牛顿开创了物理学的一个新时达股吧,这个时代指什么时代

为什么 19 世纪末世界诞生了如此多杰出的,其研究成果具有划时代意义的物理学家?
RT,19世纪至20世纪初诞生了一大批杰出的物理学家,如爱因斯坦,波尔等等,一大波的具有划时代意义的研究成果在那个时代被发现,研究?反观今天觉得似乎人才匮乏,或者已经很久没有出现这样让我们觉得牛逼哄哄影响深远的人物了,难道像小说一样,有黄金盛世和人才枯寂大世?--------------------------------------------------------本问题已收录进圆桌:
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科学史领域有一个名词叫“科学革命”(Scientific Revolution)就是专门描述这种现象的。这个名词刚出现时特指的是,哥白尼、伽利略、牛顿等人建立古典物理体系替代了陈旧体系。后来有了所谓的“第二次科学革命”,这主要指的就是相对论、量子力学引出的现代物理体系。在技术达到某个临界点时,基础科学才会迎来大爆发式的发展。关键技术的出现是基础科学大爆发的前提。现在历史上有两次影响深远的科学革命。两次都是基础科学的黄金盛世。我在另一个答案里写过的:先看第一次科学革命。哥白尼提出日心说的时候还是肉眼观测的,积累了大量的观测数据。这里还和技术进步无关。伽利略做出了人类第一台天文望远镜。这是人类第一次把镜头对准星空!科学史上伟大的技术进步!第一次获得远超肉眼极限的观测数据!伽利略为日心说找到了最重要的观测数据,并继续推广了日心说。然后第谷、哈雷等人继续用天文望远镜观测,第谷的学生开普勒根据老师的数据发现了开普勒三定律。最终,牛顿凭借自己的卓越才智和综合前人所有的理论、数据发现了牛顿三定律,万有引力定律。技术进步——天文望远镜;关键数据——行星轨道数据。【这是第一次科学革命的前提】最初望远镜的发现没有任何理论基础,完全是碰巧发现的。但是伽利略制造出了放大倍数更高的天文望远镜,后来诸多科学家又研究了光学理论和望远镜的成像规律。几何光学渐渐形成。这是又是一例典型的技术推动理论。然后在几何光学的理论基础上,牛顿制造了人类第一台反射式望远镜,也是第一台无色差望远镜。这里,理论又推动了技术进一步发展。(感叹一句,伽利略和牛顿都是理工双修的天才呐!)再看第二次科学革命。19世纪末物理学大厦已经建得富丽堂皇,仅有两朵“乌云”。(第一朵乌云,主要是指迈克尔逊-莫雷实验结果和以太漂移说相矛盾;第二朵乌云,主要是指热学中的能量均分定则在气体比热以及势辐射能谱的理论解释中得出与实验不等的结果,其中尤以黑体辐射理论出现的“紫外灾难”最为突出。)第一个打碎19世纪终极物理之梦的人出现了。迈克尔逊-莫雷实验让爱因斯坦确认了“光速不变原理”。这就是相对论的第一公理,相对论成立的基础。后来爱因斯坦又先后建立了狭义相对论、广义相对论。普朗克也顺利用普朗克常数搞定了“紫外灾难”。这里,量子化常数第一次出现。后来,原子光谱被发现是离散的,然后随着实验技术的逐步提高,光谱的精细结构、超精细结构被一一发现。然后量子物理的研究越来越多。再然后,薛定谔和海森堡分别用表述出了波动力学和矩阵力学这两种量子力学的表述形式。至此,量子力学建立。技术进步——精密实验工具;重要数据——迈克尔逊-莫雷实验、光谱结构。【这是第二次科学革命的前提】迈克尔逊-莫雷实验除了设计巧妙外最大的难点就是仪器的精密度。所以这个实验只能出现在19世纪末,而不能出现在18世纪末。光谱结构测量技术也是在19世纪末、20世纪初出现的。而随着迈克尔逊-莫雷实验、光谱结构精细测量出现,相对论和量子力学很快形成了,新的物理体系也很快建立起来。这里技术推动了理论。我一直认为,如果这个技术进步提前一百年的话,第二次科学革命也会提前一百年,那么被我们纪念的就是19世纪初的爱因斯坦们,而非现在的爱因斯坦们。(值得注意的是,这个年代,搞理论的不做实验,做实验的不搞理论。