时常看到有说物理学的突破放缓了，了解到有几种观点如下：

一、实验问题
        作为物理研究从事者，我的观感是，物理学的突破确实放缓了。这种感受并不是因为大众的理解力不够。事实上，正是因为重要的突破少，社会才缺乏向大众科普的力度。划时代的突破，即使它的原理复杂到难以想象，科学家和媒体也可以找到合适的语言向大众宣传。
        物理学的突破之所以放缓，根本上是因为实验的制约。物理学发展到今天，很多人已经忘记了物理学本质上是一门以实验为基础的科学。纵观物理学各个分支，几乎没有哪个不是先有实验发现，后有理论解释的，而并不是很多人以为的先有理论后有实验验证。例外的几乎只有爱因斯坦的广义相对论(博主注释：这是一些人误解。爱因斯坦指出：“纯粹的逻辑思维不能给我们任何关于经验世界的知识；一切关于实在的知识，都是从经验开始，又终结于经验。”)。上个世纪物理学的快速发展，基本上是建立在粒子物理、凝聚态的大量实验以及天文学的观测发现之上的。在今天，实验手段的限制已经成了制约物理学发展的瓶颈：粒子物理和天文学的实验进步需要消耗社会难以承受的资源，凝聚态实验还维持在比较经济的规模，但也缺乏新的探索维度。因此，高能物理领域才迫切地渴望发展加速器，而也有许多理论物理学家转向了对实验进步的推动。

        现代理论物理学往往给大家一个错觉，被误认为是一门思维高于实验的科学。很大程度上这种错觉来自于爱因斯坦的范例，他仅仅凭借思想就单枪匹马地构建出了广义相对论。超弦理论正是这种思维先行的思路的延续。然而广义相对论的成功是非常偶然的(博主注释：爱因斯坦一再声明，广义相对论是有实验基础的——，引力质量与惯性质量相等)，而爱因斯坦的其他工作，光电效应，热力学输运和狭义相对论，都是建立在一定的实验基础上的。在实验出现瓶颈的今天，虽然思维先行的方向也可能产生卓越的突破，但历史规律告诉我们，这样的突破速度一定是很缓慢的。

二、人类有限的寿命
        工程类的东西可以通过社会分工解决，比如第五代战机。
        但是基础学科太依赖个体突破，就算给你一百个牛顿和爱因斯坦，让你站在他们的肩膀上，你也可能有心无力。
        你就能活那么久，而且最最最最悲哀的是，你的智力巅峰在27-28岁。因为脑细胞不可再生的特性，会让你很难再通过「灵光一现」做出成绩。
        物理学上的两个奇迹年，牛顿的1666和爱因斯坦的1905，当时两个人分别是23和26岁。
        而如今，27、8岁的年纪，博士尚且未读完，大把的书还没看，面对茫茫多的论文望洋兴叹。
        对了，除了寿命，还有另一种情况。我们身体的IO效率实在太低了。
        纵使你的脑容量惊人，但是你获取知识的途径也无非通过阅读和聆听。
        就算你的大脑是3090Ti，但是你的眼睛和你的耳朵却是两股寒酸的PCIE连接线。吞吐量限制了运转效率，再加上人类无法多线程工作，所以时间变得更加宝贵。
       也许，破局真的还要靠生命科学，或者马斯克的脑机接口。要不时间换空间，通过延长人类寿命，或者让人类普遍拥有短睡基因。

