這兩天各個(gè)地方的高考分?jǐn)?shù)都陸續(xù)公布了，接下來(lái)就是令學(xué)生家長(zhǎng)老師都非常頭痛的填志愿了：去哪個(gè)城市？報(bào)考哪個(gè)學(xué)校？選擇什么專業(yè)？

這件事請(qǐng)說(shuō)來(lái)也奇怪：學(xué)生從小學(xué)、初中到高中，十幾年寒窗苦讀的時(shí)候沒(méi)有人問(wèn)他們教他們對(duì)什么感興趣，以后想做什么，只是告訴他們一心努力讀書(shū)，過(guò)中考高考兩個(gè)大關(guān)就行了。然后，一朝高考結(jié)束，卻要他們?cè)诟呖汲煽?jī)出來(lái)之后的三天時(shí)間里選擇自己未來(lái)的專業(yè)和方向，不帶這么玩的！

于是乎，就出現(xiàn)了這樣的怪象：眾多考生對(duì)著一本厚厚的《志愿填報(bào)指南》，選什么學(xué)校呢？（當(dāng)然，成績(jī)好到可以選清華北大這種名校的自然就沒(méi)這種顧慮）哪個(gè)名字看得順眼就選哪個(gè)吧！選什么專業(yè)呢？哪個(gè)名字看起來(lái)足夠高大上就選哪個(gè)吧！至于這個(gè)學(xué)校到底怎么樣，這個(gè)專業(yè)到底是做什么的，對(duì)不起，都不知道！

這也不能怪學(xué)生，就三天時(shí)間，從志愿指南書(shū)的那么一大堆學(xué)校里找出幾個(gè)適合投檔的學(xué)校都非常不容易了，那還有時(shí)間精力讓你慢慢去調(diào)查這學(xué)校的底細(xì)？讓你去了解要選的專業(yè)？現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá)，什么事情都還可以上網(wǎng)查一查，以前沒(méi)網(wǎng)可上，沒(méi)處可查，真是一切都靠直覺(jué)。

長(zhǎng)尾在高中的時(shí)候非常喜歡物理，對(duì)相對(duì)論、量子力學(xué)、宇宙、黑洞等奇怪的東西非常著迷（托學(xué)校的福，當(dāng)時(shí)高中管得并不是很嚴(yán)，學(xué)生有很多課外時(shí)間），曾經(jīng)一度想報(bào)考物理專業(yè)，后來(lái)跌跌撞撞的跑來(lái)當(dāng)程序員了。所以，物理學(xué)，特別是相對(duì)論量子力學(xué)這些東西，就像是一種執(zhí)念，現(xiàn)在來(lái)寫(xiě)這些東西仿佛就是在以另外一種方式來(lái)完成當(dāng)時(shí)的心愿。

因?yàn)楝F(xiàn)在都在講物理學(xué)，所以想和那些喜歡物理，打算報(bào)考物理系的同學(xué)聊一聊，希望你們心里能有個(gè)底。

理論與實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的近代物理

首先我們要明白近代物理是理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的物理。正是以伽利略為先驅(qū)代表的物理學(xué)家們把實(shí)驗(yàn)引入了物理學(xué)，并且把實(shí)驗(yàn)作為檢驗(yàn)理論的唯一標(biāo)準(zhǔn)，這才把物理學(xué)從那種純思辨的哲學(xué)領(lǐng)域拉了出來(lái)，才有了近代物理的跨越式大發(fā)展。

這種趨勢(shì)，我們?cè)谂ｎD的經(jīng)典力學(xué)、麥克斯韋的電磁學(xué)和量子力學(xué)的發(fā)展中都能看到，即便相對(duì)論的建立是愛(ài)因斯坦在大腦中純思辨的結(jié)果，但是相對(duì)論之所以能夠被人接受，還是因?yàn)樗龀龅念A(yù)言被實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了。

我們來(lái)大概算一下，1687年牛頓出版了巨著《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》，這代表著經(jīng)典物理大廈的全面落成。此后的200多年里，沒(méi)有任何人往這棟大廈里添加了任何實(shí)質(zhì)性的東西，這個(gè)過(guò)程一直持續(xù)到1905年愛(ài)因斯坦狹義相對(duì)論的提出。

牛頓把經(jīng)典物理學(xué)的大廈建好了以后，他就像一個(gè)吃撐了的飽漢一樣，突然就對(duì)物理學(xué)失去了興趣，轉(zhuǎn)而去煉金去了。因此有很多人對(duì)牛頓的后期不滿，認(rèn)為牛頓不繼續(xù)從事物理學(xué)而跑去當(dāng)煉金術(shù)十是對(duì)他才能的極大浪費(fèi)。

我們來(lái)想一想，站在那時(shí)候時(shí)候牛頓的角度來(lái)看，他還能做什么？他創(chuàng)建的經(jīng)典力學(xué)已經(jīng)解釋了他那個(gè)時(shí)代可以看到觀測(cè)到的一切現(xiàn)象，從天上星球的運(yùn)轉(zhuǎn)到地上的潮起潮落，他建立的這個(gè)體系是如此完美而又嚴(yán)密，能完美的解釋一切力學(xué)現(xiàn)象，他接下來(lái)又能做什么？

