2000多年科學史上的地位,是不是太早了呢?

    2、很多理論還處在發展中

    正因為這些理論太“年輕”了,因此發展還很不成熟,到目前為止仍然處於不斷的發展之中。

    就拿分形幾何舉例子,筆者是在研究生階段學習的這門課程,在當時,整個世界上甚至都找不到一本系統的教科書,可以想見這個理論是多麼的年輕。不要說有一些問題還尚未解決,甚至連問題本身涉及到的一些基礎概念都還沒有定義。筆者還清楚的記得,在課堂上經常會想到一些問題,而當向老師提出時,老師的回答通常是:這個問題數學家都還沒有想過。

    所以,分形幾何就如同一個剛出生的嬰兒,還在茁壯地成長中,距離成年還有一段時間。所以現在當然不會被人們認為已經具有了劃時代的歷史地位。

    其它理論也是如此,有的理論提出可能只有幾年的歷史,因此都在不斷的蓬勃發展之中。因此在它們還沒有成熟之前,沒有人敢斷言它們的歷史地位。你就敢說幾百年後,歷史學家不會把當前發現的某個理論,看作是具有與微積分和相對論同等地位的理論成果呢?

    第三、學科分化限制了理論價值的傳播

    現代科學知識的發展很重要的特徵就是學科分化越來越細,越來越高深。曾有人做過統計,僅數學領域目前就形成了大約200個互相獨立的數學分支,所謂“隔行如隔山”,領域外的人對本領域內的專業知識是完全不懂的。曾經聽到過一個說法:世界上99%的數學家,對世界上99%的數學知識,連聽都沒聽說過。不信的話你可以找一本數學雜誌,扔到一個大學數學系教授面前,他一定會告訴你,上面的文章他也基本都看不懂。

    說白了,人類的學科分化越來越細,因此從事某個專門領域的人就會越來越少,導致的後果就是一個新理論產生之後,世界上只有該領域的人能看懂並理解他,而且越是高階的理論,能看懂的人就越少。因此,就算一個理論具有劃時代,顛覆性的意義,那麼知道這一意義的人也只是極少數,而他又很難向其他人解釋。所以他的意義就不會被全人類所共同認識。目前數學界和物理學界的所有理論莫不如此。

    而反觀微積分,在牛頓那個時代,人類近代科學還處於萌芽階段。知識總量很少,學科分化也幾乎沒有,因此有很多科學家就掌握了多方面的不同領域的知識。所以某個理論出來後,他們就能全面並且宏觀地認識到這一理論在人類的整個科學中所處的地位。比如一個人精通代數學,幾何學,天文學,運動學,力學,熱學,那他就可以看到微積分是如何在這些領域具有廣泛的應用的,那麼他也就能意識到微積分理論的重大意義,這才奠定了微積分理論的地位。

    而現代的科學理論就沒有這麼幸運了,一個領域的理論只在自己領域內有意義,其他的人則看不到,那麼他怎麼可能成為人們口中的劃時代的理論呢?

    第四、公眾的科學水平普遍不高

    最後一條是一個非常尷尬的原因。直截了當的講就是,因為大多數人讀書少,所以不是沒有這樣的理論,而是有很多這樣的理論,只是你不知道而已。

    像“微積分”,“相對論”這些詞都是頻繁的出現在各種科普讀物或中學教科書上面的,因此才會造成人類目前具有劃時代意義的理論只有微積分和相對論而已這種印象。

    但事實上無論是中學教材還是科普讀物,上面所涉及到的科學知識,都是上百年以前了,而近100年內所新發展出來的新的數學知識,一般人是接觸不到的。當然我這裡說的是各個領域的知識,而不是某個專業領域特定的知識。

    即使是上了大學,在本科階段也很難接觸到百年以內的知識。我曾在另一篇文章中考證過,大學裡學的《高等數學》,裡面的數學知識所處的年代,沒有超過鴉片戰爭的。

    因此,中國絕大多數人,甚至世界上絕大多數人的數學水平基本上停留在乾隆年間。所以你以一個乾隆年間的知識儲備水平,來看待人類數學和物理學的發展歷史,當然只能看到微積分。人類近百年內發展出的無數新理論,新方法,新成果,你自然是看不到的。