三、还没到绝路
        人类科学史上真正的推倒重来就一次，就是两朵乌云那次，两朵乌云为什么要推倒重来？因为人类原先的认知范围太小了，小到连比热容这种非常基本的物理量都解释不了
        大家普遍有一个思想，觉得牛顿推翻亚里士多德，爱因斯坦推翻牛顿，这俩是同一个概念，然而根本不是。牛顿没有推翻什么人或理论，牛顿之前根本就没有科学方法，也就根本没有科学理论需要推翻。从牛顿开始到两朵乌云为止，所谓“科学”的主要内容是用科学方法去解释和描述一个人类已经非常熟悉的世界，这个不叫突破，这个叫建构。
         那么为什么到两朵乌云需要推倒重来了呢？因为撞墙了，光的参照系怎么也找不到；能量均分哪怕在当时极其原始的实验条件下都漏洞百出。
        这种情况下讲什么突破其实有点粉饰太平了，普朗克1900年发表量子论论文的时候打心眼里相信量子化只是数学上的trick，要不是瑞利金斯公式把所有的路都堵死了，要不是爱因斯坦越过实验物理学家自己都不知道存在的误差完美解释了光电效应，谁也不会相信量子论。
        量子力学和相对论根本就不是什么尤里卡时刻，它是学界在铁的事实面前走投无路下的最后选择，要重现这样的时刻，必须要人类触碰到更大的世界才行。
         那人类没有在触碰更大的世界吗？如今人类可以制造TeV级的粒子对撞，可以制备nK级的冷原子，可以观测数十亿光年外的星体，可以研究只有一层原子的材料......物理学的疆界在过去的一百年事实上是在以前所未有的速度扩展。爱因斯坦逝世的1955年，世界上还没有集成电路和激光，如今别说是科学实验，就连普通人的生活离开了集成电路和激光都如同茹毛饮血。
        有的人总是说，实验太落后了，没有进步，其实是因为他们不关心也不理解实验，前沿的物理实验在最近的五十年，尤其是二十年，可以说是日新月异，正是因为奇迹般的技术进步，海量的实验结果，相对论和量子力学的根基才越来越深，主干才越来越丰满，枝叶才越来越繁茂。
        但即使如此，相对论和量子力学还远没到开花结果的时候，大量的问题还有待解决，而更多的问题甚至还没有被提出。人类事实上是在以前所未有的速度填补认知的空白，但是至少在目前，边界还是看不到的。
        要是没有关于以太的争论和实验，谁也不会想用洛伦兹变换去理解世界，要是没有黑体辐射把物理逼到墙角，谁也不会接受量子论。脱离实际的进展和问题去空谈什么“突破”，这既不尊重科学，也不尊重科学史。
         既然说到了对科学边界的想象，那么我就补充几句：

1 、我们对世界的认知是一定有边界的，因为我们从哲学逻辑上就无法回答任何无限穷底的问题，比如时间的尽头后面是什么，物质无限细分下去是什么，宇宙的边界之外是什么，时间的最小单位之下是什么等等。所以，我们应该理解无论科学如何进步，我们对世界的认知就是有极限的，哪怕是神也无法掌握所谓终极真理，科学没有所谓的终极。

2 、我们对世界的认知的边界可能比你想象的要更早到来。有人举出各种例子，说明百年前人类也觉得科学已经快到尽头了云云，但是现在又进步了这么多。但是现在情况确实不一样了，现在碰到的障碍和瓶颈和之前碰到的问题有本质的区别。现在碰到的问题很多都是人类在实验观测手段上难以突破的障碍，比如我们无法造出太阳系半径大小的加速器，也无法进入更高的维度去观测，或者突破主观和客观的界限，在低垂之果摘完之后，剩下的恐怕是天顶才有的果实。虽然现在人类在无数领域里面都在加速探索，但其实顶尖领域的科学家都知道，基础领域颠覆性的突破已经很难再出现了，缺乏实验支持的理论和玄学并无二致，和上面的科幻一样，既不能证实也不能证伪。

