为何不再有相对论等重大理论涌现？基础研究停滞了吗？

 
 
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（1687）到爱因斯坦范式的建立（1905）人类足足等了218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100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（Derek John de SollaPrice，1922-1983）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 13745—2008）来看，物理学作为一级学科，下设16个二级学科，108个三级学科。

从这个意义上说，当下物理学的研究空间与100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。