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下一个比肩牛顿、爱因斯坦的物理学大师需要解决什么样的问题?

2021-1-29 41 1/29

要搞清楚这个问题,我们其实就要弄清楚科学究竟是如何发展的。

其实在牛顿之前也是有很多学者,但是牛顿被认为是现代物理学的开山鼻祖。这是因为,他统一了“天上”和“地上”的物理学。在他之前,学者们认为天上和地上是用不同的物理学规则的。


而且牛顿力学很好地解决了宏观低速的世界,也就是我们人类日常生活中的物理学。不仅如此,牛顿力学可以很好地解释各种物理学现象,以及预测物理学现象。最有名的莫过于发现“海王星”,当时的人仅仅用纸和笔,就计算出了海王星的位置。


后来,学者们发现了很多电和磁的现象,但一直没有办法很好地解释这两种现象。于是,麦克斯韦横空出世,提出了麦克斯韦方程,预言了电磁波的存在,还说光是一种电磁波。发现没有,和牛顿的情况很像,科学家也是仅仅用纸和笔就预测了“看不见、摸不着”的电磁波。


后来,麦克斯韦的麦克斯韦方程推导出来光速在任何参考坐标下都是不变,这和牛顿理论矛盾了。于是,为了解决这个问题,爱因斯坦提出了相对论。在相对论中,爱因斯坦调和麦克斯韦方程和牛顿力学的矛盾。


同一时期,在微观中,尤其是亚原子级别,科学家通过α粒子散射实验,粒子对撞机,云室等方法渐渐形成了一套理论,被我们称为量子力学。如果,我们仔细去分析一下牛顿理论,麦克斯韦方程,爱因斯坦的相对论以及量子力学就会发现。

每当人类观测技术进步了,就会产生新的理论。一开始只是肉眼可见的宏观低速世界,牛顿力学刚刚好用。但是在引力大,尺度大,速度大的地方,牛顿力学误差很大了,才会出现相对论,而且相对论很好地解决了这个问题。其次,同样的事情也发生在亚原子级别,牛顿力学又开始误差巨大,这时候就有了量子力学。除此之外,当科学家掌握了α粒子散射实验、云室以及大型粒子对撞机的技术后,

科学家找到了更多的粒子,并且了解到了原子核内,甚至是质子内部的情况,并以此构建了粒子物理标准模型。也就是说,伟大的理论除了需要伟大的科学家,同时还需要观测技术的提升。

我们一直没办法验证“弦理论”正是由于观测设备不行,观测设备的误差都比“弦”的尺度要大得多。


所以,新的理论一定是要出现在目前我们不了解的,但是正在升级设备准备去了解的那些领域。比如说:引力波的探测和运用。由于光速对于信息,物质,能量的速度限制,这导致了人类的视野有限,而对于引力波的引力将会继电磁波之后,人类的第二双眼睛。

有了引力波,可观测宇宙可以从直径922亿光年,多提升8光年,达到930亿光年,还能让我们了解到宇宙前38万年内到底发生了什么。


除此之外,还有暗物质,暗能量,中微子,黑洞等领域,这些领域的相关研究真的很有可能会引发科学革命。所以,我认为未来的能够比肩牛顿,爱因斯坦的科学家,其实应该是出现在这些相关领域的顶级专家。

不过,其实也有一个很现实的问题,那就是现在的科研很艰难,靠一个人是完不成的,只能依靠团队的力量才行。所以,以后要超越牛顿、爱因斯坦不一定会是某个人,更可能是某个团队。

所以,最后我们来总结一下,科学理论的发展其实遵循着这样一条路径,那就是“观测”和“误差”,只有观测技术上升了,使得现有的理论和现实产生了巨大的“误差”,这时候就很有可能出现新的理论,麦克斯韦,爱因斯坦,量子力学都是这样的。所以,如果未来出现一个能和牛顿、爱因斯坦比肩的科学家,很有可能再出现在目前无法探明的一些领域,比如:引力波,暗物质,暗能量,中微子和黑洞等领域。不过,未来想要单枪匹马做革命性的理论和成就非常难,所以更有可能是一个团队提出个革命性的理论。

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