¿Por qué no ha habido grandes avances en física en los últimos 100 años? ¿El desarrollo de la física es cada vez más lento?

Hoy en día existe un dicho popular que dice que casi no ha habido grandes avances en física en los últimos 100 años. Los casi cien años aquí probablemente se refieren a la física después de la relatividad y la mecánica cuántica. Entonces, ¿hay algo de verdad en esta afirmación?

Hoy hablemos de este tema.

El nacimiento de las teorías científicas

Para entender este problema, primero debemos entender ¿de dónde vienen las teorías científicas?

En primer lugar, tenemos que pensar en una pregunta, es decir, ¿la teoría aparece antes que el fenómeno o aparece después del fenómeno?

De hecho, este tema es muy complejo y diferentes personas pueden tener ideas diferentes. Tales, ahora considerado el padre de la ciencia y la filosofía, propuso una vez que el origen de todas las cosas es el agua. Esta frase desencadenó el pensamiento de muchas personas sobre la cuestión fundamental y también se considera el comienzo de la filosofía y la ciencia.

Pero después de Tales, los filósofos generalmente piensan en estas cuestiones de forma puramente especulativa, lo que hace que la teoría se desvíe cada vez más de la realidad. Más tarde, el famoso filósofo Platón lanzó una revolución para "salvar el fenómeno". Creía que la teoría debía poder adaptarse al fenómeno.

Todo esto queda realmente bien reflejado en el modelo geocéntrico. Los discípulos de Platón comenzaron a intentar dar un punto de apoyo al fenómeno de la exigencia teórica. De hecho, la teoría geocéntrica de Eudoxo es un ejemplo típico. Sin embargo, todavía hay algunas cosas puramente idealistas en la teoría de Eudoxo que no han sido erradicadas. Es decir, los antiguos filósofos griegos creían que "la telemoción circular es perfecta", por lo que preferían complicar mucho el modelo antes que cambiarlo. concepto.

En la época de Ptolomeo, este modelo geocéntrico ya contenía más de 80 círculos, pero en realidad era lo suficientemente preciso como para que la gente de esa época lo usara. Entonces, hasta cierto punto, el geocentrismo de Ptolomeo es una teoría científica. porque esta teoría se ajusta al paradigma de la teoría científica.

Limitaciones del fenómeno observacional

Entonces, ya ves, aunque no podemos saber si el fenómeno precede a la teoría o la teoría precede al fenómeno. Pero lo que sí sabemos es que una teoría calificada debe corresponder al fenómeno. Este requisito genera un problema. Podemos observar que el mundo que vemos las personas tiene limitaciones. Nuestros ojos solo pueden recibir ondas electromagnéticas en la banda de luz visible, y la visión también tiene un alcance, lo que significa que podemos ver el mundo en sí es limitado. , y los fenómenos que se pueden ver son limitados.

No sólo eso, no podemos ver el mundo microscópico con nuestros ojos desnudos, ni podemos ver el mundo macroscópico a gran escala o el mundo de alta velocidad.

La primera teoría propuesta por Newton se llama física clásica. Este conjunto de teorías se pueden adaptar perfectamente a todo lo que el ojo humano puede hacer. También consideramos que la escala que cubre Newton es el mundo macroscópico de baja velocidad.

Los conservadores más radicales

Sin embargo, cualquiera con impulso interior querrá lograr logros, y lo mismo ocurre con los científicos como grupo. Aunque la mecánica newtoniana ha explicado perfectamente la escala a baja velocidad macroscópica.

Por un lado, los científicos posteriores respetarán mucho la teoría de Newton y, por otro lado, harán todo lo posible para intentar cometer errores. Llevan la teoría a las condiciones más extremas para intentar cometer errores. Mientras el error no sea demasiado grande, seguirán utilizando la vieja teoría una vez que cometan errores en la prueba, tendrán la oportunidad de proponer una. nueva teoría basada en el nuevo fenómeno y convertirse en el próximo "Newton". Por tanto, los científicos son los conservadores más radicales.

En el proceso de desarrollo de las ciencias humanas, hasta aproximadamente el siglo XX, el nivel de observación se ha desarrollado mucho. A pequeña escala se pueden observar niveles subatómicos; a gran escala, se pueden observar directa o indirectamente fuertes campos gravitacionales y fenómenos cercanos a la velocidad de la luz.