理论家和实验家离得越来越远,所要求的才能也越来越不一样。)现在第三次科学革命迟迟未到,这也并不意外。第一次到第二次之间隔了差不多三百年之久。经典物理理论的成果已经被使用到了极致。直到那时,人类的技术才进步到可以发现理论的缺陷,并支持新理论的出现。古希腊也有人支持日心说。但在那个时代的技术日心说不可能取代地心说。原因很简单,没有数据就不能验证理论。18世纪末,马克在其著作《力学的一般批判发展史》中指出了牛顿水桶实验的谬误,准确击中牛顿绝对时空观的软肋。这可是可以动摇整个经典物理的体系的发现!但是,结局和古希腊的日心说一样。18世纪末的技术不足以支持马赫以及当时的任何人推翻根深蒂固的绝对时空观,就像古希腊的技术不足以支持推翻根深蒂固的地心说。21世纪初的现在,我们还远远没有到达19世纪末种程度。比如说量子力学的重要应用,量子通信和量子计算的理论基础早已稳固,但是这两者到现在离商业化都非常遥远。人类第一颗量子通信卫星两年后才升天,最好的量子计算机还只能解最简单的线性方程组。我们现在还生活在第二次科学革命的光芒中。旧的黄昏尚且未到,更何况新的黎明乎?第三次科学革命还遥遥无期。【记得在某次讲座上听一位理论物理牛教授曾说过,100年前是二流的物理学家做一流的工作,现在一流的物理学家只能做二流的工作。】第一次是天文望远镜带来的观测数据;第二次是精密仪器制备达到了可以发现原子光谱的精细结构和光速不变原理。第三次科学革命呢?我们甚至还不知道缺少的关键技术到底是什么。似乎是对撞机里的粒子对,似乎是冷原子的量子效应,似乎是计算机科学带来的新的计算能力(这也让人工智能成为可能)...科学的未来无人能预料。第一代的英雄们都是理工双修的天才。第二代是理论不碰实验,实验不做理论。现在的情况更甚,做高能的不懂不凝聚态的,做原分的不懂做天文的。自然科学领域越分越细,人类的极限越来越明显,智能和寿命的极限越发明显。现在,高能理论物理专业基本上读完PhD才能把基础课学好,然后才能做最基础的研究。现在对科学家的知识储备要求越来越多,几乎再也没有那种全领域的天才了。孕育第三次科学革命的条件越发苛刻...【所以,其实最关键的技术进步是长寿技术也不一定?果然21世纪是生命科学的世纪么... ⊙﹏⊙b】
反观今天觉得似乎人才匮乏,或者已经很久没有出现这样让我们觉得牛逼哄哄影响深远的人物了因为「觉得」,因为超纲了
牛顿和爱因斯坦这样类型的人才是关键,在前人积累的基础上,通过开创新的研究打破人们的固有思维,形成质变,然后让一大群人踩着肩膀成名。现在只不过是有一个量变期罢了。
首先他们得有稳定的工作和收入,得吃饱饭,能娶到妹子,才有力气干这方面的,工作的工资收入不是很高,现在连个房子都租不起,就没有所谓的实验室。所以归咎在于房价和房租太贵。
世界十大杰出科学家  1 艾萨克·牛顿  牛顿爵士是一位英格兰物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家和炼金术士。他在1687年发表的论文《自然哲学的数学原理》里,对万有引力和三大运动定律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点,并成为了现代工程学的基础。  2 阿尔伯特·爱因斯坦  爱因斯坦——举世闻名德裔美国科学家,为犹太人,现代物理学的开创者和奠基人,相对论、‘质能关系’的提出者,“决定论量子力学诠释”的捍卫者(振动的粒子)——不掷骰子的上帝。日,爱因斯坦被美国《时代》周刊评选为“世纪伟人”。  3 伽利略·伽利雷  伽利略是意大利物理学家、天文学家和哲学家,近代实验科学的先驱者。1590年,伽利略在比萨斜塔上做了“两个铁球同时落地”的著名实验,从此推翻了亚里斯多德“物体下落速度和重量成比例”的学说。他创制了天文望远镜来观测天体,他发现了月球表面的凹凸不平,并亲手绘制了第一幅月面图。先后发现了木星的四颗卫星、土星光环、太阳黑子、太阳的自转、金星和水星的盈亏现象等等。这些发现开辟了天文学的新时代。  