第一推动丛书·综合系列(升级版套装共8册)MOBI,EPUB,AZW,PDF,TXT,KINDLE
包含:
复杂
复杂的引擎
皇帝新脑
逻辑的引擎
数学的意义
未来50年
真理与美
下一步是什么
第一推动丛书·综合系列(升级版套装共8册)
有时,科学在50年间的变化很小,所以需要我们预测在那以后将知道些什么。但是,也有些时期,科学飞速发展,那样的预测也就不需要了。在未来50年和100年间的某个地方,似乎存在一条地平线,超过那条线,关于科学进步的任何具体的猜想都将失去意义。
让我们歇息片刻,想想为什么会那样。部分原因可能是,50年大约等于一个科学家从开始研究到退休的时间,因而也是他们的科学生涯产生保守倾向的时期,这种倾向反过来会拖科学进步的后腿。科学是艰难的,我们科学家喜欢尽可能理解自己所做的事情;于是,除非迫不得已,我们总是愿意用我们已经认识了的思想和技术。另一个原因是,青年科学家的经历常常受临近退休的前辈的控制,那些老人在许多时候已不再活跃,因而不熟悉新的技术。精明的研究生不论多有想象力,也不敢大胆做本领域的权威老人们所不理解的事情。于是,为了思考我这个学科在50年后像什么样子,我想象我那些最聪明的研究生在他们的退休晚会上可能谈些什么。我猜想,假如没有什么解释不了的事实,他们掀不起20世纪初那样的革命,他们还会继续运用我们教给他们的语言。如果那样,现在的训练还是有用的——尽管我们中间的浪漫主义者更盼望一场革命,而不仅仅满足于对我们信仰的证明。
我们还可以想想,推动20世纪前50年科学取得那样巨大进步的社会背景有什么不同的地方。我想到了两个可信的答案:一个是,像爱因斯坦和埃伦菲斯特(Paul Ehrenfest)那样的“门外汉”,尽管没有大学职位,也能发表他们的东西;另一个是,量子理论创立者的前辈们多数被第一次世界大战耽误了,为海森伯、狄拉克和他们的朋友留下了广阔的天地。
那么,未来50年里,关于基础物理学和宇宙学我们将知道些什么呢?我不做猜想了,而是提出一种方法,它可能得到在2050年看来不那么愚蠢的结果。我先列出今天还没回答的几个最基本的问题,然后谈谈能对这些问题的答案做出检验的实验和观测科学将有哪些可以预料的进步。我不担心理论的发展,因为我所列的所有问题都已经提出了理论的回答,我想在50年的时间里,我们理论家能够调整自己的理论,或者创立新的理论来满足实验和观测的数据。
下面就是我列出的7个最重要的基础物理学和宇宙学的问题。
1)现在形式的量子理论正确吗?它是否需要修正,要么达到一个合理的物理学解释,要么跟相对论统一起来?
2)引力的量子理论是什么?普朗克尺度下(10-33 厘米,比原子核还小20个数量级)的空间和时间有什么结构?
3)决定基本粒子性质的那些参数的准确数值,包括它们的质量和相互作用的力的强度,由什么来解释?
4)用什么来解释我们看到的巨大数量级的比值?为什么两个质子间的引力比它们之间的电斥力小1040 ?为什么宇宙那么大?为什么它至少比基本的普朗克尺度大60个数量级?为什么宇宙学常数比物理学中的其他参数几乎小同样多的数量级?
5)大爆炸是什么?从大爆炸中产生的宇宙的性质由什么决定?大爆炸是宇宙的起点吗?如果不是,在它之前发生过什么?
6)占宇宙密度80%到95%的暗物质和暗能量是由什么组成的?
7)星系是怎么形成的?我们观测的星系分布图像能告诉我们宇宙早期演化的什么情况?