对现代物理学发展的认识与期待

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1、对现代物理学发展的认识与期待众所周知,2013年是物理学发展具有重要意义的一年，希格斯•玻色子（上帝粒子）的发现标志着物理学的发展又前进了一步,希格斯•玻色子是粒子标准物理模型建立的根基，它解释了几乎所有物质的质量来源，它的发展对宇宙早期演化的硏究也具有重要的推动作用。现代物理学在21世纪正蓬勃地发展着。回顾一下上个世纪之交物理学发展的状况，十九世纪末二十世纪初，经典物理学的各个分支学科均发展到了完善、成熟的阶段，当时人们几乎能完美地解释所有已观察到的物理现象，甚至有不少物理学家认为物理学的大厦已基本建成，人们对物理世界的解释C接近终点，而剩下的，便是对物理大厦的不断地精确化。然而，正

2、当物理学家们庆贺物理学大厦落成之际，科学实验却发现了许多经典物理学无法解释的现象，例如具有代表性的黑体辐射的“紫外灾难”o这些实验结果与经典物理学的基本概念及基本理论具有尖锐的矛盾，一时间让所谓的物理学大厦摇摇欲坠。随着普朗克能量量子化的提出，物理学掀起了一场伟大的革命。亦随着爱因斯坦相对论的创立和海森堡、薛定谭等科学家量子力学的创立，现代物理学应运而生，由此相对论和量子力学也应然而成为了现代物理学发展的两大支柱。在随后的几十年间，相对论和量子力学又进一步得到了发展与完善，直到现在，已经达到了相当成熟的阶段。冃前，人类对客观物质世界的认识达到了一个空前的高度，人们几乎可以用现有的物理知

3、识解释所有已知常见的物理现象，这说明现代物理学大厦己基本建成，接下来物理学家们要做的只是在物理学的广度和深度上作进一步的深入。虽然如今微观粒子领域以及宇宙学领域里仍有一些现象得不到合理的解释，但是这些现象并没有达到足以使现代物理学基础理论改变，重新建立新的理论的程度，所以现代物理学似乎已走到了革命的终点。对照上个世纪之交物理学状况，上述对现代物理学的说法令许多物理学家们不乐意，难道现代物理学真的已快走到终点？我不认为这样。相反，我坚信地认为，在不久的将来，物理学会再次掀起一场革命，并且我还认为现代物理学只不过是大统一论的起步阶段。虽然粒子标准物理模型随着上帝粒子的发现已得到了极大的完善

4、，但标准模型并不是故事的结局，粒子物理学家们还要继续研究希格斯粒子的作用机制以及性质，标准物理模型复杂至极，它本身并不能解释各种基本粒子之间的相互作用力。事实上，人们已经发现量子力学与广义相对论在现有理论框架下是相互冲突的，这两个理论结合在某些情况下（比如极短距离下，黑洞视界附近，宇宙大爆炸的初始时刻等）会得到一些结果为无穷大的荒谬结论，显然，这些理论还不完善。再反观相对论与量子力学的不完善性（时空的定义），我们不得不用革新的眼光去深入考虑四种基本相互作用力之间的关系了。目前有许多理论物理学家在研究弦理论，他们深信弦和超弦理论的正确性。弦理论认为世界物质的最小基本单元是一个个闭合振动的

5、能量弦，各种基本粒子是由这些闭合弦的不同的振动而形成。目前弦理论已经解决了一些实证现代物理理论无法解决的问题，并且还做出了许多的预测，它在解释四中基本相互作用力关系上表现出了惊人的合理性。但是弦理论的一些性质（涉及尺度之小、能量之高，多维时空等）给实验验证造成了极大的困难，所以直到如今，弦理论一些合理的解释并没有被实验所验证，它还只是停留在哲学的范畴，因而也并没有得到物理学界的普遍接受和承认。但我认为，这是一个方向。我始终认为，哲学来源于现实，又终归于现实，正是在这循环中人类的文明不断地向前发展。我相信随着实验技术的发展，人类所能探测到的范围将会得到极大的拓展，这也将为弦理论的实验验证

6、提供有力的契机。有位学者说:“冃前的弦理论还只是某个理论的冰山一角，它未来蓬勃的发展势不可挡。”我希望这是一座简洁而又美丽的冰山。未来物理学的发展不会单独发展，而是与其他学科交叉发展，特别是数学和牛•命科学。牛命现象从宇宙范围来说，是极其特殊，又是极其复杂的。人类如今对生命的认识就如同两千多年前亚里士多德对物理学的认识，所以这将使人类的探索变得更加有趣。研究发现，虽然生命现象不能够完全还原成物理规则下的作用，但也没有违背物理规律。随着物理学的发展，人类对生命的认识已经达到分子水平上，这对认识生命的本质起到至关重要的作用。而人们在认识生命过程中，又会发现某些生命现象对某些物理规律起到一定

7、的揭示作用，进而又会促进物理学的发展。我认为随着研究的更加深入，它们会逐渐地走向统一。未来人们对非线性数学的研究将会有力地运用于生命科学与物理学，如从量子力学角度来研究生命现象，而不久前，科学家们发现植物的光合作用便是植物对量子物理作用的有效利用。我相信，在21世纪科技越来越发达的条件下，人类认识自身和宇宙的脚步将会稳而有力地向前行进。