物理幫我們一窺世界本源

汪衛華

大約120年以前，西班牙發明家和科學教育家費朗·阿爾希那·帕萊雅達曾經提出過一個有趣的問題：假如知曉這些問題答案的未來人回望我們的時代，會不會認為當下的我們，就像我們眼中篤信托勒密地心說的古人一樣無知？在他們生活的時代，物理學界正在為光究竟是粒子還是波爭論不休，而實驗證據使后一種觀點暫時占據上風，令伊薩克·牛頓支持的粒子說受到很大的挑戰。與此同時，天文學家也已經發現，僅憑萬有引力定律，并不能完美地解釋太陽系里所有天體的運動。曾經被奉為經典的牛頓物理學體系，出現了顯而易見的瑕疵。

今天我們已經知道，光具有波粒二象性，論戰幾個世紀的兩種理論都只說對了一半;而牛頓力學無法解釋的天體運動，比如水星在近日點的進動，也已經由相對論所補充。雖然這些曾是學界焦點的爭論已經塵埃落定，但并不意味著物理學就此臻于完美。相反，這些成果只不過提供了繼續探索的階梯，讓更多的新問題顯現出來。而人類對物質世界的認識，也正是在不斷求索和解答問題的過程中越發深入。

人類探索認識世界過程的起點，可以追溯到遙遠的古典時代。這個過程在19世紀和20世紀被大幅加快，最終創造出今天我們享受的高度發達和文明的現代生活。發電機和輸電系統讓人們用上了方便的能源，驅動生活與生產所需的種種工具和機械。而對原子核中蘊含能量的開發，在催生出原子武器的同時，也開辟出了一條獲取新能源的途徑。光電效應成為太陽能電池的技術基礎，源于陽光的清潔能量源源不斷地產生，不僅能用于地球，也可以為遠航太空助力。能量強大的激光為材料加工和制造提供了更有效的途徑，也為測距和通信提供了新的媒介。人類還不斷嘗試離開自己誕生的“搖籃”，前往另一顆星球探索，并且憑借部署在太空中的望遠鏡，清晰地看到了宇宙深處的景象。可以說，正是物理學的進步，使人類得以更為全面地了解世界的樣貌，并且因此擁有了掌控更多能量的手段，也極大地改變了我們的生活和社會。

但物理學的發展并沒有就此止步，越是探索，我們越是會發現更多待解的謎團。從加速器里的高能粒子，到黑洞形成與運作的機制，如果置身于物理學的最前沿，一個個有待深入探究的領域，會讓我們感嘆自己的無知。屬于全人類的知識寶藏，也恰恰蘊含于此。

在本期《知識就是力量》雜志里，我們會帶你一起領略物理學及相關技術的前沿，通過對生活中豐富多彩的物理現象進行解讀來引領同學們深入認知世界的本源。正如日心說的問世，讓當時的人們重新認識了宇宙一般，我們也需要為重新認識這個世界時刻做好準備。