有人说现代科学停滞不前,这是真的么?

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  现在在网上,尤其是贴吧,论坛,自媒体等等,总有人发表这样的观点:自从相对论和量子力学之后,现代科学停滞不前了100多年。那这样的论断真的合理么?实际上,并非如此,如今的科学发展异乎寻常地快。口说无凭,我们可以来简单地回顾一下,现代科学的历史。

  牛顿

  如果我们要为现代科学找一个奇点,很多人会选择哥白尼,也有人会选择伽利略。但我相信,更多的人会选择牛顿,这是因为牛顿力学,以及他的《自然哲学的数学原理》可以说是拉开了现代科学的序幕。

  

  1666年,被认为是牛顿的奇迹年。他在这一年为了躲避瘟疫到了乡下,然后在这段时间里,他一个人独立发明了微积分,搞定了光分解的实验分析,并且开始开始思考万有引力定律。也就是说,在这一年,他就为数学、力学和光学未来的发展奠定了重要的基础。说实在的,任何一个人在自己的一生当中完成其中的某一项,都会名垂千古。所以,牛顿的奇迹年简直是相当惊人。而他在1687年发表的《自然哲学的数学原理》中,也正式把万有引力定律提了出来,不过,他早就做出这个成果,只是一直藏着掖着而已。

  因此,科学发展的第一座高峰,实际上发生在1666-1687年之间。

  

  麦克斯韦

  在牛顿之后,做出能够与牛顿比肩的科学家是麦克斯韦。

  

  如果说牛顿统一了天上和地上的物理学,那麦克斯韦统一了电和磁,并且预言了电磁波的存在。

  

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  1873年,麦克斯韦发表了《论电和磁》,并且提出了麦克斯韦方程。

  

  在科学史上,《论电和磁》是一部可以和《自然哲学的数学原理》相匹敌的物理学经典,这也是科学史上的第二座高峰。

  而如果我们计算一下,牛顿到麦克斯韦之间的时间就会发现,两个人的活跃在科学界相差了200年。所以说,量子力学距离我们不到80年,跟牛顿力学和麦克斯韦理论之间的时间比起来真的不算什么。

  相对论和量子力学

  而自从麦克斯韦理论发表之后,科学界就蒙上了一层阴影,这是因为麦克斯韦理论和牛顿力学是有矛盾,这个矛盾就出现在光速上。

  

  除此之外,工程问题上,著名的“黑体辐射”问题,也一直让科学家摸不着头脑。于是,这两个问题被认为是物理学大厦上的两朵乌云。

  而这两朵乌云,一朵引发了爱因斯坦的相对论,而另外一朵引发了量子力学。相对论几乎是爱因斯坦一个人独立完成的,时间是1900~1920年之间。而量子力学则是一群科学家共同努力的结果,持续时间也很长,大概从1900到1930年,才基本奠定了基础。

  

  而量子力学的落成距离麦克斯韦发表《论电和磁》,大概是是50年的时间。

  不过,这里我们知道的是,量子力学和相对论的发展非常依赖观测技术的发展,这段时间,以汤姆逊和卢瑟福为首的一群物理学家,先是搞出了可以研究微观的实验设备,尤其是卢瑟福的α散射实验,一步步解开了微观世界的面纱,后来的大型粒子对撞机说白了还是在用这个原理。

  

  当然,还有威尔逊云室等等。其中也不乏贝克勒尔,居里夫妇这样的大神级实验科学家。

  

  所以,实际上观测技术是推动科学发展的原动力。

  而相对论和量子力学也被认为是科学史上的第三座高峰。

  粒子物理标准模型

  科学的第四座高峰是粒子物理标准模型,这个理论是基于量子力学和狭义相对论基础之上的。它大概是1950年开始,许多科学家和实验室陆陆续续开始投入相关的研究。在20世纪,科学家找到了100多种粒子,但是这些粒子是什么,科学家是一头雾水。后来,他们发现,这些粒子是可以进行分类的,一类被称为费米子,它们是构成物质的最小单位,另外一类是玻色子,这类是传递相互作用的。

  

  而粒子物理学标准模型得以建立依靠的是一群杰出的物理学家,其中包括杨振宁、温伯格、希格斯、费曼、盖尔曼等数百位理论物理学家的努力。但仅仅靠他们是不够的,还需要大量的实验物理学家的加入,以及世界各地的对撞机。

  

  直到2012年,希格斯玻色子被找到,这个模型才告一段落,但是它还有很多遗留问题无法解决。

  

  可以说,随着科学的发展,不仅仅是理论物理学家需要开脑洞,观测手段也越来越重要了,如果没有LHC对设备进行升级,我们根本无法观测到希格斯玻色子。同样的,相对论预言的引力波之所以当时观测不到,也是在于观测技术。

  早期的理论物理学家实际上要比现在的理论物理学家幸福得多,因为他们要描述的世界,基本用简单的实验设备就可以实现,甚至有时候用肉眼就能看到。而现在的科学发展在极大和极小两个尺度,都是需要千亿的实验设备才能够捕捉到一点点信息,而理论物理学家正是要利用这一点点信息去撬动整个理论,这个难度可想而知。

  粒子物理标准模型的阶段性落成就是在我们这个时代,即使稍微好找一点的中微子也是在新千年才找到的。

  

  总结

  除了粒子物理标准模型之外,超弦理论也早早被提出,但受限于观测技术,以至于我们无法了解这个理论是不是靠谱。粒子物理标准模型的开始建立也仅仅距离量子力学30年的时间。所以,科学的发展其实没有减缓,只是难度和强度加大了,导致我们更需要依赖实验设备,但是即使这样,科学家在提出新理论的速度也一点没有放缓。

  因此,我觉得科学并没有停滞,反倒是加快了

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