4 托马斯·爱迪生  爱迪生()是举世闻名的美国电学家和发明家,被誉为“世界发明大王”。他除了在留声机、电灯、电话、电报、电影等方面的发明和贡献以外,在矿业、建筑业、化工等领域也有不少著名的创造和真知灼见。爱迪生一生共有约两千项创造发明,为人类的文明和进步作出了巨大的贡献。  5 詹姆斯·瓦特  瓦特是英国著名的发明家,是工业**时期的重要人物。1763年瓦特到格拉斯大学工作,修理教学仪器。在大学里他经常和教授讨论理论和技术问题。1781年瓦特制造了从两边推动活塞的双动蒸汽机。1785年,他也因蒸汽机改进的重大贡献,被选为皇家学会会员。  6 迈克尔·法拉第  法拉第(Michael Faraday,)英国著名物理学家、化学家。在化学、电化学、电磁学等领域都做出过杰出贡献。在电学方面,法拉第研究负载直流电的导体与附近磁场之间的关系,在物理学中建立起磁场这个概念。他发现了电磁感应、抗磁性及电解。另外,他也发现磁场能对光线产生影响,进而发现两者间的基本关系。另外,法拉第还发明了一种依电磁转动的装置,为电动机的前身。  7 詹姆斯·麦克斯韦  麦克斯韦是19世纪伟大的英国物理学家、数学家。麦克斯韦主要从事电磁理论、分子物理学、统计物理学、光学、力学、弹性理论方面的研究。尤其是他建立的电磁场理论,将电学、磁学、光学统一起来,是19世纪物理学发展的最光辉的成果,是科学史上最伟大的综合之一。他预言了电磁波的存在。这种理论遇见后来得到了充分的实验验证。他为物理学树起了一座丰碑。造福于人类的无线电技术,就是以电磁场理论为基础发展起来的。  8 路易斯·巴斯德  路易斯·巴斯德(.25) 法国微生物学家、化学家,近代微生物学的奠基人。他用一生的精力证明了三个科学问题:(1)每一种发酵作用都是由于一种微菌的发展,这位法国化学家发现用加热的方法可以杀灭那些让啤酒变苦的恼人的微生物。(2)每一种传染病都是一种微菌在生物体内的发展,根除了一种侵害蚕卵的细菌,巴斯德拯救了法国的丝绸工业。(3)传染病的微菌,他意识到许多疾病均由微生物引起,是建立起了细菌理论。  9 约翰·道尔顿  约翰·道尔顿(John Dalton,)英国化学家、物理学家、近代化学之父。1793年任曼彻斯特新学院数学和自然哲学教授;1796年任曼彻斯特文学和哲学会会员;1800年担任该会的秘书;1817年升为该会会长;1816年选为法国科学院通讯院士;1822年选为皇家学会会员。1826年,英国政府将英国皇家学会的第一枚金质奖章授予了道尔顿。  10 斯蒂芬·霍金  斯蒂芬·霍金,剑桥大学应用数学及理论物理学系教授,当代最重要的广义相对论和宇宙论家,是本世纪享有国际盛誉的伟人之一,被称为在世的最伟大的科学家。生于日的霍金刚好出生于伽利略逝世300周年纪念日之时。70年代他与彭罗斯一道证明了著名的奇性定理,为此他们共同获得了1988年的沃尔夫物理奖。他因此被誉为继爱因斯坦之后世界上最著名的科学思想家和最杰出的理论物理学家。 ——(转载,非本人排名)
觉得是现在的物理学真正前沿研究少了。而且大部分重要研究需要几十人,几百人,甚至需要不同国家的研究者共同完成一个项目。
现在的划时代科学家还没被写入历史或政治或科学课本呢,所以人们感觉没什么牛掰科学家—————————————————————————————上面纯属瞎扯呵呵个人认为这和科技进步有关,按我们历史老师的说法,19世纪末科学领域还是块处女地呢,你随便挖一铲子都能被尊为科学家,现在呢,时代在发展社会在进步,科技领域供人突破的空间越来越少,所以看起来厉害的科学家很少。但是啊,现在科学家研究的成果质量很高啊,也许浓缩就是精华吧(笑)。除此之外,19世纪末的科学家注重的是对以往科学规律的总结、对大自然的探索,总的来说就是目光集中于过去和当时,有几个目光相当长远的都被现在的科技宅尊为祖师爷了(这里膜拜下尼古拉特斯拉),而现在人们的目光更多地集中于未来(比如谷歌眼镜这类看起来相当作死的产品)。如果我们有幸能见证下一次科技&技术大革命的产生,也许那时的年轻人也会失望地说“这个时代科学家越来越少了”。还有我认为这和现在讲究团队合作有关。现在常说某某团队发现或发明了啥啥啥而不是谁谁谁发明或发现了啥啥啥。爱因斯坦爱迪生在做工作时身后有一堆助手秘书啥的跟着呢,换句话说就是现在的助理研究员,但除了爱迪生那个接受X射线太多不幸死掉的助手外也没几个太有名的。荣耀属于领导者,辛劳属于大家,这就是19世纪末科学界的常态吧。
