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为什么100多年过去了,还没有出现比肩爱因斯坦的科学家?

如果我们回溯整个人类文明的发展,我们就会发现现代科学是在十七世纪前后才逐渐发展起来的。而科学自身的发展,也带给了人类巨大的回报。几次工业革命,大幅度提升了人类对于能量和信息的使用效率,进而改善了人类的生活。在人类文明发展历程中,没有任何一个“300年的发展”可以比肩这300年来的发展,人口也在这300年来大幅度的提升。

不过,这一切本质上都需要仰仗着基础科学的发展,而基础科学的发展需要仰仗理论物理学的发展。放眼物理学发展的300多年里,诞生了许多伟大的物理学家,其中可以跻身第一梯队的物理学家大概有3位,他们分别是牛顿、麦克斯韦和爱因斯坦

牛顿统一了天上和地上的物理学,提出了著名力学三大定律和万有引力定律。

麦克斯韦统一了电、磁和光,预言了电磁波的存在,并且光是一种电磁波。

爱因斯坦在狭义相对论中统一了时间和空间,质量和能量。

这三位都是凭借自己一个人的力量,就完成了重要的“基石型”理论。

可是从爱因斯坦提出相对论至今,已经过去了100多年。在这100多年中,始终还没有出现一个可以比肩爱因斯坦等人的物理学家,那这究竟是咋回事呢?难道是人类的智力仅限于此吗?

答案:显然不是这样。

科学的发展:机遇与挑战

要了解这个背后的逻辑,我们就得搞清楚科学到底是如何发展的?

牛顿毋庸置疑是现代科学的奠基人,但他能够成为奠基人,并不是只是因为他提出了著名的牛顿力学,而重要的是他奠定了一个科学研究的范式,这个范式才是科学研究的基础,科学精神的体现,后来的科学家,无论是哪个学科,都是沿着牛顿指引的方向发展科学理论,才造就了如今的科学大厦。那什么是科学研究的范式呢?

总结下来应该至少有这么几条:

被研究的对象,可以被定义,可以被测量以及用数学语言描述。

可以通过实验验证。

这在牛顿的著作《自然哲学的数学原理》当中就有所体现。在这本著作中的前十多页,都是各种定义物理量,这些物理量都可以用实验来测量,并且可以用数学语言进行描述。

这一套后来就成了科学界默认的范式,后来的学者遵照着这个范式来做科学研究。有一位学者甚至为牛顿提出的科学范式进行了归纳和总结,并提出了“牛顿的激光烈焰剑”理论,用一句话概括就是:

所有不能进行实验和观测的东西都不值得辩论。

测量与理论

从现代科学的源头开始,“测量”是一件十分重要的事情。牛顿理论能闻名于世主要是因为牛顿可以用弗莱姆斯蒂德的观测数据来证明自己是对的;

麦克斯韦理论可以成为电磁学基石,是因为赫兹通过实验证明了;

爱因斯坦在提出相对论时并没有引起广泛的关注,直到爱丁顿观测到了星光偏折,爱因斯坦的理论才被广泛接受。

总结下来就是:如果一个理论不能被实验所证明,那它只能是一个假说。只有被实验和观测所验证的假说,才能最终成为一个理论。

为什么近100年没有比肩爱因斯坦的科学家?

观测和实验的技术进步会直接影响到科学的发展。在百年来,人类的实验和观测技术一直没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论,也没有办法通过实验来证明这个理论是对的,也就不能被广泛接受。

举个例子,科学家们曾经发展出了超弦理论,但这个理论至今都没有被广泛接受,这主要就是因为超弦理论描述的尺度很小很小,超过了我们目前观测设备的极限,甚至人类最好的观测设备的误差都要比超弦理论所描述的尺度还要高出好几个数量级,我们没有办法通过实验和观测来证明超弦理论是正确的。

由于理论无法被验证,也就不可能出现可以比拟爱因斯坦的科学家了。不仅如此,爱因斯坦等人都是凭借个人就完成了理论的构建。但是现在要做到这一点很难,首先要学完前人的理论就需要消耗大量的精力,其次如今的理论由于太过高深,需要大量的人力物力的参与,就拿现在科学家研究的前沿领域暗物质和暗能量,如果没有参与到这些实验项目,没有得到相应的数据,就很难提出相应的理论,而这些项目都是超级大的项目,都在千亿美元级别,上万人参与。

正是因为人类已经研究得太过高深,所以很难会再出现仅靠一个人就能提出一个类似于爱因斯坦等人成就的理论。换句话说,虽然牛顿,麦克斯韦和爱因斯坦能力超群,但某种程度上说,他们所处的时代也很好,类似于古代乱世总能出英雄。如果他们几位生在这个时代,也不可能再做出如此巨大的科学成就。