精选
未来物理学的星辰大海
鲍海飞 2021-12-28
忽然想到了这个问题，题目太大了，但觉得蛮有趣的，尽管自己不是搞纯物理的，又不是搞什么尖端物理，但一直从事与物理相关的研究。在这充满梦幻的时代，写下一些杂感。
物理学发展的方向在哪里呢？
坐标系在哪里？哪里是空间中心，哪里是时间开端？绝对的时空，还是相对的时空？决定性的世界还是随机性的世界？我们来自哪里、又将驶向何处？量子客体的轨迹是确定的，还是不确定的？
伽利略、傅科、哥白尼、布鲁诺、第谷、开普勒、欧拉、拉格朗日、薛定谔、牛顿、爱因斯坦，谁来回答？
一片吵杂之后，一片静寂。
仰望星空的刹那，世间最遥远的距离，近在咫尺，却又遥不可及。
2021年，最让我感触的一段话是，是航天员翟志刚在2019年12月接受中央广播电视总台采访时说的一段话。2008年9月27日，翟志刚执行中国首次空间出舱活动。后来在接受采访时谈及他飞上太空的感觉：“一看这是地球……我顺着脚底下往下一看，我的天啊，这咋整。太深了，老远了，深不见底啊！我可得抓住啊！我一看这个飞船也是悬空，地球也在天上悬着，四不靠，无依无靠啊，看着地球都不安全，我都怕地球从空中飘跑了……”
之所以感触，是因为我也一直在仰望着那灿烂美妙的星空，我也在大地上飞奔，在寻觅，在探索---那辽阔的星辰大海！
虽然这几句话没有阿姆斯特朗登月时所言的‘我的一小步，人类的一大步。’那样精炼、豪迈和意味深长，但这些平常朴实的话语，却包含了更多的有关宇宙、物理和人类的认知。他在向我们传递着一个客观事实，一个物理真相，我们都悬浮在无尽的太空之中！
问题是，我们究竟在哪里？是什么神秘的力量在把控着宇宙和万物？
我们对太阳，对太阳系又知之多少？
就单单一个我们居住的地球，我们的太阳系，我们都知之甚少。一个光子从太阳表面到达地球，需要8.3分钟的时间，而一个光子从产生后到来到太阳表面，却可能经历了数十万年。太阳系的形成至今还是个谜。太阳内一直在发生着核聚变，氢在燃烧变成氦，而氦会继续燃烧融合形成锂，一直到形成碳为止。核聚变的过程复杂，条件苛刻，氢是最原始基本的元素，两两融合构成质量更大的元素，条件允许的话，一直会融合成最终的铁。在火星与木星之间，有一个小行星带，比如，直径为数公里的‘大石头’也一直在围绕着太阳旋转。研究表明，这是太阳系初期演化所遗留下的证据。有些不安分的‘大石头’会飞临地球，或会与我们擦肩而过。在海王星之外，有一个柯伊伯带，这里有非常多的矮行星以及冰冻的小天体。在科伊伯带之外，还有一个奥尔特星云，呈现出椭圆的形状，包裹着太阳系。如果以此来定义太阳系的大小，太阳系的半径就有15000亿公里，而地球到太阳的距离不过1.5亿公里。
空间、距离、时光，谁人能跨越？谁人能穿梭？是伽利略的变换，还是洛伦兹的变换？小尺度、大尺度，猎户座、仙女座、黑洞、银河系、河外星系，我们的人类才刚刚踏上月球不久，连火星还没有驻足。我们何时才能飞出太阳系，踏上星际之旅？
我们所看到的世界，万类霜天，千变万化，但千变万化的背后，却是由种类确定的元素构成。物质是由微小粒子构成的，不同的微小粒子又构成了各种各样的物质。基本粒子到底有多少？
所谓的中子、质子对撞机，其规模看起来宏大，但并不神秘。本质上只是对那些微小的颗粒加速、加速、再加速，然后让它们高速运动，相互对撞，粉身碎骨，我们再从中去拾取和解构那一层一层的残片，如拨洋葱般，越到最后，越辣眼！电子还有一点点质量，中微子的质量更是微乎其微，光子已经没有了静止质量，光子竟然是纯能量的化身！爱因斯坦的质能方程说明了这一点。
