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理论物理学的三个层面

已有 652 次阅读 2024-6-3 09:02 |个人分类:是问居|系统分类:观点评述

     科学研究领域,最难的两个领域就是抽象数学和理论物理,没有一定的天赋几乎不可能从事这两个领域的研究。看看那么多反对相对论的,我就是很奇怪他们为什么不试试理解量子场论?虽然发表文章不是太难的事情,但是做出真正有价值的工作却需要极大的运气。前者讨论的是数学对象的结构,离现实可以非常遥远。后者所关注的是现实的世界,但是很多研究却并不落地。

     今天理论物理领域面临的问题是理论过多,实验太少,很多研究不过是纸上谈兵,看不到和现实有什么关系。已经建立的理论还都非常复杂,理解一个都非常困难,更不用说把这些奇谈怪论和现实结合起来。

     理论物理学是一切现实研究的基础,只是很多基础性的东西已经在别的研究领域不考虑了,所以很多人无法理解理论物理的困境。

     理论物理有三个层面的研究,而在这里实验扮演着最重要的角色。

     首先是这个世界有什么?现实是什么样子的,不是猜想和数学建模能给出来的,更不用谈自以为是的逻辑。这个世界从来没有迎合人的喜好。这个世界的基本结构是由实验给定的。比如说电子的存在。没有人知道它为什么要存在。让人奇怪的是,不仅存在电子,还有两个更重的μ子和τ子,除了质量更大,其它的性质和电子一样。为什么会这样?我们不知道。它们的存在是由实验知道的。

     电子由自旋,为什么要有自旋?我们根本不知道,只是把它看成是一种基本属性。

     这世界有四种力,为什么会这样?我们也不知道。这些都是实验的结果。

     电子的存在,我在以前的博文中谈过,从逻辑上看,这个家伙根本就不可能存在。电子很小(当下的实验看到的也只是一个点,但是它肯定不是),而带有负电,所以为什么它不会爆炸?看不到任何理由。

     我没有看到哪个民科反对电子的,这说明他们根本就不懂物理学。

     我们的世界以一种诡异的方式而存在,凭什么我们就能最终理解他们呢?

     不做理论物理的,不会思考关于存在的这些基础性的问题,自然无法理解实验所处于的核心位置。

     物理学的基础是惯性原理,也是一种宏观的不可分辨原理。为什么会这样?我们不知道。这是实验的结果,正是伽利略所开创的研究方法。没有实验,就只会有妄想。一些理论物理学领域的研究,怎么看都是妄想。背弃了研究的基本原则,是不可能推动科学的进步的。

     第二个层面,是根据实验的结果,给出的解释。包括概念和规律。我们的理论,是依附于实验结果的。当然,得到这些结果,依然需要极大的天赋。因为这涉及现实和数学两个世界。

     但是,你得有实验结果,没有实验,理论有什么价值?理论物理从来不缺理论,但是当实验陷入困境的时候,很难看到理论会有什么奇特的能力。我们用量子色动力学来描述强作用力,这是在实验的基础上给出来的。

     这个世界神奇的地方,就是有了实验,我们的确就可以给出理论解释,提出概念,构建数学模型来模拟。

     理论物理的研究是在可能性空间考虑问题的,因为现实过于奇妙,把他们拼凑起来,似乎由太多的可能性。但是绝大部分研究最后都与现实无关,但是这是必须付出的代价。

     第三个层面,是理论物理的应用价值,这要建立在已经确定的理论之上。量子纠缠引起了很多人的怀疑,如今已经被证实。但是意识到这种资源是可以被应用的,依然需要长时间的累积。理论物理的很大一部分都依然看不到应用的可能性,但是没有谁肯定这些就没有意义。

     在讨论这些问题的时候,我们已经确立了理论的某种正确性,把它应用上。但是为什么会如此,我们依然不清楚。为什么微观世界由量子力学描述,为什么会存在量子纠缠?我们根本不清楚。

     理论物理,就是问一大堆为什么的研究领域。除了实验,我们看不到还有什么能够带给我们答案。有了实验,我们会构建各种可能的理论,至于是否正确,需要更多的实验。

     



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