Por lo tanto, a pequeñas escalas, la mecánica newtoniana comete un error enorme al describir el movimiento de las partículas. De manera similar, cuando la velocidad de la luz es cercana a la velocidad de la luz y la gravedad es enorme, la mecánica newtoniana también lo tiene. una gran desviación.

Esto dio a los científicos de esa época la oportunidad de convertirse en "Newton". Naturalmente, no lo dejaron pasar. Este grupo de científicos tardó menos de 30 años en completar la construcción de la nueva teoría.

La mecánica cuántica describe fenómenos físicos a escala microscópica;

La relatividad describe el fenómeno de una gravedad fuerte y cercana a la velocidad de la luz.

Lo que entusiasma aún más a los científicos es que las dos nuevas teorías fundamentales son compatibles con la mecánica newtoniana a velocidades macroscópicas bajas. O podemos decir que la mecánica newtoniana es la solución aproximada de la mecánica cuántica y la relatividad a velocidades macroscópicas bajas. .

El coste del desarrollo científico

Pero, ¿pueden realmente las teorías científicas seguir desarrollándose a un ritmo tan uniforme? En realidad, la respuesta es no.

Descubriremos que la mecánica cuántica y la relatividad surgieron porque podemos ver los fenómenos a mayor escala. El requisito previo para ver estos fenómenos es el desarrollo de la tecnología de observación y la inversión de costos de investigación científica a gran escala. En la era de la teoría geocéntrica y la mecánica newtoniana, solo los científicos crearon muy buenos instrumentos experimentales. A principios del siglo XX, los científicos necesitaban un equipo para su equipo experimental.

¿Y ahora? Muchos proyectos de vanguardia, especialmente aquellos que pueden tener un gran impacto en la teoría básica, requieren la participación de miles o incluso decenas de miles de personas. No sólo eso, también requiere una gran inversión de capital. Pongamos algunos ejemplos.

A escala microscópica, el método más eficiente actualmente es utilizar un colisionador de partículas de gran tamaño. La construcción de un colisionador que pueda respaldar la investigación científica actual alcanza un nivel de cientos de miles de millones. Si se agrega el costo del mantenimiento posterior, este colisionador equivale a un pozo sin fondo. Incluso países como Estados Unidos han abandonado proyectos de colisionadores a medio terminar porque habían invertido demasiado dinero.

De hecho, no se trata solo de la exploración del mundo microscópico, sino también a gran escala, los astrónomos y físicos teóricos también están prestando gran atención a la investigación relacionada de la materia oscura y la energía oscura. La investigación en estos dos campos requiere lanzar detectores al espacio para una mayor detección o realizar investigaciones a cientos o incluso miles de metros bajo tierra. Los fondos necesarios también son bastante cuantiosos. Por ejemplo: el Laboratorio Subterráneo de Materia Oscura de Jinping en China.

El dolor de los científicos teóricos

En esta era, ya no es posible que un solo científico proponga una teoría por su cuenta. Debido al importante avance en el coste de la observación, cuando los científicos no pueden ver fenómenos físicos más extremos, no pueden proponer teorías más nuevas. Por lo tanto, mientras no haya forma de mejorar significativamente el nivel de observación a bajo costo, la observación en sí y el alto costo limitarán el desarrollo de teorías científicas humanas.

De hecho, el desarrollo de teorías científicas a lo largo del siglo XX fue bastante rápido. Además de la teoría de la relatividad y la mecánica cuántica, los científicos también establecieron un modelo estándar de física de partículas.

Pero llegados a este punto, si la ciencia quiere seguir desarrollándose, necesita construir equipos de mayor rendimiento para observar fenómenos a escalas más extremas. Actualmente hay demasiados campos de vanguardia que se pueden estudiar, y no solo las teorías básicas, sino también las investigaciones relacionadas en informática, biología y medicina también son muy importantes.

Por lo tanto, los países están invirtiendo selectivamente en estos campos fronterizos. Si queremos obtener teorías innovadoras, debemos esperar hasta que se construyan estos equipos y probar teorías antiguas. Este proceso es muy difícil. Como resultado, el desarrollo de la teoría básica será cada vez más lento.

Por tanto, el lento desarrollo de la teoría no se debe en realidad a la falta de inteligencia humana, sino a la limitación de la tecnología de observación.