對現(xiàn)代物理學(xué)發(fā)展的認(rèn)識與期待

1、對現(xiàn)代物理學(xué)發(fā)展的認(rèn)識與期待眾所周知,2013年是物理學(xué)發(fā)展具有重要意義的一年，希格斯玻色 子（上帝粒子）的發(fā)現(xiàn)標(biāo)志著物理學(xué)的發(fā)展又前進(jìn)了一步,希格斯 玻色子是粒子標(biāo)準(zhǔn)物理模型建立的根基，它解釋了幾乎所有物質(zhì)的質(zhì) 量來源，它的發(fā)展對宇宙早期演化的硏究也具有重要的推動作用?，F(xiàn) 代物理學(xué)在21世紀(jì)正蓬勃地發(fā)展著?；仡櫼幌律蟼€世紀(jì)之交物理學(xué)發(fā)展的狀況，十九世紀(jì)末二十世紀(jì)初，經(jīng)典物理學(xué)的各個分支學(xué)科均發(fā)展到了完善、成熟的階段，當(dāng)時 人們幾乎能完美地解釋所有已觀察到的物理現(xiàn)象，甚至有不少物理學(xué) 家認(rèn)為物理學(xué)的大廈已基本建成，人們對物理世界的解釋c接近終 點，而剩下的，便是對物理大廈的不斷地精確化。然而，

2、正當(dāng)物理學(xué) 家們慶賀物理學(xué)大廈落成之際，科學(xué)實驗卻發(fā)現(xiàn)了許多經(jīng)典物理學(xué)無 法解釋的現(xiàn)象，例如具有代表性的黑體輻射的“紫外災(zāi)難” o這些實 驗結(jié)果與經(jīng)典物理學(xué)的基本概念及基本理論具有尖銳的矛盾，一時間 讓所謂的物理學(xué)大廈搖搖欲墜。隨著普朗克能量量子化的提出，物理 學(xué)掀起了一場偉大的革命。亦隨著愛因斯坦相對論的創(chuàng)立和海森堡、 薛定譚等科學(xué)家量子力學(xué)的創(chuàng)立，現(xiàn)代物理學(xué)應(yīng)運而生，由此相對論 和量子力學(xué)也應(yīng)然而成為了現(xiàn)代物理學(xué)發(fā)展的兩大支柱。在隨后的幾 十年間，相對論和量子力學(xué)又進(jìn)一步得到了發(fā)展與完善，直到現(xiàn)在， 已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)成熟的階段。冃前，人類對客觀物質(zhì)世界的認(rèn)識達(dá)到了一個空前的高度，人們 幾乎可

3、以用現(xiàn)有的物理知識解釋所有已知常見的物理現(xiàn)象，這說明現(xiàn) 代物理學(xué)大廈己基本建成，接下來物理學(xué)家們要做的只是在物理學(xué)的 廣度和深度上作進(jìn)一步的深入。雖然如今微觀粒子領(lǐng)域以及宇宙學(xué)領(lǐng) 域里仍有一些現(xiàn)象得不到合理的解釋，但是這些現(xiàn)象并沒有達(dá)到足以 使現(xiàn)代物理學(xué)基礎(chǔ)理論改變，重新建立新的理論的程度，所以現(xiàn)代物 理學(xué)似乎已走到了革命的終點。對照上個世紀(jì)之交物理學(xué)狀況，上述 對現(xiàn)代物理學(xué)的說法令許多物理學(xué)家們不樂意，難道現(xiàn)代物理學(xué)真的 已快走到終點？我不認(rèn)為這樣。相反，我堅信地認(rèn)為，在不久的將來，物理學(xué)會再次掀起一場革 命，并且我還認(rèn)為現(xiàn)代物理學(xué)只不過是大統(tǒng)一論的起步階段。雖然粒 子標(biāo)準(zhǔn)物理模型隨著上帝粒

4、子的發(fā)現(xiàn)已得到了極大的完善，但標(biāo)準(zhǔn)模 型并不是故事的結(jié)局，粒子物理學(xué)家們還要繼續(xù)研究希格斯粒子的作 用機制以及性質(zhì)，標(biāo)準(zhǔn)物理模型復(fù)雜至極，它本身并不能解釋各種基 本粒子之間的相互作用力。事實上，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)量子力學(xué)與廣義相 對論在現(xiàn)有理論框架下是相互沖突的，這兩個理論結(jié)合在某些情況下 （比如極短距離下，黑洞視界附近，宇宙大爆炸的初始時刻等）會得 到一些結(jié)果為無窮大的荒謬結(jié)論，顯然，這些理論還不完善。再反觀 相對論與量子力學(xué)的不完善性（時空的定義），我們不得不用革新的 眼光去深入考慮四種基本相互作用力之間的關(guān)系了。目前有許多理論 物理學(xué)家在研究弦理論，他們深信弦和超弦理論的正確性。弦理論認(rèn) 為世

5、界物質(zhì)的最小基本單元是一個個閉合振動的能量弦，各種基本粒 子是由這些閉合弦的不同的振動而形成。目前弦理論已經(jīng)解決了一些 實證現(xiàn)代物理理論無法解決的問題，并且還做出了許多的預(yù)測，它在 解釋四中基本相互作用力關(guān)系上表現(xiàn)出了驚人的合理性。但是弦理論 的一些性質(zhì)（涉及尺度之小、能量之高，多維時空等）給實驗驗證造 成了極大的困難，所以直到如今，弦理論一些合理的解釋并沒有被實 驗所驗證，它還只是停留在哲學(xué)的范疇，因而也并沒有得到物理學(xué)界 的普遍接受和承認(rèn)。但我認(rèn)為，這是一個方向。我始終認(rèn)為，哲學(xué)來 源于現(xiàn)實，又終歸于現(xiàn)實，正是在這循環(huán)中人類的文明不斷地向前發(fā) 展。我相信隨著實驗技術(shù)的發(fā)展，人類所能探測到的

6、范圍將會得到極 大的拓展，這也將為弦理論的實驗驗證提供有力的契機。有位學(xué)者說:“冃前的弦理論還只是某個理論的冰山一角，它未來蓬勃的發(fā)展勢不 可擋?！蔽蚁Ｍ@是一座簡潔而又美麗的冰山。未來物理學(xué)的發(fā)展不會單獨發(fā)展，而是與其他學(xué)科交叉發(fā)展，特 別是數(shù)學(xué)和牛命科學(xué)。牛命現(xiàn)象從宇宙范圍來說，是極其特殊，又是 極其復(fù)雜的。人類如今對生命的認(rèn)識就如同兩千多年前亞里士多德對 物理學(xué)的認(rèn)識，所以這將使人類的探索變得更加有趣。研究發(fā)現(xiàn)，雖 然生命現(xiàn)象不能夠完全還原成物理規(guī)則下的作用，但也沒有違背物理 規(guī)律。隨著物理學(xué)的發(fā)展，人類對生命的認(rèn)識已經(jīng)達(dá)到分子水平上， 這對認(rèn)識生命的本質(zhì)起到至關(guān)重要的作用。而人們在認(rèn)識生命過程 中，又會發(fā)現(xiàn)某些生命現(xiàn)象對某些物理規(guī)律起到一定的揭示作用，進(jìn) 而又會促進(jìn)物理學(xué)的發(fā)展。我認(rèn)為隨著研究的更加深入，它們會逐漸 地走向統(tǒng)一。未來人們對非線性數(shù)學(xué)的研究將會有力地運用于生命科 學(xué)與物理學(xué)