        类科学还会有很多进步，未来我们可能解决核聚变，发现更多粒子，统一四大力，开发真空能，我们能任意的操纵物质，实现原子级的打印技术，甚至能直接打印出一颗行星来我也不奇怪，但是这些其实都是现有底层理论的工程学应用而已，人类在现有理论上不断加强实用转换还能大大的拓展人类的能力，但是无论这些能力强到什么程序，有些边界依然会永恒的横亘在人类认知的边缘，让人类不得逾越。人类无法逆转时间箭头和熵，无法修改宇宙常数，无法超越光速运动，无法跃迁到更高维度，无法跑到宇宙之外，无法逃脱自己所处的时空牢笼，无法得知是否存在有更高层次的世界，更无法叩问自己的造物主为何创造自己和这个世界。

3、 我们其实也不用悲哀，每个智慧文明都会处在一个牢笼之中，无论它多么高级也永远无法得知笼外是什么。等触摸到边界以后会发生什么呢，其实大家都很熟悉，就是内卷嘛，文明只好开始娱乐自己。既然向上无法超越，那么我们倒是可以向下造出一个新的牢笼来。虚拟技术，人工智能这些对于每个文明都不难，很快我们就能在虚拟世界里创造一个新的宇宙，并且把智慧代码放到这个虚拟环境里观察了，也许这也是一种理解世界的仿真方式，或者就仅仅是我们的一种消遣罢了，不然呆在这个笼子里还有什么乐趣呢？

四、回顾物理学发展历史

        纵观整个物理学史，我认为真正令人震惊的不是公式变得有多复杂（地心说搞得也挺复杂的……），而是物理学已经越来越脱离直观了。

牛顿时期：
       老祖宗牛顿真是开了个好头啊，为了建立物理理论自己先搞出来了微积分，算是数学和物理结合的最初典范，简简单单的三个公式上能预测天体运动下能解释斜坡上的小滑块，真是让人不服不行。
        牛顿力学的基本物理量是空间坐标x，时间t，质量m，还有能量，这几个量正常人都能很直观地理解是什么意思，在自然语言中也经常使用。
        而且微积分这个东西直观性也非常好，想想我们解高数题的时候用到了很多形象思维，比如说我们可以把微分理解为小量，把积分理解为求和，仔细想想和初等数学差别不大。

后牛顿时期：
        牛顿之后就是统计力学，麦克斯韦电磁学，分析力学这些了。虽然这些理论一定程度上独立于牛顿力学，但是和牛顿力学没有根本世界观上的矛盾。而且这些理论需要的数学也不过就是初等数学+微积分。
        其中电磁学的基本物理量是电场和磁场，统计力学引入了熵，热这些量，总的来说直观性还是杠杠的。
        而分析力学比较微妙，虽然理论体系和牛顿力学完全等价，但是却以拉格朗日量和哈密顿量为基本物理量，之所以定义这两个量完全出于数学上的考量，没有直观性。后来证明这兄弟俩在现代物理中发挥了极其重要的作用。

爱因斯坦时期：
        自从爱因斯坦降临于世，物理学就开始向抽象化的方向发展了……
        在牛顿时期，是先有物理学的直观，然后才发展出了所需要的数学。而爱因斯坦时期恰恰相反，有一些之前数学家随便玩的东西，本来没觉得和现实世界有任何关系，在这一时期却被引入了物理学，具体来说指的是微分流形，群论等。
        狭义相对论告诉我们，时间空间地位相当，都是四维时空矢量的分量，切换惯性系实际上是在对四维时空进行旋转，我们可以类比三维旋转来理解。而动量，波矢，电磁场这些物理量都可以找到相应的四维协变形式。
         广义相对论告诉我们，时空不是平坦的而是弯曲的，我们之所以感觉是平坦的完全是因为我们周围没有密度特别大的东西所以时空弯曲效应不明显（当然这是在把地球造成的时空弯曲解释为引力的前提下说的），时间和空间第一次在物理学里发生了如此深刻的关联！真正描述时空的不是欧式几何而是黎曼几何（康德会一脸茫然吧？）。

