21世纪物理学发展预测

2019-12-04 08:19:04

物理学科是一门古老的学科,经过数千年的发展,已经在相当领域中趋于完美。二十世纪相对论和量子力学更是前所未有的两大创造,也指明了物理学在新世纪中的发展方向。现在此将二十一世纪可能出现或不可能出现的突破进行大胆预测:
  
  一、大统一理论遥遥无期
  
  大统一理论,顾名思义,就是能包括一切物理学理论和公式,能解释一切现象的完美理论。寻求大统一理论的工作已进行了几十年,并取得初步成果,但引力的问题总不能圆满解决。除非突破这道关口,否则大统一理论永远只是一个梦想。在下个世纪,物理学家们会为此不懈努力,但不可能取得成功。因为大统一理论不仅是理论物理学的顶峰,更是它的终结。这么早就为物理学埋好坟墓,是并不现实的。
  
  二、相对论成为明日黄花
  
  正如牛顿一样,爱因斯坦无疑是里程碑式的人物,相对论也是创造物理新天地的跨时代的理论。但越来越多的实验事实已使人们有足够理由以相对论产生怀疑,特别是广义相对论和量子力学之间的矛盾越来越显露出来。这一切的一切都使我们想到了本世纪初牛顿力学大厦轰然倒塌前的一幕。同样惊心动魄的事也必然会发生在相对论身上,这一天不会太远。当然,相对论并不会被全盘否定,甚至只需进行少量改动,但这样改动绝对将产生一种新的理论,在物理学的发展轨道上起重要作动。
  
  三、宇宙的开端和结局一头雾水
  
  霍金在今年提出了他宇宙"有始无终"的新假说,这已是他的第三个宇宙假说了,在这种假说中,宇宙像一粒膨胀的豌豆,故被称作"豌豆模型"。这个模型一提出便遭到诸多非议,在人类对宇宙进一步认识之前,宇宙开端、结局和时间问题是无法被解决的。而人类要对宇宙有进一步的认识则至少必须将飞船发射到银河系之外,探索河外星糸的奥秘。这无疑在二十一世纪是无法完成的。关于宇宙的开端和结局的争论也因此不会有任何突破性进展。
  
  四、量子力学解释众说纷纭
  
  量子力学自它诞生那天起,就已"使无数英雄竞折腰",对量子力学的解释方法已达到了两位数,而且多半都能和实验吻合较好。正统的"哥本哈根解释"受到了挑战。量子力学的权威们也都各执一词,大有一触即发之势。他们互相寻找实验,来推翻对方的理论。这种百家争鸣极大程度上刺激了量子力学的高速发展。在二十一世纪,争论会继续存在,一些假说会被推翻,但不可能会出现最后的胜利者。因为现在的任何一种解释都是不完善的,本身就不配成为胜利者。
  
  五、基本粒子寻找路漫漫
  
  二十世纪的物理学进入了微观领域,在质子、中子被发现后,人们还没来得及喘息,夸克出现了,质子、中子被打破了。夸克是不是真正的基本粒子?没有人到敢下定论,也没有人能下定论。科学家们实在不忍心看到完美和谐的物理学中居然存在六十多种不可分割的基本粒子。况且,有几组粒子除了质量不同,性质完全一样。因此人们有充足的理由认为它们并不基本。二十一世纪的科学家们将"上下而求索",在黑暗的宇宙中探寻真正的基本粒子。成就是会有的,但究竟能走到哪一步,恐怕只有上帝知道。
  
  六、反物质走出实验室
  
  人类最早见到反物质还是在1996年,欧洲核子研究所制成了9个反氢原子。仅管它们的寿命甚至还不到一瞬间,却揭开了人类物理学的新的一幕。反物质和物质一旦相遇,立即堙灭,放出大量能量,是人类已知的产能效率最大的物理过程,人们当然不会对这种高效无污染的能源坐视不管。下世纪的科学家们将致力于让反物质走出实验室,为人类造福。估计在二十一世纪末,会取得成功。那时候所有的其它能源都会光荣退役。
  
  七、常温超导体粉墨登场
  
  在超导体研究上,中国始终是走在世界前头的,因此这项科学的突破最有可能发生在中国,目前的超导体材料只有在-130℃左右时才能超导特性,这显然是没有实际用途的。要研究常温超导体,最关键的就是材料,化学的高度发展使得一些新材料不断涌现。我们相信,在下世纪人类可以找到能广泛运用在各个领域的常温下达到超导体,其作用也同样是不可估量的。
  
  有人说,二十一世纪是信息学和生物学的世纪,但必须承认,物理学的发展也会对人类社会的发展起着决定性作用。也许当我们走过二十一世纪后,回顾过去,会不觉认为:二十一世纪同样也是物理学的世纪。