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当代物理学面临着哪些困境?

2018-05-03  无悔大哥c...

题主你好。当代物理学面临几个严峻的挑战。

首先是粒子物理学标准模型存在种种矛盾,包括不自洽性、平庸性以及部分结果与实际不相符合等问题。这个问题过于老旧了,标准模型将轻子质量直接设为零肯定是一个很粗糙的近似,大量事实表明,最轻的轻子——中微子——都是有质量的。此外,紫外阶段导致标准模型存在不自然性——需要精细调节到34位才能给出可观测量。平庸性来自于标准模型不适用于任何能标,标准模型只能是低能有效理论。

其次是宇宙学与引力论存在几个障碍,最近有一条对宇宙学来说并不好的消息:哈勃常数无法“统一”。大量天文观测发现,哈勃常数可能不是常数。这意味着宇宙学要面临一场严重的危机!另外是老生常谈的“黑暗时代”。

再有便是大统一物理学和巨统一物理学(一般会用“超统一”,但是考虑会和超对称统一理论——也简称“超统一”——混淆,一些物理学者建议用“巨统一”)的实验检验困难。大型强子对撞机是检验极高能标下物理学规律的唯一手段,但是随着检验能标的逐渐提高,现在的大型强子对撞机已经到了“除了烧钱,还是烧钱”的境地。很多物理学家反对我国建设大型强子对撞机,一方面是考虑国内经济负担,另一方面是考虑潜在的危险——比如说撞出了黑洞怎么办。但是,没有大型强子对撞机,高能物理等于是瞎折腾!因此,现实障碍也是阻碍当代物理学发展的一个要素。

当代物理学的困难其实可以理解为“理论和实践的脱节”。而这种脱节往往又很无奈。我们总不能等到实验有了所有的数据再去构造理论吧。困难的出现恰恰说明我们需要冷静对待我们现有的理论。一个合格的物理学家绝对不会轻易相信一个新理论,而丢掉已有理论。

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