        总的来说，爱因斯坦用微分流形的语言取代了正常人对时空naive的理解，我们发现直观上想当然是对的东西不一定真是对的（如几何学里的平行线公理在现实世界就不对）。不过我们还是可以用可直观的二维三维空间弯曲来理解四维时空的弯曲。除了强调时空几何以外，相对论并没有比牛顿力学多引入任何基本物理量，只是把物理量整理成Lorentz协变的形式。

        再说说量子力学，尽管它用到的数学没有广义相对论复杂，但真是太反直观了。

1. 它沿袭了分析力学里面哈密顿量，广义坐标的概念。

2. 牛顿力学里面用坐标和速度来描述一个粒子的状态，而量子力学不认为一个粒子有确定的坐标和速度，因此用波函数来表征粒子的状态，波函数的模方正是粒子的概率密度分布。除了坐标和动量以外，其他物理量也是概率性的。

3. 量子力学不认为物理量是个数，而是算符，或者说是线性代数里面的线性变换（Hermite的），（所以公式里两个物理量的位置就不能像以前那样按照乘法交换律随意交换），代数第一次在物理学里面被提到这么高的地位！

4. 它用的线性代数还不是大多数本科生学的实数域上的线代，而是复数域上的。没错，量子力学基本方程薛定鄂方程里面含有虚数！和电动力学里那种为了计算方便而引入的虚数不同，量子力学理论本身就需要复数结构！看上去不可能有物理意义的虚数居然出现在基本方程里面，这是何等的疯狂！

量子场论时期：
        场论是现代物理的基本语言。其中基本物理量叫做场算符，包括标量场，矢量场和旋量场。Free theory的标量场定义为这样：……，如果说量子力学里面的波函数还可以通过概率密度来建立直观，那现在这个场算符就真的一点直观都没有了（实际上应该理解为一大堆谐振子的叠加，但是这样想对我来说很难受，谁关心谐振子啊……），这样定义的一个很大的好处是它在Lorentz变换下的变换性质和普通的标量场一样。
        学狭义相对论的时候我们一般把Lorentz变换理解为一些固定的四维矩阵，但是场论里自旋（spin）的概念让我们认识到，真正最重要的不是那个Lorentz矩阵，而是矩阵背后的Lie代数，或者说是Lorentz群。
         那个矩阵只不过是Lorentz群的一个四维表示（representation）而已，而像旋量这种二维的东西是按照二维的表示进行变换的。试问在相对论性量子力学建立之前，无论是数学家还是普通人，谁能想到群论这种高度抽象的东西能和自然界有这么深刻的联系？
        场论对何谓粒子的理解也是高度抽象的，不是我们平常脑子里想的一个个小球，我引用Schwartz教材里的话: Particles transform under irreducible unitary representations of the Poincare group. This statement can even be interpreted as the definition of what a particle is. 很多人总是好奇反粒子到底是啥东西，其实在场论里，对反粒子的定义也是纯粹抽象的，没人能直观地告诉你为啥存在反粒子。
        另外，场论把对称性的重要性提到了前所未有的高度，一个拉格朗日量之所以是其所是的样子，通常就是出于对对称性（包括Lorentz不变性）的考虑。很显然这是一个数学的理由而不是一个直观的理由。

         ……

        再之后就是弦论，超炫、膜、M，圈论等，暂时就不多说了。

        可以说整个物理学史是有从直观向抽象发展的趋势的。数学和物理如此深度的统一，在物理学之外的任何自然科学，社会科学，工科，商科都不曾出现过，这就是理论物理对我来说最令人震惊的地方。基于这个原因，数学和物理的统一体在我心中是人类文明最闪耀的两颗巨星中的一颗。

       物理学发展到现在，有必要认证思考一下，看看能不能给牛顿以来物理学所回避的“实体形式与隐秘的质”带来点亮光，使人或许能从中看出一点蛛丝马迹，或让物理学回归直观。

       不管如何，现在心底里还是有时不由的发问，理论物理这样发展下去，真的不再能有直观些和易于理解的了吗？