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科技是第一生产力，这句话将是过去三个世纪未来不知道多少个世纪的真理。但是居安思危不会错，科技会不会永远都是第一生产力，绝对是值得深思的问题。科技树从两千年前亚里士多德等先哲种下的一颗种子，到三百年前的笛卡尔牛顿等人精心呵护的一颗小树苗，直到今天已经它已经成长为一颗参天大树，一年比一年枝繁叶茂的参天大树，几乎所有人都觉得这棵树会永远这么长下去，长高长大长得更枝繁叶茂，直到穿破云层刺破青天，然后还会继续长长到地老天荒。 科技树 只有少数人清醒地知道，从来没有哪棵树能够一直长，只有极少数人意识到这几年我们这棵树的主干其实已经生长缓慢了只是由于枝叶生长极快才会显得如此枝繁叶茂；几乎没有人看到少数枝干也以及触及到了天花板很难再长出哪怕一厘木，您没有看错，科学的某些分支已经出现天花板，比如数学和物理学。 数学瓶颈已经出现几十年了，出现数学瓶颈的关键在于数学的前置知识量太庞大了，对于数学系学生来说，理工科专业觉得很难的《高等数学》在他们眼里就是入门级都不到，他们入门级的叫《数学分析》更不用提工程数学了，人家压根不拿正眼看，比如《线性代数》吧，人家学的叫《矩阵分析》，听名字都知道高大上且难，我们物理系研究生阶段也就学了个《矩阵分析导论》，跟数学系的没得比。啥时候算数学系登堂入室呢？整完《李代数》和《泛函分析》差不多能算了吧，算个勉强登堂入室的数学人，嗯也就是能跟非数学系区分开那种。总之呢，天赋好的铆劲学大概至少三十岁能算勉强登堂入室，至于天赋不好的？抱歉数学系容不下天赋不好的，麻烦您出门右转去学工科吧。 数学王子高斯 另一个麻烦在于在于分科太细，细到外行无法想象的地步，当然这也是前置知识太庞大太难的必然结果，不分细更没法玩了。据一位数学系的大佬说，他们业内学微分几何的，在入行之后就不会学微分几何之外的任何数学，连代数几何这种近亲也不学。研究不同方向的学者也不怎么交流，因为压根没法交流，甚至大多数数学系皓首穷经的老教授，如果研究方向不同彼此是无法进行学术交流的，比如做李代数的和做微分流形的，本质上这两个东西已经算是比较接近了，事实上强行交流就是鸡同鸭讲——甲说的乙不懂，乙说的甲也不懂。更不用说做差距更大的学科，必然让做群论的和做数论的，那真的算得上是隔行如隔山，还是隔了好几座大山。 丘成桐流行 相对来说物理学的可能没有数学那么夸张，但是这两个问题同样存在。物理学的前置知识规模也已经比较庞大了，现在完成本科阶段学业的物理系学生只是堪堪入目，前提还是这个学生比较好学自己深入研究了分析力学体系。《分析力学》是本科阶段物理系最难也最精髓的课程之一，本来也是物理系学生和非物理系工科学生的物理知识面最大的区别，但是现在国内大多数大学都把这块东西弱化了，需要学生自己去学习。当入门之后要登堂入室就会面临两座大山：量子力学和狭义相对论，不要说本科的那点近代物理，说那是个导论都欠奉。你以为物理学跨过了两座大山就只剩下广义相对论这一高峰了？想多了您嘞，广义相对论是高峰不假，可是高峰可远远不止这一座，而是黑压压一大片，比数学系的分化也差不了多少。量子电动力学，量子色动力学，凝聚态物理、核物理、粒子物理，高能物理，等离子体物理、量子场论、高等电磁理论，弹性介质理论，非线性理论，膜理论、弦理论、超弦理论、圈量子理论、引力理论、宇宙学……别说把这些高山全爬上去了，随便挑一座这辈子可能就交代在那儿了。