大爆炸与生命有什么关系？谁知道生命奇迹的旅途？原子、分子、有机物、无机物，细菌、病毒，线粒体，DNA。在无数的原子分解与合成，离散与演化，你中有我，我中有你，宇宙诞生大爆炸的那一刻，便注定了万物之间的千丝万缕和互联，便注定了冰与火的洗礼。
你可曾想过，什么才是真正的诗与远方？什么才是真正的浪漫？
劳伦斯·克劳斯如是说：你身体里的每一个原子都来自一颗爆炸了的恒星。形成你左手的原子可能和形成你右手的来自不同的恒星。这是我所知的关于物理的最有诗意的事情：你们都是星尘。（《一颗原子的时空之旅——从大爆炸到生命诞生的故事》Atom：An Odyssey from the Big Bang to Life on Earth… and Beyond, Lawrence M. Krauss Little, Brown, New York,2001）。
我们原来都是星辰，我们都是星辰中的一个颗粒！你可曾想过：你来自哪里？我又来自哪里？但奇迹的是，大爆炸之后，经过了奇异之旅，我们都来到了这里，汇聚、凝聚、相聚在同一个星球上。
宏大源于微小，微小构成了宏大。宏作用体系，微作用体系，有序与无序，物质组成与结构，是有规律的，还是自发随机的？
科学最终所要探讨的问题，就是宇宙的起源和存在的问题，包括物质的起源和生命的起源。我们如何去寻找这个未知方程和它的解？这是人类的困惑，这是一个思考者和思想者的困惑。
人类难以逃脱自己视野的局限，更难以逃脱自己思想的羁绊。我们的速度非常有限，我们的时间短得可怜，我们的工具还能延伸多少，我们的智慧还能够造出多少神奇的方程和机器！
无疑，所有的困惑和谜团都等待着智慧的大脑来破解---思想的前沿。我们今天更需要新思想、新理论、新技术和新试验，使理论和认知得到突破。
“给我一个支点，我就能撬动地球。（Give me a place to stand on, and I will move the earth. Give me a lever long enough, a fulcrum strong enough and I’ll move the world–Archimedes）。阿基米德如是说。这又给了我们无尽的探索宇宙的勇气和力量。
哈勃望远镜，让我们延伸了视野，看到了更加无垠的神奇天宇。它还在瞭望，我们和它一起瞭望者和企盼着。更让人兴奋的是，2021年12月25日，举世瞩目的詹姆斯韦布空间望远镜(James Webb Space Telescope)升空，它将驶向更加遥远的宇宙深处去探索。
只要你抬起头来，仰望那布满繁星的天宇，你终究会思考到这些问题。物理学的未来在哪里？答案就是在显微镜下，在望远镜里，在微时光的星空穿梭中，那些属于量子的、凝聚态的和天体的。
当2016年阿尔法狗精灵一现在围棋上打败人类的时候，让人们不得不重新审视人、机的构架与关系，人的大脑与逻辑，计算机的运算与判断，这组合的背后是如何布局谋篇出奇制胜的？这是最优最有潜力的组合吗？
我们面对的宇宙，是一个没有疆域的棋盘，一盘永远下不完的棋。但人类在微弱的灯火和星光下，痴迷的与之对阵，一个看得见又看不见的对手。
蜜蜂在飞翔着，构造着它的田园。
转载本文请联系原作者获取授权，同时请注明本文来自鲍海飞科学网博客。
链接地址：https://wap.sciencenet.cn/blog-278905-1318654.html?mobile=1
收藏
