文章选自摩登中产(作者卢娜)、科学网(作者李侠)
前不久,有一篇文章在网上很热,主要的意思是世界科学的发展已经停滞不前,人类正在一条通往惨烈目标的惨烈道路上狂奔,没有人知道我们到达的目的地长什么样。
爱因斯坦之后,科学停滞的困境远超我们的想象这张合影,浓缩了自然科学一个鼎盛的时代,至今从未被超越。他们留下的理论体系,构建了当今世界的面貌。
然而,他们聚集开辟地曙光科学之路,正在被今天的我们走成了一条漆黑盲道,且不知到底还有多远。究竟为何?
在当下,不乏创造性的科学,但都是基于爱因斯坦一辈留下已有知识上的交叉融合。近半个多世纪以来,在物理学、化学、天文学、生物学领域,令人吃惊带有颠覆性质的原创自然科学新突破,从未出现过。
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我们冲入一条漆黑隧道,不知长度。
意大利格兰萨索山,终年白雪皑皑,山下米处,藏着地球最大的地穴实验室。
科学家们聚集于此,日夜守候在三层楼高的探测器边,捕捉远方微小的粒子。
年秋天,他们宣布,捕捉到了从瑞士同行射来的中微子,速度比光还快。
按照狭义相对论,光速不可超越。如果超越,时间就有可能倒流,因果律也随之崩塌,整个物理学将推倒重写。
学界因此沸腾,该学术视频超过12万人观看,过往,观看者只有几百人。
几个月后,科学家们开始道歉,世界的铁律并未松动,只是“GPS接收器和电脑之间的光缆松动了”。
没有超光速,没有时光机,世界仍在爱因斯坦的凝视之下。而在这凝视下,科技进化的速度并没有我们想象中快。
年服役,二战时被日军击沉的美国列克星敦号航母,最高航速33节。
90年后,法国现役的核动力戴高乐号,轻了0.1吨,航速只有25节。
年,第一台波音用8小时从纽约飞往伦敦。48年后,飞行时间仍是8小时。
载人航天器最快时速,是阿波罗10号的3.9万千米,创造于年。而阿波罗10号环绕的月球,人类已46年未能再访。
如今各国发射的太空探测器,仍未突破70年代的水平。火箭依然要依靠化学燃料,一如数百年来冲天的烟花。
从德国原始的V1、V2火箭,到人类登月只用了不到30年。上世纪70年代,人们普遍认为有生之年可以火星旅游。
40多年过去了,大家能做的事情是宅在家里逛淘宝。
上世纪50年代,大学教授告诉学生,再过50年,人类将实现可控核骤变,太空旅行与清洁能源不再是梦。
年,教授的话术中,这个期限依然是50年。
40多年过去了,瞭望星空,旅行者1号,已经飞出了太阳系,进入星际空间。人类在实现登月后,至今还未能重返,按照计划最快还需10年。客机航空发动机,相同距离,年需飞行多久,至今保持一致。以微观面去观察这一切,或许摩尔定律正在失效。
去年,芯片教父黄仁勋说,人类无法再创造更高层级的CPU。
这已是第六次出现唱衰者了。人类的最高运算能力狂飙数十年后,开始缓步。
回顾历史,今天的我们,在众多科学领域,依旧处于原地踏步,甚至倒退。面对这样的科学现状,年1月,西蒙顿在《自然》发表文章称,爱因斯坦之后,科学天才已灭绝。
他对科学现状批评的声音,引发科学界广泛热议,究竟是什么原因引导的结果,众说纷纭。假如,没有前者的科学理论为基础,不敢想象,现在的世界会是什么样子。有人希望,他这样的分析结论有误。不然,这条盲道,恐怕没有尽头。
知乎上,有网友写下:“某些时候,我怀疑是不是三体人真的封锁了我们的科技”。
在这个告别天才时代的氛围下,有人大胆猜测,或许三体人正在用道德伦理的潜意识,封锁我们的大脑,阻止人类进步,消灭科学天才。面对悲悯的现实,借科幻情节来解读,也是安慰心灵愤怒的药剂。
《生活大爆炸》片头,画面从草履虫开始缓慢加速,到了近代让人目不暇接,进入电子社会后则快得看不清影像。
或许,这正是科技停滞的吊诡之处,眼前的繁花之下,可能正流淌着寒流。
我们错在,将信息大爆炸,等同于科技大爆炸。即便是信息大爆炸,爆炸的速度也在放缓。
年,《大西洋周刊》称,这是硅谷耻辱的一年。
没有一个突破性产品诞生,但比特币价值增长了10倍,所有人都鼓吹大数据,亚马逊宣布的无人机计划,更像商业手段。
