为什么近些年物理学没啥大突破了？不够努力？其实是受到了限制|中微子|广义相对论|引力|牛顿|物理学|粒子

20世纪的科学界真是百花齐放，物理学专家云集，热闹非凡。可以和中国古代的战国时期、现代欧洲的战国时期相提并论，可以毫不夸张地说，每天醒来的时候，都可能听到新的发现或者新的理论。

虽然20世纪上半叶是人类社会动荡不安的时代，但丝毫没有阻碍科学的飞速发展。但是到了21世纪，很多人会觉得理论物理这么长时间都没有重大突破？比如标题说已经过去近一百年了，就有点夸张了。那么为什么近几十年来理论物理学似乎停滞不前呢？这始于成熟科学理论的发展。

纵观人类科学史，不难发现物理学的发展异常迅猛，科学理论的不断提出和完善将人类科学推向了认知的前沿。换句话说，你自己很难在现有的理论基础上进步。原因很简单。就像我们上学的时候，老师让我们用一个词来造句，你肯定想快点给我打电话，因为最后越难，别人说的都是容易的。

在20世纪，或者之前的几个世纪，各行各业的科学还是一片空白。属于科学创业的时代，属于科学建筑基础建设的时代。很容易利用当时已有的实验和观察条件，提出一些易于掌握和理解的基本科学理论，为以后的发展提供进步的台阶。

也就是说，科学不是一蹴而就的。它以英文字母和1+1开头，就像我们的学校教育一样。科学理论的发展并不是我们通常认为的谁推翻谁的理论，而是一个在前人基础上不断完善的过程。那么新理论诞生的条件是什么？以下三个方面缺一不可：

一个新的科学理论必须完美地容纳和解释以前的一套科学理论所能解释的所有已证明的现象。

新的科学理论也必须完美地解释旧科学理论无法解决的问题。

一个新的科学理论在满足以上两个条件的同时，还必须提出新的预言，这些预言是可以被人们通过实验和观察证伪的。

你看，现代人文科学的发展是从牛顿开始的。万有引力和三大定律的提出，可以说拨开了人类面前的迷雾，第一次为人类开辟了科学的天地。牛顿理论的成功是如果满足以上三个条件，万有引力容纳和发展开普勒行星三大定律后，就完美地解释了太阳系所有天体的运动，而牛顿引力的预言也发现了天王星为我们。

但是牛顿的一套理论在人类观察到水星的进动时跌跌撞撞，再也没有生病，他仍然无法解释引力是如何在两个质量源之间起作用的。随后1916年广义相对论的发表，不仅解释了牛顿引力所能解释的一切现象，还解决了水星的岁差问题，还顺便做出了一个惊人的预言：星光在经过大质量天体时会弯曲身体。并为1916年的观察所证实。

从以上例子可以看出，科学是一个不断完善、渐进的过程。以前的科学理论并没有错，只是在一定范围内才适用。需要新的理论来解释它。这就是为什么相对论已经取代了牛顿的理论，而我们还在学习牛顿的理论，毕竟在地球上完全够用了。

而且我们也可以看到，理论永远领先于实验。一个完美的理论可以做出许多惊人的预测。毕竟人的思维是非常灵活的，什么乱七八糟的东西都能想到，只要能被实验和观察证伪就对了。相对论不仅提出了这样的预言，简直太多了，一个听起来比另一个更神秘，但却极难验证，在爱因斯坦死后的几十年里，我们一直在通过各种严酷的手段正在验证其理论的正确性，但这个理论确实不负众望。

那么广义相对论有什么问题呢？相对论并不是一个可以涵盖整个宇宙的理论，它也有自己的痛点。例如，将广义相对论应用于大尺度结构，无法解释星系团的紧密结构和星系异常的旋转曲线，因此我们提出暗物质理论，认为仍然存在未知的大质量冷宇宙中的粒子，可以解释以上问题。

还有，以上问题可能不是引力的错，只是标准模型完善的问题，只是我们目前使用的引力理论与微观层面的量子理论并不那么和谐。你看，在宇宙中存在的四种基本力（强力、弱力、电磁力、弱力）中，除了引力之外，所有这些力都被量化了，有粒子和电荷相互中介。至于引力，我们不知道它是如何传递力的，所以我们认为引力可能还有一个中介粒子，叫做引力子，还有质量电荷（masscharge）。

但这些猜想目前都没有得到验证和证实。我们的宇宙似乎是由两组不相关的理论控制的。对于追求完美的物理学家来说，这简直是无法容忍的，所以科学的最终目标就是要寻找大统一理论。

除了广义相对论的问题，量子力学的标准模型也并不完美。除了上面提到的宇宙中标准模型的暗物质粒子，可能还有一些未被发现的粒子。例如，中微子振荡问题就是一个证明。标准模型预测中微子应该没有光子那样的质量，但是当我们观察太阳中微子时，我们发现中微子比预测的要少2/3。这就是著名的太阳中微子消失之谜。

最后，我们了解到，中微子在被创造出来后，会在电子中微子、μ子中微子和τ中微子三种口味中切换。这种相互转化就是中微子振荡的问题，说明中微子是有质量的，虽然很小，说明还有未知的粒子可以赋予中微子质量。当然，还有暗物质消失之谜和超对称粒子问题。这些都是为了让这门科学继续发展。

下面的问题是现在科学上的问题实在是太多了。

为什么我无法突破？是什么阻碍了科学的进步？

以前的科学发展，一张纸一支笔就够了，我们可以用很简单的成本来验证你的理论。但现在不同了，科学的前沿是什么？这实际上是更高能量和更多成本的前奏。从以上可以看出，所有的问题最终都集中在了粒子物理学上，而粒子物理学是一个需要频繁实验和频繁高能碰撞才能发现新粒子的过程。

你们可能已经想到了，它是一个大型对撞机！这是推动人类物理学前沿的理想机器。由于我们之前的理论都是正确的，并且都经过了层层验证，所以这些理论预测的可能粒子一定存在于早期宇宙的高能态。但是我们要想发现这些粒子，就必须创造更高的能量，让粒子相互碰撞，产生未知的粒子。比如2012年欧洲大型强子对撞机发现预测的希格斯玻色子后，因为能量已经达到上限，没有进一步的成果，只能说明在这个能量范围内没有新的发现。粒子。想要突破物理序，就需要增加能量，不断碰撞。说出来，肯定能碰撞出什么东西，但只要能量足够高，就一定会发现新的物理。

这就是我国前段时间为对撞机争论不休的原因。这是烧钱的无底洞。很难说你是否可以假装成什么东西。也许你建造的对撞机在这种能量下有粒子。也许不会。所以杨振宁也表示，对撞机的风头过去了，花钱上去未必好。