生产力足够,科学文艺得到释放
只是你不知道罢了。不是没有。
时代的步伐决定了发展的方向
学科交叉,或许有爆发的可能
正如 所回答的,这个答案其实用一个很简单的模型就能回答,Percolation Theory (不知道中文是什么), 在此不解释了,请自行google。简单来说就是一个黄金时代(一个人,一个国家的或者一个科学时代的)的诞生是之前的积累的结果,是一个量变的过程,只有当量变到了一个临界值(tipping point/critical point),在科学领域来说,就是一个关键技术的产生,才会导致量变。大爆发是是需要时间积累的(两三百年都很正常)。其实如果以一个可以量化的科学发展程度作为Y轴,以时间作为X轴做一个图,只看爆发时期就是一个S型的图像,慢慢增大然后暴涨然后又开始平缓增大 (Percolation Theory的图形)。如果看全图就是一个个不断升高S型的图,其实也就是我们的科学是阶梯式增长的,从一个阶梯到另一个阶梯所需的时间不定(想想青铜到铁器到火药)。而我们现在就处于这种平缓增长时间,我个人觉得90到10后的都赶不上下个科学的黄金时代,目前我们能做的就是为下几代人打下基础,让下个黄金时代更早出现。最后想说的是相比起以前,现在的科技突破是越来越难了,但其实科技发展到现在,现代社会有一个优势,就是通讯交流简单了(对比下以前的科学家的成果和现在科学家的成果分享程度,现在有什么最新的成果基本都马上可以在文献中看到,省了很多重复别人工作的无用功)。另外,正因为现在分工越来越细了,合作才是王道,通才的日子基本一去不复返了(除非人类智商也大爆发了)。最后收下尾,就是19世纪末到20世纪出涌现辉煌的科研成果是注定的,下一次的黄金时代也是注定的,不用感叹现在的人才匮乏,好好做好自己的工作就是了。
就我个人观点来说吧我觉得的确存在盛世时期和枯竭时期。回到楼主的问题,19世纪是世界当时各大国一工二工完成的时期。其生产水平和当时的人对于生活资料的需求远远超出了现在。对于资源的需求和对于科技的信服力也远过于当今。对于科技当时的人们甚至可以说是信仰。这样的近似盲从的社会环境,被理性王国的大神们清理干净思想领域也可以重新接受新事物。二战的战火某种程度上也是因此而被引燃的。科技的发展史就是一部战争史,在战争推动下,在国家认真落实下,在社会需要下以及种种不可复制的机缘巧合下。才迎来了科技的大繁荣大发展
我们发展的需要
就像一颗树的种子,刚发芽一天长一寸你感觉长的飞快,等到它成为一棵参天大树,它仍然保持一天一寸的生长速度,但你觉得它好像没长一样。一百多面前的物理学,只是在牛顿经典力学的基础上发展的,热力学、动力学、电磁学、量子力学、和核物理方面基本还未涉足,因而还有广阔的空间,供那些大师开辟,给物理学带来划时代的意义。而现在的物理学大的学科方向基本完备,就目前情况开辟物理学大的分支学科基本不可能。所在在敬仰科学先哲们伟大开拓精神的同时,也应意识到当下科研工作者们同样也取得了巨大的成就。
科技,文化,人类对进步的渴望积累到一定程度就会产生这样的爆发,从小就是这么认为的。
一个文明积累到一定程度,就有一个大爆发,一个或几个人提出几个重要的理论和公式就会推动文明有很大的进步。但文明更加的强大,要想再推动文明进步,就需要更长时间的积累,更多伟大人物的堆积。
其实有很多吧。。只是不关注而已
凡事发展必然有其规律,从石器时代到冷兵器时代用了多久呢,到一次工业革命又多久,再往后倒呢,但在当时的人看来这一切都是必然的。历史,是由后人所总结的,对自己加以评判的这种行为你觉得客观么?
