物理學的未來在哪?愛因斯坦的時代結束了,可替代者還遠未到來!

网瘾少女 2022/11/10 檢舉 我要評論

一個孤獨的天才可以徹底改變物理學的日子早已一去不復返了。 現代物理學是一項團隊運動,一個對愛因斯坦或牛頓這樣的獨行俠沒有耐心的人。 取而代之的是數十甚至數百名研究人員組成的團隊,他們操作著極其昂貴的機器。 這種轉變在粒子物理學中尤其正確:有時在一份研究論文上會出現上千個名字。

然而,粒子物理學也是一個急需革命的領域。 起初,這似乎有點奇怪。 它目前的基本理論被稱為標準模型,在解釋已知的亞原子世界方面取得了巨大的成功。 它預言了希格斯玻色子,解釋了所有已知的粒子,從W玻色子到τ中微子,并巧妙地解釋了四種已知自然力中的三種。

但是標準模型并不能解釋其他的奧秘。 它沒有給出暗物質本質的線索,也沒有給出暗能量背后的神秘力量。 它不能解釋引力的本質,也不能解決為什麼我們的宇宙中物質多于反物質的問題。 大多數物理學家認為,這些揮之不去的問題意味著存在一個更深層次的理論,可以巧妙地解決這些懸而未決的問題。

如果不是現代的愛因斯坦,這場革命將從何而來? 很長一段時間以來,物理學家們一直在尋找更強大的對撞機,瑞士的大型強子對撞機(LHC)是其中的佼佼者。 然而,盡管這些對撞機探索的能量比以往任何時候都要高得多,但它們還是未能找到一個新的自然理論所需的證據。

這讓粒子物理學家陷入了困境。 一些人呼吁更強大,也更昂貴的對撞機出現,認為新的物理學剛好超出了大型強子對撞機的范圍。 然而,越來越多的人正在為一種新的方法而爭論,將焦點轉移到新的實驗和新的粒子上。

問題的核心可能是現代物理學本身的性質。 在一個由龐大的研究者聯盟主導的領域,激進的想法很難被聽到。 群體思維似乎占了上風,就像超對稱性和弦理論這樣未經證實、往往無法檢驗的觀點時興時衰。 粒子物理學家們似乎常常陷入困境,一遍又一遍地重復著同樣的想法,希望從中能發現一些新的東西。

目前還不清楚這種情況是否會很快改變。 最近的一次討論粒子物理學未來的會議,在沒有確定任何明確的前進道路的情況下結束。 在CERN和費米實驗室發現的標準模型中的缺陷線索仍然未經證實。 超越超對稱性和弦理論的新理論只是慢慢出現的,而且幾乎沒有實驗數據來支持它們。

解決這個問題需要的不僅僅是新的實驗和對撞機。 物理學家需要重新思考物理學的研究方式,并研究為什麼過去幾十年來幾乎沒有什麼突破。 孤獨天才的時代可能確實已經結束,但它的替代者還遠未準備好。

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