现代物理学踏步不前,是谁为人类文明发展设下了阻碍?

回首往昔两百余载,人类文明似离弦之箭,于科技轨迹上风驰电掣。尤其近数十载,科技演进可谓瞬息万变,令人应接不暇。

现代物理学踏步不前,是谁为人类文明发展设下了阻碍?

倘若将时间回溯至20年前,谁人能料想手机竟能智能化至如今这般境地?在『智能手机』尚未现世之际,视频通话于人们而言,仿若梦幻泡影,遥不可及。而今朝,这已然化作人们日常生活的寻常部分。

兴许无需太久,人与人之间的沟通交流将迎来根本性变革。不但能够进行视频通话,远方的友人还能以 “全息影像” 的形态,逼真地现身于你眼前,恰似面对面般亲切交谈。

不妨设想,若有人于深山老林蛰居一二十年,再度回归尘世,恐怕会对这个世界深感陌生。在当下,二十年的光阴足以让原本熟悉的世界改天换地。而在工业革命之前,人类社会历经数百年,亦难有如此翻天覆地的变迁。

过去数百年间,人类文明之所以发生沧海桑田般的巨变,关键在于科学技术的突飞猛进。而物理、化学等范畴的基础科学持续取得突破,为这一切构筑了坚实根基。人类借此研发出性能愈发卓越的材料,恰似点亮 “科技树”,照亮了前行之路。

然而,深入探究人类基础科学的发展脉络,便会发觉,现代物理学大厦的两大支柱 —— 相对论和量子力学,皆诞生于上世纪初。

历经百余年的岁月更迭,它们依旧主宰着物理学界。这两大理论,是现代科技应用的核心基础。倘若缺失相对论和量子力学,如今诸多科技成果皆无从谈起。以我们日常所用的手机与电脑『芯片』为例,其中便融入了量子科技。若没有量子科技,手机和电脑或许根本不会问世,更遑论拥有如今这般强大的性能。

或许有人会心生疑问:人类科学难道毫无进展吗?

过去几十年,人类在通信领域成果丰硕,从2G迅速跃升至5G。与此同时,人工智能、纳米技术、生物分子学等诸多高科技如繁花般竞相绽放。但实际上,这些成果本质上仅是科技的演进,它们皆建立在20世纪创立的基础科学理论之上。

追根溯源,人类基础科学理论已长久停滞,难以斩获实质性突破。那么,究竟是什么桎梏了人类文明的发展?

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热衷于奇闻轶事的人,或许会联想到科幻小说《三体》,揣测是外星人在暗中掣肘人类进步。但科幻终归只是幻想,科学是严谨的,容不得丝毫臆测。

在笔者看来,有两大因素掣肘着人类基础科学的发展与突破,即能量与人类寿命的限制。

先来说说能量因素。

毫不讳言,人类文明的发展,本质上就是对能量运用和驾驭能力不断提升的过程。人体的生命活动离不开能量,人类社会的一切活动同样仰仗能量。宇宙诞生伊始,处于纯能量状态,这表明能量是宇宙的本原。

正因如此,上世纪60年代,卡尔达肖夫将能量的利用作为衡量文明发展程度的关键指标,提出了卡尔达肖夫指数。依据这一指数,宇宙文明可划分为三个层级,而人类文明目前连最低的一级都尚未企及,仅约0.7级。掌握可控核聚变,是迈入一级文明的关键标识。

当前,人类使用的能源主要是传统化学燃料,诸如煤、石油、天然气等。这些能源与人类祖先使用的火本质上并无二致,只是能量更为集中。然而,传统化学能源存在两大显著弊病:一是污染严重,二是效率低下。污染问题或许尚可通过各类手段缓解,但效率低下的问题却难以化解。

以火箭为例,火箭是发射卫星和探测器的重要工具。

但很多人或许不知,火箭总质量的90%以上皆是化学燃料。大量的燃料不仅占据了有效空间,而且由于化学燃料效率低下,即便增添燃料,所提升的推力或许还不足以推动燃料自身。此外,还需为航天员预留必要的空间。

因此,以化学燃料作为推进系统,人类最多只能抵达火星,若想飞往更远的木星、土星,几乎是天方夜谭。

相较于传统化学燃料,可控核聚变堪称完美能源。

它不但无污染,而且效率极高,借助可控核聚变,飞船速度甚至能达到光速的10%。更为关键的是,核聚变反应的原材料在地球上极为充裕,宇宙中氢元素俯拾皆是,月球上的氦3更是理想的可控核聚变原料。

但核聚变产生的能量极其巨大,如何有效约束和利用这些能量,成为亟待攻克的难题。目前,科学家们尝试利用强大的磁场进行控制,但尚未取得突破性进展。对能量利用和掌控无法突破,严重影响了许多基础

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