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>>>开创了物理学的一个新时代,对后来人类科学的发展产生了重大影响..
开创了物理学的一个新时代,对后来人类科学的发展产生了重大影响,被称为“现代科学之父”的科学家是
A.牛顿B.达尔文C.伏尔泰D.爱因斯坦
题型:单选题难度:偏易来源:湖北省中考真题
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据魔方格专家权威分析,试题“开创了物理学的一个新时代,对后来人类科学的发展产生了重大影响..”主要考查你对&&牛顿与近代科学&&等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下:
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因为篇幅有限,只列出部分考点,详细请访问。
牛顿与近代科学
牛顿:牛顿(),英国皇家学会会员,是一位英国物理学家、数学家、天文学家、自然哲学家,著有《自然哲学的数学原理》、《光学》、《二项式定理》和《微积分》。他在1688年发表的论文《自然哲学的数学原理》里,对万有引力和三大运动定律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里 牛顿像(21张)物理世界的科学观点,并成为了现代工程学的基础。他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性,展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律;从而消除了对太阳中心说的最后一丝疑虑,并推动了科学革命。在力学上,牛顿阐明了角动量守恒的原理。在光学上,他发明了反射式望远镜,并基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察,发展出了颜色理论。他还系统地表述了冷却定律,并研究了音速。在数学上,牛顿与戈特弗里德·莱布尼茨分享了发展出微积分学的荣誉。他也证明了广义二项式定理,提出了“牛顿法”以趋近函数的零点,并为幂级数的研究作出了贡献。近代科学主要成就:1.哥白尼创立“日心说”,1609年伽利略通过自制的望远镜证实日心说的正确;2.牛顿提出“力学三定律”,发现万有引力;3.波义尔:确立化学学科的基本概念;4.哈维:发现体内血液循环规律;5.达尔文发表《物种起源》提出进化论;6.爱因斯坦提出相对论;牛顿的力学理论的影响:牛顿的力学理论体系是人类对自然规律第一次进行的理论性概括和总结,其以科学实验为基础,以数学的表达为形式。他是近代自然科学理论体系中最先成熟和完善的理论体系。牛顿三定律图解:牛顿“语录”:1.如果说我比别人看得更远些,那是因为我站在了巨人的肩上。2.无知识的热心,犹如在黑暗中远征。3.真理的大海,让未发现的一切事物躺卧在我的眼前,任我去探寻。4.我的成就,当归功于精微的思索。5.你若想获得知识,你该下苦功;你若想获得食物,你该下苦功;你若想得到快乐,你也该下苦功,因为辛苦是获得一切的定律。6.聪明人之所以不会成功,是由于他们缺乏坚韧的毅力。7.胜利者往往是从坚持最后五分钟的时间中得来成功。8.我不知道世人怎样看我,但我自己以为我不过像一个在海边玩耍的孩子,不时为发现比寻常更为美丽的一块卵石或一片贝壳而沾沾自喜,至于展现在我面前的浩翰的真理海洋,却全然没有发现。
发现相似题
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开创了物理学的一个新时代,对后来人类科学的发展产生了重大影响,被称为“现代科学之父”的科学家是
