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大约120年以前,西班牙发明家和科学教育家费朗·阿尔希那·帕莱雅达曾经提出过一个有趣的问题:假如知晓这些问题答案的未来人回望我们的时代,会不会认为当下的我们,就像我们眼中笃信托勒密地心说的古人一样无知?在他们生活的时代,物理学界正在为光究竟是粒子还是波争论不休,而实验证据使后一种观点暂时占据上风,令伊萨克·牛顿支持的粒子说受到很大的挑战。与此同时,天文学家也已经发现,仅凭万有引力定律,并不能完美地解释太阳系里所有天体的运动。曾经被奉为经典的牛顿物理学体系,出现了显而易见的瑕疵。
今天我们已经知道,光具有波粒二象性,论战几个世纪的两种理论都只说对了一半;而牛顿力学无法解释的天体运动,比如水星在近日点的进动,也已经由相对论所补充。虽然这些曾是学界焦点的争论已经尘埃落定,但并不意味着物理学就此臻于完美。相反,这些成果只不过提供了继续探索的阶梯,让更多的新问题显现出来。而人类对物质世界的认识,也正是在不断求索和解答问题的过程中越发深入。
人类探索认识世界过程的起点,可以追溯到遥远的古典时代。这个过程在19世纪和20世纪被大幅加快,最终创造出今天我们享受的高度发达和文明的现代生活。发电机和输电系统让人们用上了方便的能源,驱动生活与生产所需的种种工具和机械。而对原子核中蕴含能量的开发,在催生出原子武器的同时,也开辟出了一条获取新能源的途径。光电效应成为太阳能电池的技术基础,源于阳光的清洁能量源源不断地产生,不仅能用于地球,也可以为远航太空助力。能量强大的激光为材料加工和制造提供了更有效的途径,也为测距和通信提供了新的媒介。人类还不断尝试离开自己诞生的“摇篮”,前往另一颗星球探索,并且凭借部署在太空中的望远镜,清晰地看到了宇宙深处的景象。可以说,正是物理学的进步,使人类得以更为全面地了解世界的样貌,并且因此拥有了掌控更多能量的手段,也极大地改变了我们的生活和社会。
但物理学的发展并没有就此止步,越是探索,我们越是会发现更多待解的谜团。从加速器里的高能粒子,到黑洞形成与运作的机制,如果置身于物理学的最前沿,一个个有待深入探究的领域,会让我们感叹自己的无知。属于全人类的知识宝藏,也恰恰蕴含于此。