庫(kù)倫要在1785年才發(fā)現(xiàn)庫(kù)侖定律，法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)的時(shí)間更是要到1831年，這都是一百多年后的事情。所以，牛頓后期轉(zhuǎn)向煉金的原因，是因?yàn)楫?dāng)時(shí)的物理學(xué)的確已經(jīng)沒(méi)什么好研究的了，牛頓死賴在這里不走也沒(méi)什么意思。你總不能指望牛頓那時(shí)候自己提出相對(duì)論出來(lái)吧？

科學(xué)的時(shí)代局限性

我們?cè)賮?lái)想一想，以牛頓之聰明，他知不知道自己的體系存在什么問(wèn)題呢？他是知道的，他的萬(wàn)有引力定律能準(zhǔn)確無(wú)誤的計(jì)算出物體之間的引力，但是他無(wú)法解釋這個(gè)引力的原因，就是為什么有質(zhì)量的物體之間會(huì)有引力？另外，牛頓的萬(wàn)有引力是瞬時(shí)超距的，他知道這個(gè)不妥，但是沒(méi)辦法，當(dāng)時(shí)的人們都還沒(méi)法測(cè)量光速，牛頓不可能認(rèn)為引力的傳播速度是光速。另外，他的體系還需要一個(gè)神秘的第一推動(dòng)，這些牛頓都無(wú)能為力，在當(dāng)時(shí)只能暫時(shí)就這樣了。

所以，即便牛頓再厲害，他也只能建立經(jīng)典力學(xué)的，即便他知道這個(gè)體系還有一些問(wèn)題他也沒(méi)辦法，這就是所謂科學(xué)的時(shí)代局限性。

因此，從另外一個(gè)角度來(lái)看，牛頓在確立了經(jīng)典力學(xué)的體系之后就放棄研究物理學(xué)反而代表了他的天才。因?yàn)樗芮宄目吹竭@個(gè)時(shí)代的局限性，清楚的知道有些事情是不可為的，而后來(lái)的科學(xué)發(fā)展也證明了這一點(diǎn)：整整兩百多年里，無(wú)數(shù)的物理學(xué)家們都無(wú)法在牛頓的體系里再添加任何實(shí)質(zhì)性的東西，牛頓那樣直接不管，就是告訴別人，我牛頓就知道在未來(lái)的很長(zhǎng)一段時(shí)間里，沒(méi)人能再往這里添磚加瓦。

從1687年牛頓《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》的發(fā)表，到1905年愛(ài)因斯坦《論動(dòng)體的電動(dòng)力學(xué)的》（狹義相對(duì)論的提出）的發(fā)表，中間足足有218年，換句話說(shuō)：我們消化牛頓的理論用了218年，那么20世紀(jì)已經(jīng)完成了相對(duì)論和量子力學(xué)的革命，我們消化相對(duì)論和量子力學(xué)又要花費(fèi)多久呢？

如果我是一個(gè)理論物理學(xué)家，跟牛頓生活在同一個(gè)年代是極其不幸的，比如也很厲害的胡克在牛頓的聚光燈下幾乎什么也看不到了。但是，胡克再怎么不幸，我們起碼還知道一個(gè)胡克定律，然而，如果你是在1687年到1905之間，而你很不幸的繼續(xù)選擇研究力學(xué)，那這真就是悲劇了，因?yàn)槟阕⒍ㄊ裁匆惭芯坎怀鰜?lái)。

所以，牛頓之后愛(ài)因斯坦之前的有名的物理學(xué)家都是避開(kāi)這個(gè)領(lǐng)域的，最典型最成功的就是電磁學(xué)的發(fā)展。從庫(kù)倫發(fā)現(xiàn)了庫(kù)侖定律，到法拉第發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)，到麥克斯韋跟牛頓一樣的完成了電磁學(xué)理論大廈，到赫茲發(fā)現(xiàn)了電磁波，驗(yàn)證了麥克斯韋的理論，這是避開(kāi)牛頓走的一條全新的道路。

在“聰明人都應(yīng)該避開(kāi)牛頓”的共識(shí)之下，物理學(xué)家們即便發(fā)現(xiàn)了牛頓力學(xué)和麥克斯韋的電磁學(xué)有矛盾，他們還是極力想在牛頓的體系內(nèi)解決問(wèn)題，但是又解決不了，場(chǎng)面一度非常尷尬，一直到愛(ài)因斯坦的橫空出世才扭轉(zhuǎn)這個(gè)局面。

那么，我們現(xiàn)在呢？現(xiàn)在如果去研究理論物理，那我們可能是17世紀(jì)的胡克呢，還是20世紀(jì)的愛(ài)因斯坦，還是某個(gè)在18、19世紀(jì)研究力學(xué)的炮灰？俗話說(shuō)“女怕嫁錯(cuò)郎，男怕入錯(cuò)行?！笨茖W(xué)們也非常害怕自己選錯(cuò)了研究方向，特別是在實(shí)驗(yàn)器材越來(lái)越貴的今天（法拉第那樣幾個(gè)線圈磁鐵幾個(gè)電池就能做實(shí)驗(yàn)的日子已經(jīng)一去不復(fù)返了）。

這個(gè)我們下篇文章再討論~

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