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|系统分类:|关键词:金融 经济 物理 实验
【注:此文主体与前面博文()基本一样,还望读者误怪,一切为了科普!】当你透过蓝色眼镜看一张白纸,你眼中看到的将是“蓝纸”而非白纸。与此类似,在当前关于金融数据的研究中,金融数据就是铺在你眼前的“白纸”,而你使用的一些统计分析方法就是你佩戴的“蓝色眼镜”。也就是说,基于这些统计方法分析金融数据得到的结果通常依赖于统计方法本身,这就导致这些结果可能与事实不符。然而,人们若使用物理学的思想和方法来研究这些金融数据,那么,这个问题就可以从最大程度上加以克服。无疑,此举不仅对金融学有益,而且对物理学也有益。于是,一门新的物理学新方向诞生了,它就是实验金融物理学,也叫实验室真人统计物理学。那么,什么是物理学的思想和方法呢?什么是物理学的思想?这里以中学物理课本中介绍的自由落体为例,假设一个小球从屋顶自由下落:影响小球下落高度的可能因素非常多,例如:时间、空气阻力、大气压力、湿度,甚至暗物质、暗能量、等等。然而,伽利略()只考虑了时间与高度的关系,而忽略了其余所有因素的影响,结果他发现和满足这个简单的关系式,这里的是一个常数。基于这个表达式,他创立了自由落体定律,这个定律随后帮助牛顿()创立了经典力学,经典力学使得今天的人们能够把火箭和卫星送上天,从而造福全人类。鉴此,可以说,物理学的第一个思想就是:寻找原因时应该选择最主要的原因——这其实就是一些物理学家常说的“粗粒化”。基于伽利略的自由落体定律,牛顿建立了他的第二定律,即这里就是力,是质量,而就是加速度。这时如果把牛顿的视为重力、把牛顿的视为伽利略的,我们发现牛顿的这个第二定律不仅可以帮助解释伽利略在地球上做实验获得的自由落体定律,而且可以帮助解释开普勒针对太阳系中运动的行星研究得到的行星运动三定律。更为重要的是,牛顿第二定律不仅可以用于解释这些已知的规律,而且可以用于预言未知的现象,例如,海王星的发现就得益于牛顿第二定律(和万有引力定律)的理论预言。牛顿第二定律的成功蕴含了物理学的第二个思想,即获得的结果应该具有普适性。这里的普适性有两层涵义,一是可以用于解释过去或已知(解释力)、二是可以用于预测未来或未知(预测力),两者缺一不可。什么是物理学的方法?上述物理学的两个思想是从战略层面上讲的,要实现这两个战略目标,那么战术上该怎么走呢?这就涉及具体的物理学方法了。众所周知,任何一个学科的诞生,都是人们从身边事物或熟悉的事情观察分析开始的,物理学也不例外,例如,从亚里士多德公元前时代到开普勒时代,物理学家首先观察身边熟悉的自然界,然后分析、归纳这些观察数据,之后,获得了许多结果,例如亚里士多德得出地球是球形的结论、开普勒总结了行星运动三定律。这些结果都是分析自然界中已有的数据或现象(例如海平面不平、行星绕着太阳旋转)获得的结果,即都是实证分析的结果。所以,“实证分析”该是物理学第一个方法,它自物理学这个学科诞生之初就有了。物理学第一个方法的优点:结果可靠、数据巨大。这里的“结果可靠”是指因为被分析的数据来自自然界、非人为构造,故而其结果应该是针对自然界中特定对象或系统的客观描述。至于“数据巨大”则是指,庞大的自然界中蕴藏各种海量数据,无疑这对人们认识、理解自然界大有裨益。物理学第一个方法的缺点:不可控性、非格式化。因为这些数据来自自然界,所以,人们无法(或很难)控制产生这些数据的条件,这就是这里说的“不可控性”。也正因为数据的不可控性,所以,实证分析通常只能得到相关关系而非因果关系——要知道,与相关关系相比,因果关系代表了更深层次的认识,对人类通常也更为有用。另一方面,自然界的这些数据格式是由人们的采集方式决定的,也就是说,不同的人可能会用不同的格式,这就为人们研究这些数据带来了一些额外的麻烦——这也就是前面提及的“非格式化”的意思。那么如何克服这两个缺点呢?这就有了物理学的第二个方法。