為什么現代物理讓普通人走開？一個畢業31年物理學長的回答

幾年前，有位教授宣稱推翻了愛因斯坦的相對論，消息在網上刷了屏。那段時間，很多人問我：老郭，相對論真的能被推翻嗎？一個學物理的人怎么看這事？

其實，這個問題背后藏著一個更深的困惑：為什么20世紀之后，普通人再也當不了物理學家了？

在牛頓的時代，一個蘋果掉下來，就能砸出一個萬有引力。在愛因斯坦的時代，一個26歲的專利員，靠“思想實驗”就能顛覆物理學。可到了今天，為什么我們聽到的“民間科學家”，幾乎都是笑話？為什么現代物理，讓普通人不得不走開？

作為一個學了31年物理的老學長，今天我想跟你聊聊這個事。

第一個門檻：實驗成本太高

科學從來都不認為自己是真理。正因為如此，科學才會一直在質疑中前進。每一個科學理論，都必須經過實踐的檢驗——從觀測或實驗中獲得數據，再與理論預言對照，才能得到認可。

想推翻相對論，其實思路很直接：只要在實驗上推翻“光速不變”這個基礎就行。

可問題是，精確測量光速，太難了。

100多年前，邁克爾遜用旋轉棱鏡法測量光速，需要一個獨立實驗室，還要在幾十公里外無遮擋的地方設置一個反射鏡，再加上那套能讓棱鏡以恒定速度旋轉的精密機械裝置——這些，不是一個沒有任何資金支持的普通人能擁有的。

你可能會說：現在有激光了，成本該降下來了吧？

我的實驗示意圖，用干涉測量波長，波長與頻率的乘積為光速

還真不一定。我給你講講我自己折騰的經歷。

說起來，我在辦公室也搭過一套測量波長的裝置——幾十塊錢的激光筆，幾塊錢的狹縫，一塊毛玻璃屏，一個幾百塊精度是0.01毫米的測量尺，再加一臺我改造過的電子顯微鏡。用顯微鏡觀察屏上的干涉條紋，在電腦屏幕上讀數。

這套裝置能測嗎？能。精度夠嗎？湊合。但和現代物理研究需要的精度相比，差得太遠了。我那臺電子顯微鏡是二手的，整個裝置加起來幾千塊。而真正用來做前沿研究的設備，動輒幾十萬、上百萬。

所以你看，我這套“土辦法”只能算玩票。如果要達到科學界認可的精度，我需要一臺高度相干的激光光源——一個這樣的激光器，最便宜也要幾萬塊。不是幾十塊的激光筆能代替的。更別提目前普遍采用的拍頻法測量光速的專業裝置了，沒個幾萬塊根本下不來。

那位宣稱推翻相對論的教授，所在的大學有理學院，有物理系，本科生都能做光速測量實驗。可在他的論文里，我看不到任何實驗數據。

沒有實驗數據支撐，靠拍腦門質疑相對論，就是在耍流氓。

我的史瓦西時空鑲嵌圖部分推導過程

第二個門檻：數學工具難以掌握

科學離不開數學。

為什么不能用日常語言描述科學？因為自然語言受民族、文化、時代影響太大，同一個詞經常產生歧義。科學需要精確的定義，只有數學能滿足這個要求。

那數學有多難？

咱們先不說量子力學里那些詭異的符號，也不提廣義相對論中的黎曼幾何和張量分析——就算是最基礎的微積分，已經讓無數大學本科生折戟沉沙了。上過大學的小伙伴都知道，有多少人被導數、積分折磨得懷疑人生？更別提黎曼幾何了，那是連很多物理專業研究生都要扒層皮才能啃下來的硬骨頭。

對于錯過了系統性學習的普通人來說，數學是一道邁不過去的檻。因為它需要專業、艱苦的訓練才能掌握。

那位教授拿的是石油工程博士學位，用的數學工具頂多是高級點的微積分。至于黎曼幾何和張量分析，工程類的博導確實很難掌握。所以你看，他的論文里只質疑狹義相對論，對廣義相對論只字不提——因為愛因斯坦用的數學工具，他根本看不懂，自然也辯駁不了。

現代物理的兩道高墻

寫到這兒，你應該明白了：現代物理之所以讓普通人走開，是因為它豎起兩道高墻。

第一道墻是實驗成本。科學研究的范圍，已經從日常生活擴展到極端的尺度、極高的速度、極微觀的領域。這些超出了人類感官的極限，必須用精密儀器才能觸及。而精密儀器，意味著真金白銀的投入。

第二道墻是數學語言。研究的對象越復雜，描述的語言就越艱深。從微積分到偏微分方程，從線性代數到黎曼幾何——每前進一步，都需要系統的學習和艱苦的訓練。

這兩道墻，把絕大多數普通人擋在了門外。

但這不是壞事。恰恰說明，現代科學已經成熟到需要專業分工的地步。你想成為物理學家，就必須接受系統的專業訓練——上大學、讀研究生、進實驗室，一步步打怪升級。

這并不意味著普通人不能理解物理、不能熱愛物理。恰恰相反，像你我這樣的普通人，依然可以讀科普書、看紀錄片、聊物理學家的故事。只是我們需要承認：真正的前沿研究，確實不是靠業余時間拍拍腦門就能搞定的。

最左邊那個是我測光速用的數碼顯微鏡，實名羨慕大家

老學長回來了

這篇文章是幾年前寫的。當時因為那個熱點事件，很多人來問我怎么看。現在翻出來重發，算是老學長回歸的一個開場白。

接下來我會繼續在這里，跟大家聊聊物理學家那些事兒，講講公式背后的故事，說說我這些年做物理的所見所聞。

如果你有想聽的話題——不管是哪位物理學家、哪個經典理論、哪段科學史，評論區告訴我。

我守著辦公室那套幾千塊的實驗設備，實名羨慕那些能做前沿實驗的年輕人。但也真心希望，能有更多的小伙伴，通過系統的學習，成為專業隊伍的一份子。

有條件做物理，是一件十分幸福的事情。

——物理系老郭，一個本科畢業31年的老學長