从那一年起,iPhone变得一代比一代长,性能不断提升,但突破性创新越来越少。
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过去,人类总能轻易地幻想出未来的构造模样,并能如愿触摸,得以实现。现在,只能盲人摸象,真假七三分。这样的结局,不知前人留下的是坑,还是平坦大道。
因此,在上世纪的科学遗产影响下,大部分人认为,如果没有科学天才推动下,人类认知自然与宇宙,将无法获得新方式,去挑战未知的世界。犹如,现有科学大楼的顶部,还有两朵云,该如何去认知与破解,都不知所措。
年,《海底两万里》描述了电力潜艇。85年后,美国第一艘核潜艇试航。
年,小说《回顾》中幻想出信用卡,62年后,第一张信用卡出现。
年,阿西莫夫写出《我,机器人》,预言智能机器人会在年诞生。这一次,我们爽约了。
很快,爽约越来越多,我们没能在年开始太空漫游,看起来也不能在数十年内让哆啦A梦诞生。
年,美国经济学家泰勒·科文在《大停滞》中断言,人们已经摘完“所有低垂的果实”。
这些果实,包括数百年来廉价的土地资源和巨大的人口教育红利,同样包括科技。
从年到年,抗生素,彩色电视机,电脑,核电站,互联网,太空旅行,相继面世,那些定义了现代世界的东西,要么已经形成,要么正在萌芽。
从70年代开始,除了计算机,人类已经进入空气稀薄的科技高原。
科学的分支正变得无比庞杂。获得博士学位的难度持续增加,很多人到了40岁,才能完成基础理论的积累。
诺贝尔奖获得者,提出新理论的平均年龄,延迟6年。科学家做出伟大创新的平均年龄,增加了8年。
一本讲述数学分支领域的书籍,需要4位年过七旬的数学家合力完成。
没有这本书,他们一旦死去,人类在这一领域将倒退十几年。
这本书,共页,只是摘要,而完整的证明,需要页。
这个时代正在告别天才。
年,媒体梳理当代全球百大思想家,直到第12名才出现经济学家,科学家则更为靠后。
年,名单上还会有爱因斯坦、弗洛伊德、哈耶克、萨特和毕加索。而年前,这个名单上会有达尔文、穆勒、马克思。
年,《自然》发表了一篇悲观的文章,《爱因斯坦之后,科学天才灭绝》。
“天才就像命运多舛的渡渡鸟一样灭绝了。”
作者说,当下的科学如同奥林匹克竞赛,科学家只能团队作战,为零点几秒的进步而努力。
年,美国经济学教授罗伯特戈登著书断言:始于20世纪70年代的“第三次工业革命”到年已基本接近尾声。
“曾经我们想要能飞的汽车,今天我们得到的只是能输入个字母的推特。”
信息大爆炸之后,人类的命运打了个结。
一切只是消费主义推动的表面繁华。
肆虐的风雨忽然收势,我们正冲入一段幽暗的隧道。
难捱之处不在于有多黑,而是不知有多长。
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这已经不是人类第一次冲入漆黑隧道,变化总会突然发生。
年的4月27日,76岁的物理泰斗在英国皇家研究所的报告会上,对全欧洲有名的科学家宣布,物理学已到尽头,只是“天边还有两朵小小的、令人不安的乌云。”
这两朵小小的乌云,一朵导致了相对论,另一朵引发了量子革命,隧道土崩瓦解。
而今,现实是我们正在一条通往惨烈目标的惨烈道路上狂奔,没有人知道我们到达的目的地长什么样。很多人觉得光是想想就很吓人了,但是我觉得这反而很刺激。因为我们出生的这个时代,让我们不需要像普通人一样过普通的生活,而是可以像活在惊悚电影中一样。
有人说,培养科学天才很容易,我希望如此。但殊不知,能够提出攀爬到大楼顶部的两朵白云,找出存在哪些难题,才是天才级。具备这些,似乎需突破现有认识的枷锁,才能够释放新的希望。不然,只能固守自封,冲入一条漆黑隧道,不知深远。
这是我们有生之年亲历的惊险一幕,我们静候结局。
对此,上海交通大学科学史与科学文化研究院李侠教授近期提出了不一样的看法,他在中国科学报上发表了自己的观点,以下是他的文章。
为何不再有相对论等重大理论涌现?基础研究停滞了吗?前几日接受一个记者采访,问题是:为什么现在没有像上个世纪初那种如相对论、量子力学类的重大理论涌现呢?
