物理学的新危机

时间:2015-06-28 06:22:34 

理论物理学是否已经超出了自然科学,在数学、自然科学和哲学之间拥有了自身独立的准则?也许物理学家是时候对此进行认真的讨论和反思了。

1687年牛顿的巨著《自然哲学的数学原理》出版,标志着物理学以一种前所未有的清晰和优美的方式诞生,牛顿利用数学公式描述出上帝构造世界的手法,也使物理学家站在了仅次于上帝的位置,为全人类讲解世界运行的规则。物理学自诞生起就一直在自然科学中处于领导地位,到了19世纪,大部分物理学家都认为,经典物理学大厦已经完成,对于未来的物理学研究,只剩下一些装饰性的工作。

在19世纪的最后一天,英国物理学家开尔文男爵对全欧洲的物理学家致辞,他在回顾物理学所取得的伟大成就时,仍然不忘提及在物理学美丽而晴朗的天空上有两朵乌云——以太问题以及黑体辐射问题。随后正是经典物理学上空的这两朵乌云,在20世纪摧毁了整个经典物理学体系,又催生了现代物理学的两大支柱——相对论以及量子力学。物理学翻开了崭新的一页,物理学家们变得前所未有的谦卑,他们不再认为自己能够洞察上帝的心思,而是谨慎地猜测上帝是否在掷骰子。

现代物理学所解释的范围更加广阔,随着现代宇宙学的诞生,物理学家们开始以整个宇宙作为研究对象,推测宇宙的诞生过程,预测宇宙的未来,物理学几乎已经取代了宗教和哲学的位置。现代物理学的发展在2012年达到顶峰,欧洲核子中心的大型重子对撞机在实验中发现了希格斯玻色子,这意味着理论物理学家在20世纪60年代提出的“标准模型”正式完成,现代物理学的两个分支——实验物理学和理论物理学在这里完成汇合。

在标准模型完成几年之后,越来越多的物理学家开始怀疑,物理学是否需要一场新的革命,才能产生出一种更完备的理论,或者是一种全新的科学哲学?2014年12月,开普敦大学的理论物理学教授乔治·埃利斯(George Ellis)与巴黎天体物理学研究所和约翰·霍普金斯大学的物理学教授乔·斯尔克(Joe Silk)共同在《自然》杂志上发表文章《保卫物理学的完整性》(Defend the Integrity of Physics),探讨物理学乃至科学哲学发展的未来——实验物理学与理论物理学是否还会在未来的某处相会,理论物理学将向何处发展,理论物理学是否会从自然科学中分裂出去。2015年6月5日,美国罗切斯特大学的天体物理学教授亚当·弗兰克(Adam Frank)与达特茅斯学院的物理学教授马塞洛·格莱泽(Marcelo Gleiser)又在《纽约时报》上发表文章《在物理学边缘的危机》(A Crisis at the Edge of Physics),继续探讨新物理学的危机——未来的物理学理论是否还需要得到实验的证实?或者说,判断一个理论是否是科学理论的依据又是什么?

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