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理论物理学的本质是什么(理论物理学界并没有学霸一样的人)

100次浏览     发布时间:2024-11-18 10:37:56    

在理论物理学界,并没有一群“学霸”一样的人来决定什么是正确的什么是错误的。恰恰相反,即使是大物理学家也是常常犯下很严重的错误。

这里的对错有两种,一种是数学上是否自洽,一种就是能否用来解释这个宇宙中观测到现象。



物理学虽然看上去非常的理论,实际上它的本质是一门实验科学,所有拿到诺贝尔奖的物理理论都已经被可复现的实验所验证。

近现代粒子物理学的发展和质子对撞机的发展是相辅相成的,在现代物理学理论中广受检验,精度极高的标准模型就是被一代又一代的实验物理人所逐步验证的。这些在不同尺度都被验证的物理学理论就会像牛顿力学一样进入高中 /大学 /研究生的教材中被大家所学习,因为这些理论可以在足够的精度下描绘恰当能量尺度的大自然。如果学习了这些理论,人们就可以精确地预测这个世界运行的规律。



事实上没有人认为现在的物理学已经是终极理论了。

举个例子。被全世界认可的粒子物理标准模型实际上也有很多无法解释的问题,比如从理论上,基本粒子能级的 hierarchy 问题,和引力如何统一的问题;在实验上,解决不了宇宙背景辐射等天文学观测中发现的暗物质暗能量的问题。

于是,理论物理学家们就开始猜测,是不是有标准模型以外的新物理,比如超对称理论(SUSY)。超对称理论在标准模型以外预言了新的基本粒子,如果要想验证这种理论就需要在实验中观测到超对称理论 所预言的新粒子。这就是为什么 LHC 在提高对撞机能量,中国也想筹建更高能量的 CEPC 和 SPPC 。

在理论被验证之前,我们都可以把他们看作是假说。我们之所以要学习这些假说,是因为这些假说看起来很有可能是对的,它有很好的数学美感。但是实际上,只有物理系的博士研究生以上学历的人才需要去真正“学习”这些尚未被证实的理论。


至于宇宙大爆炸理论,在当下的学界,就像 超对称理论 一样,大家都认为宇宙大爆炸 是一个非常有希望的理论(应该说比超对称理论有希望的多,超对称理论感觉已经半截入土了),伴随着 大爆炸 理论所产生的原初引力波和宇宙暴涨都已经被实验所验证,所以大家认为 大爆炸可能用来描绘宇宙初期的图景,这就是为什么我们要继续学习 大爆炸继续研究 宇宙大爆炸 ,就是为了找出这个理论的问题,或者继续发展探测它,使得它成为一个扎实的“正确”的理论。
至于一些人所说的当下的物理理论反直觉,是因为人类的直觉是有偏差的,尤其是在每个个体身上。

量子力学的创造性就来自于它最初的反直觉,但是如果你多多钻研,多多学习,多多思考背后的数学本质,你的直觉也会发生变化的。不管是数学或者是物理都有很多反直觉的理论,而这些理论是正确的,你的直觉是错误的(一定层面上)。



如果你对物理学感兴趣,真心建议去好好学习物理学的基本知识,从四大力学和数理方法开始学起,这些课程和教材都是免费的,近 20 年所有的物理学论文都可以在网上免费获得,理论上来说你可以自学成才 。

形而上地讨论物理学概念是没有意义的,这门科学只有用数学语言来描述,用实验来证实证伪才是准确的恰当的。

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