    美國著名科普作家卡爾·薩根

    而如果能腳踏實地地學習更多貨真價實的知識、理論,那麼你會發現,人類的科學發展歷史遠不如你所認識的那麼悲觀。

    參考文獻:

    [1] 《科學的歷程》,吳國盛,北京,北京大學出版社

    [2] 《數學:確定性的喪失》,M.克萊因,長沙,湖南科學技術出版社

    [3] 《分形理論及其應用》,朱華,姬翠翠,北京,科學出版社

    [4] 《模糊數學方法及其應用》謝季堅、劉承平,武漢,華中科技大學出版社

  • 8 # 風平姬賢

    與政治環境密切相關!愛大咖的政治環境很差,成就了他!牛大咖當時的政治環境也很差成就了他!伽大咖的政治環境更差,成就了伽利略!

  • 9 # 天山我才

    讓西方跟隨我們學理論物理:

    曾幾何時,我們跟隨西方學錯誤的理論物理,學錯誤的萬有引力,荒謬的相對論量子力學。

    現在我們開創了一套全新的理論物理體系,可以完全自豪地說,100%地說:讓西方跟隨我們學正確的理論物理。

    怎樣就確定《宇宙物理體系》的正確性?

    《宇宙物理體系》在網上與西方理論物理對陣PK,處全面勝利。比如,對物理最基本最基礎的概念與物象解釋,在例舉的36個問題中即36個短影片中,西方理論物理解釋全敗,甚至連“陀螺為什麼不倒”都解釋不清。而《宇宙物理體系》的解釋,邏輯完全貫通,自成體系。

  • 10 # 江之頭魚

    天花板顯象,理論越往上越難,現在的前沿理論弄懂都不易了,超越就更談不上了。另外就是裝置,有些東西你想了也不一定有裝置驗證。

  • 11 # 枝枝葉葉

    因為 現在新創造的 知識,已經細化到,可能需要到博士 才需要學習,或有基礎學習,比如量子力學,大多數人只是聽說過這門學科,但是因為學習量子力學,需要複雜的數學基礎,所以一般人 對它遠沒有質能方程式熟悉。就是說,現在新創造的理論,已經細化到只有一少部分人專業人士 才能理解,已經不可能在高中學到了,現在晶片速度不斷提高,計算機下圍棋遠超人,還是有巨大進步的,但是所涉及到的理論,不可能在高中學到,所以就有 無大師的感覺

  • 12 # 擲骰子的企鵝

    發現一條新的理論或者公式彷彿發現一塊新大陸,而發現新大陸需要幾個必要的條件。

    首先需要一個正確的方向,記得大學時候老師說過,基礎學科中決定你的成就的最大的因素就是研究方向,當下物理學建立了標準模型,用它可以描述強力,弱力及電磁力,但是無法描述到引力,相信未來很長一段時間,物理學家們還是會為了統一四種基本力而努力,弦理論是最有可能達到的。

    其次還需要一艘好船,物理學的發展離不開觀測的工具,如今我們研究的東西越來越小,距離越來越遠,速度越來越快,需要的實驗精度越來越高,需要的能量也越來越大。比如為了看到更小的粒子,顯微鏡經歷了光學顯微鏡到電子顯微鏡和隧道顯微鏡的變化,比如標準模型的建立離不了高能粒子對撞機,想要觀測到更小的粒子,就需要不斷提高對撞的能量,這就需要龐大的資金和技術支援,困難程度和百年前相比只多不少。更何況我們還沒有找到一個好的方法探測暗物質。相信隨著科技的發展,當我們擁有了更精確的觀測工具,就會帶來新一輪的基礎理論的進步。

    最後還需要許許多多的船員,理論的發展是建立在許許多多的基礎研究之上的,當研究的領域不斷拓展,研究的深度不斷增加,我們才更有可能發現“空中飄著的烏雲”,這離不開眾多科研人員的積累。

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