奉劝对物理学有兴趣的年轻人：物理有风险入行需谨慎；同时也勉励对物理学有极大热情的年轻人：物理学世界风光无限精彩纷呈。 物理学在几何尺度上的简单分支（局部） 物理学领域虽然也面临前置知识量巨大且分科过度精细化的问题，但是就目前来看还不是很严重，只要翻过了两座大山的物理人去听其他方向的讲座，多花点功夫还是能搞个七七八八。物理学真正的困境在于抽象和实证的关系。物理学界的人无不在感叹，物理学已经完全脱离直觉和经验，并且正在走向脱离实证的方向。在经典物理的范畴，物理规律是直观的可理解的；也就是有直观的物理图景的；到狭义相对论和广义相对论，物理图景变得抽象和扭曲起来但是还不至于无法理解；到量子力学物理学图景已经彻底模糊化，以至于量子力学沦落为：“我知道它是什么样的，但是我不知道它为什么是这样”的唯象理论，但是至少还是可以通过实验实证；最后到了弦理论和超弦理论，物理学已经彻底变成了只能实现逻辑自恰而永远无法证实或证伪的数学模型。 第二届索尔维会议合影 物理学是以实验为根本，以逻辑推演和实证为手段的自然科学，当最前沿的理论已经失去了实证的可能，这么学科的出路要么是另辟蹊径，要么是逐渐停滞不前，不会有第三条路。不得不感慨量子力学开了个不好的头，理论物理学已经有了神秘主义和玄学倾向，量子力学的平行宇宙解释已经够玄了，现在火热的“暗物质和暗能量”走的路子，更是不好评价。 物理学突破瓶颈的一部分契机在数学上，数学突破瓶颈的曙光又在哪里呢？ 综上所述，当前科技树枝繁叶茂的景象繁荣是真的繁荣，但是科技树的继续生长可能后继乏力，因为作为根的数学和作为主干的物理学都后继乏力了，现在的枝繁叶茂真的只是枝叶在野蛮生长，如果没有一场伟大的基础科学突破的话，当枝叶榨干根和主干的营养，枝叶的生长速度也迟早会停滞下来。归结起来科学发展已经面临或者将来必然面临的困局有两个，一是前置知识量太大，使得前沿研究门槛高筑；二是分科过度细化，使得学术交流困难，学科交叉更加困难；交流和学科交叉是促进科技突破的两大重要动力。 那么这两大难题可能会怎么解决呢？大致有这么几种可能的方式以供选择： 1）医学飞跃进步，人类寿命大大延长，使得前沿研究者在花四五十年时间登堂入室之后还能够剩下大量时间做前沿研究；同时寿命长也使得一个人学习多学科从而实现学科交叉； 2）社会生产力大大进步，解放大量脑力资源，使得每个领域都有充足的兵力投入；使得同行学术交流机会大大提升； 3）研究学科交叉方法论，提高学科交叉效率；这可以是一门学科，也可以是一种高速交流方法；甚至可以培养专门协助不同方向专家交流和学科交叉的人才，其实也很简单，这样的人才需要对两个方向都有一定的了解但是不需要达到顶级的层次，通过一个在两个领域都算得上准专家的人才来链接整个两个专家的成果。 4）人工智能大大发展，乃至出现人体植入芯片来提高人脑处理信息的能力，通过人工智能来补偿人的学习力，强行降低前沿研究的入门门槛，同时也提高信息交流效率。 5）找出一种与精细分科思路互补的思维方法和研究体系，弥补过度细化的致命弊端；或者有效整合现有知识体系，创造出一种能够统摄多条科学分支的方法论。（感觉这条最不可能） 或许，未来几百年之后，本文所指出的某一条或几条对策，将为人类文明再上层楼起到一点绵薄之力。 <欢迎私信留言，可赠送《费恩曼物理学讲义》、《朗道十卷》电子版> <所有图片均源于网络，侵权联删> |
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