為什麼100多年過去了,還沒有出現比肩愛因斯坦的科學家…


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為什麼100多年過去了,還沒有出現比肩愛因斯坦的科學家?

如果我們回溯整個人類文明的發展,我們就會發現現代科學是在十七世紀前後才逐漸發展起來的。而科學自身的發展,也帶給了人類巨大的回報。幾次工業革命,大幅度提升了人類對於能量和信息的使用效率,進而改善了人類的生活。在人類文明發展歷程中,沒有任何一個“300年的發展”可以比肩這300年來的發展,人口也在這300年來大幅度的提升。

不過,這一切本質上都需要仰仗著基礎科學的發展,而基礎科學的發展需要仰仗理論物理學的發展。放眼物理學發展的300多年裡,誕生了許多偉大的物理學家,其中可以躋身第一梯隊的物理學家大概有3位,他們分別是牛頓、麥克斯韋和愛因斯坦。

牛頓統一了天上和地上的物理學,提出了著名力學三大定律和萬有引力定律。

麥克斯韋統一了電、磁和光,預言了電磁波的存在,並且光是一種電磁波。

愛因斯坦在狹義相對論中統一了時間和空間,質量和能量。

這三位都是憑藉自己一個人的力量,就完成了重要的“基石型”理論。

可是從愛因斯坦提出相對論至今,已經過去了100多年。在這100多年中,始終還沒有出現一個可以比肩愛因斯坦等人的物理學家,那這究竟是咋回事呢?難道是人類的智力僅限於此嗎?

答案:顯然不是這樣。

科學的發展:機遇與挑戰

要了解這個背後的邏輯,我們就得搞清楚科學到底是如何發展的?

牛頓毋庸置疑是現代科學的奠基人,但他能夠成為奠基人,並不是只是因為他提出了著名的牛頓力學,而重要的是他奠定了一個科學研究的範式,這個範式才是科學研究的基礎,科學精神的體現,後來的科學家,無論是哪個學科,都是沿著牛頓指引的方向發展科學理論,才造就瞭如今的科學大廈。那什麼是科學研究的範式呢?

總結下來應該至少有這麼幾條:

被研究的對象,可以被定義,可以被測量以及用數學語言描述。

可以通過實驗驗證。

這在牛頓的著作《自然哲學的數學原理》當中就有所體現。在這本著作中的前十多頁,都是各種定義物理量,這些物理量都可以用實驗來測量,並且可以用數學語言進行描述。

這一套後來就成了科學界默認的範式,後來的學者遵照著這個範式來做科學研究。有一位學者甚至為牛頓提出的科學範式進行了歸納和總結,並提出了“牛頓的激光烈焰劍”理論,用一句話概括就是:

所有不能進行實驗和觀測的東西都不值得辯論。

測量與理論

從現代科學的源頭開始,“測量”是一件十分重要的事情。牛頓理論能聞名於世主要是因為牛頓可以用弗萊姆斯蒂德的觀測數據來證明自己是對的;

麥克斯韋理論可以成為電磁學基石,是因為赫茲通過實驗證明了;

愛因斯坦在提出相對論時並沒有引起廣泛的關注,直到愛丁頓觀測到了星光偏折,愛因斯坦的理論才被廣泛接受。

總結下來就是:如果一個理論不能被實驗所證明,那它只能是一個假說。只有被實驗和觀測所驗證的假說,才能最終成為一個理論。

為什麼近100年沒​​有比肩愛因斯坦的科學家?

觀測和實驗的技術進步會直接影響到科學的發展。在百年來,人類的實驗和觀測技術一直沒有得到大幅度的提升。

所以即便有人提出了一些更加超前的理論,也沒有辦法通過實驗來證明這個理論是對的,也就不能被廣泛接受。

舉個例子,科學家們曾經發展出了超弦理論,但這個理論至今都沒有被廣泛接受,這主要就是因為超弦理論描述的尺度很小很小,超過了我們目前觀測設備的極限,甚至人類最好的觀測設備的誤差都要比超弦理論所描述的尺度還要高出好幾個數量級,我們沒有辦法通過實驗和觀測來證明超弦理論是正確的。

由於理論無法被驗證,也就不可能出現可以比擬愛因斯坦的科學家了。不僅如此,愛因斯坦等人都是憑藉個人就完成了理論的構建。但是現在要做到這一點很難,首先要學完前人的理論就需要消耗大量的精力,其次如今的理論由於太過高深,需要大量的人力物力的參與,就拿現在科學家研究的前沿領域暗物質和暗能量,如果沒有參與到這些實驗項目,沒有得到相應的數據,就很難提出相應的理論,而這些項目都是超級大的項目,都在千億美元級別,上萬人參與。

正是因為人類已經研究得太過高深,所以很難會再出現僅靠一個人就能提出一個類似於愛因斯坦等人成就的理論。換句話說,雖然牛頓,麥克斯韋和愛因斯坦能力超群,但某種程度上說,他們所處的時代也很好,類似於古代亂世總能出英雄。如果他們幾位生在這個時代,也不可能再做出如此巨大的科學成就。