基础研究是发展完备了,还是陷入了一种发展瓶颈?如果不是发展完备了,那么这种放缓是什么原因导致的?
这确实是一个好问题,也是笔者最近五年一直在思考的问题,借此契机,不妨谈点个人的看法。
基础理论的发展是否已经陷入停滞状态了?
这是一个经常被人们提起但又常被误解的话题,其实这个问题很复杂。
基于科学哲学的基本理论,笔者认为:以物理学为代表的基础研究仍然处在发展与进步中,只不过这些进步不是颠覆性的进步,而是延续性的进步。
物理学的整体发展阶段仍处于常规科学时期,换言之,现有的物理学范式仍处于生命的壮年期,并没有遇到太多的反常与危机,这一阶段它的使命就是利用现有的范式去解决更多的难题,而不是颠覆旧范式,那个时代还没有到来。
梳理科学史的线索,可以清晰发现从牛顿范式的建立()到爱因斯坦范式的建立()人类足足等了年,这期间有无数科学家在牛顿范式下工作,也取得了很多杰出的成就,但是没有哪个人的声望可以超越牛顿,牛顿范式只是到了19世纪末才真正遇到挑战(物理学天空出现两朵乌云);
现代的物理学范式从创立到现在也不过多年的时间,远没有到理论生命的枯萎期,利用这个范式人类在过去的一个世纪里取得了无数伟大的成就,到目前为止该范式还没有遇到有分量的反常与危机。
因此,现代物理学的进步仍有很大的发展空间,并没有达到所谓的瓶颈阶段。
那么是什么原因导致物理理论发展看起来放慢了脚步呢?笔者认为,造成这种认知错觉的原因有两个:
其一,每一次科学革命过后,新范式带来的科学研究空间都以指数级别扩大,如同天文学从太阳系扩展到银河系后面临的情况。研究领域扩大的两个证据是:
1、成果的指数级增长。根据美国科学计量学家普赖斯(DerekJohndeSollaPrice,-)的观点,近代以来,科技文献按指数规模增长(后期增长率会变小)。
如果把文献数量的大幅增加与学术空间的扩大联系起来,我们就可以提出一个假设:即每一次科学革命过后,其学术空间的增长也是按照指数增长的。
如果这个假设成立的话,那么,20世纪初物理学革命之后所释放的学术空间范围,相比于牛顿革命时代的学术空间范围是指数级别的增长,我么不妨看看20世纪初物理学的研究范围和今天相比是非常狭窄的,那时的物理学研究基本集中在原子核物理与统计热力学等少数领域。
当下按照最新的《国标学科分类》(GB/T—)来看,物理学作为一级学科,下设16个二级学科,个三级学科。
从这个意义上说,当下物理学的研究空间与年前相比扩大了几十倍,换言之,在当代物理学范式下仍有很多领域亟需深耕,物理学理论的世界远没有到无事可做甚至可以马放南山的阶段,由于这些研究都是在现有范式内的工作,所以很难出现颠覆性理论。
2、计算能力的指数级增长。根据摩尔定律,每隔12-18个月,计算机的处理性能就会翻一翻,而价格不变。
简言之,当下人类的计算能力每两年翻一番,即便如此,仍有很多科学问题亟待解决,这同样间接证明物理学的研究空间极其巨大,在如此强大算力的加持下,仍然还有无数的工作尚未开展就是明证。
其二,科学家人数增长的优势被巨大的研究空间分流了,导致重大成果出现的可能性并没有显著提高。
现代物理学家的数量比牛顿以来至20世纪中叶所有物理学家的数量总合还要多,为什么这么多人仍没有取得具有革命意义的颠覆性重大理论突破呢?
不是现代物理学家不聪明,而是因为现代物理学领域呈现出高度的专业细分现象,导致庞大数量的物理学家被众多细分的研究领域所分流,从而导致研究能力与强度被稀释。
这些细分的领域几乎都是全新的领域,仍处于现代物理学范式之下,起步较晚,导致研究还没有真正触及到新范式的边界,就如同水手在茫茫大海上航行,走了很久仍没有看到陆地,然后就开始怀疑自己是否还在前进,同理,从直观上我们感觉当下物理学的进展放缓了,其实它仍在快速进步中,放缓只是人类认知错觉造成的误判结果而已。
关于基础研究与人才集聚的问题,人们经常拿一幅著名照片来说事,即年10月第五次索尔维会议的合影,照片里包括爱因斯坦、居里夫人、普朗克、玻尔、玻恩、薛定谔等几十位物理学大咖齐聚。为什么那个时期能够产生如此多的科学大咖,而今天却很少见了呢?
这是一个典型的时态错置问题。
上个世纪20年代正是现代物理学革命建立新范式时期,在新范式确立的初期,整个物理学空间在新范式的探照灯下到处都是未开垦的学术荒地,机会多多,而历史的吊诡之处在于,恰好那个时期,这些最聪明的大脑都把目光投向了这块未开垦之地,而且领域高度趋同,没有产生智力分流现象,结果形成了研究能力与智慧的高度聚焦,从而产生了众多丰硕的成果。
革命时期自然会以英雄来注释那个时代,而和平时期英雄会以另一种方式呈现,那个时候有爱因斯坦、薛定谔,而我们这个时代有比尔?盖茨、乔布斯、马斯克。你能说当代这些人不是英雄吗?
这几年全社会形成的一个共识就是加强基础研究,那么基础研究到底有什么用?
抛开美国政策专家布什关于基础研究的线性模型不谈,即基础研究促进技术发展然后带来产业振兴的线性知识转化链条,仅从研究本身而言,基础研究为所有科技活动提供了基础规范与认知基准线。我们还是以物理学为例。
物理学一直是科学版图中发展最充分也最成熟的学科,它也是人类智力得到最为彰显的领域。
物理学的成就为所有科学研究树立了一种行业典范,以及人类智慧成果的最佳知识样本(势能最高)。
物理学的发展水平代表了一个国家在自然科学领域的认知高度,它的发展状况直接决定了该国认知短板的位置所在。
最后,聊几句中国基础研究的现状与改革路径问题。
客观地说,近代科学(尤其是基础研究)是西方的舶来品,我们与西方在起点处就存在很大差距。
从科学史角度来看,如果说哥白尼年发表《天体运行论》标志着近代科学革命的号角已经吹响,到年伽利略去世,可以看做是第一次科学革命的大幕已经拉开,到年牛顿发表《自然哲学之数学原理》标志着第一次科学革命的真正完成,那么同期的中国正经历从明末到清初的社会剧烈变革时期,整个社会的认知基准线急剧下降,即便从牛顿时代算起,我们在基础研究理念上整体落后西方年,这个判断应该没有多大出入。
从十九世纪末开始的这个追赶过程到目前为止还没有完全结束,我们还需要花时间把西方近年间关于物理的意识与认知真正学来,然后才有可能实现超越,现在仍然处于学习阶段,毕竟从知道到理解还有很长的认知鸿沟需要跨越,这种跨越既需要知识的积累,也需要天才的涌现。
当下最需要做的就是营造良好的科研环境,让科学家们静下心来,心无旁骛地去思考万物背后的道理,假以时日,这份安静自然会获得惊喜的回报。
基础研究就是一个国家进行科研活动的知识银行,也是推进科技事业必须修炼的基本内功,全世界概莫能外,在这个领域我们仍在路上。
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