物理学的第二个方法就是实证分析与可控实验相结合的方法。因为实证分析揭示的(通常)是相关关系,而非因果关系,所以,伽利略开始在实验室中做实验,以便可以有目的地调节一个或少数参数(同时固定其余所有参数),以便揭示这些参数与结果之间的因果关系。这样的实验就是可控实验,这些实验通常是在实证分析结果的启发下开展的。物理学第二个方法的优点:可控性(因果关系)、格式化。这里的优点正对应物理学第一个方法的缺点。因为人们可以通过调节参数、并考察其对实验结果的影响,所以,这些可控实验揭示的自然是这些参数与结果之间的因果关系。至于“格式化”,则是指在开展可控实验的过程中,因为可调的参数简单、明确,所以,实验数据的收集格式自然也就简单、明确,并且,对于不同的人做同样的可控实验,数据的格式也基本相同或相近。物理学第二个方法的缺点:偏离事实、数据稀疏。要知道,这些可控实验是特定的人(例如伽利略)在特定的实验室针对特定的实验样品或系统做出来的,所以,最终获得的实验数据可能会偏离真实世界中的规律,或者说,不能被其他人重复。这就是我所说的“偏离事实”。另一方面,一般而言,实验室中产生的数据与自然界中蕴藏的海量数据相比,通常少得可怜,这也正是我说的缺点之一——“数据稀疏”。那么,这两个缺点又该如何解决呢?这就有了物理学的第三个方法。物理学的第三个方法就是实证分析、可控实验、理论分析三者相互结合、互为补充的方法。鉴于物理学第一个方法隐含的缺点,牛顿当年就直接从第二个方法出发,例如,当他解释了开普勒的行星运动定律(实证分析结果)后,他也同时解释了伽利略的自由落体定律(可控实验结果)。更为重要的是,牛顿还意识到第二个方法产生结果的狭隘性,例如:开普勒的实证分析结果“行星运动三定律”是针对太阳系的行星归纳总结得到的,所以,这个行星运动三定律只适用于太阳系中当时已经观察到的几个行星,并不适合其他的行星和恒星;同样,可控实验的结果与特定的实验样品和器材甚或开展实验的人有关,这些结果的可靠性自然令人生疑。鉴此,牛顿基于微积分、使用理论分析的方法推广了物理学第二个方法获得的结果,使其突破狭隘性、具有普适性。例如他的第二定律不仅可以解释已知的行星运动定律或自由落体定律(解释力),而且可以预言其他物体的运动行为——这些物体可以大到恒星行星、小到分子原子(预测力)。今天,人类的生活已经在物理学的影响下产生了翻天覆地的变化(例如电的使用、在家里看的卫星电视、以及很多人每天离不开的智能手机),鉴此,无论乐意与否,人们不得不承认:物理学第三个方法的成功是巨大的、是空前的。上面介绍了物理学的思想和方法,接下来该切入正题了。“实验金融物理学”是如何基于物理学的思想和方法开展研究的呢?好,这里不妨以两个具体的例子来回答这个问题:第一个失败、第二个成功。图1&计算机辅助的真人可控实验现场。所有电脑通过局域网相联,实验组织者通过电脑提示被试如何操作,并通过电脑在线收集、实时计算每轮实验数据。第一个失败的例子:风险与收益均衡风险与收益关系的研究课题与每位投资者的切身利益密切相关。所谓风险与收益均衡就是指风险越大收益越大、或风险越小收益越小,也就是说,风险与收益呈现正相关关系。这是研究人员基于市场中大量金融数据统计分析的结果,它是文献中的主流观点——拥护该观点的代表人物有年诺贝尔经济学奖获得者。然而,基于上述物理学第三个方法可以知道,这个结果仅仅是实证分析的结果,还缺可控实验和理论分析的研究。鉴此,有研究人员构建了实验室金融市场,开展了一系列可控实验(图),可是他们揭示了一个相反的(统计)结果:当金融市场是封闭且有效时,风险与收益呈现负相关关系(同时他们还揭示了一些有趣的人类动力学行为标度律)。进一步的理论分析也支持了这个实验发现。有趣的是,这个结果与悖论一致,而悖论正是指风险与收益呈现负相关关系,但是,这个悖论同样仅仅是实证分析的结果,它是相关文献中的非主流观点,自年提出以来,就一直争议至今。换言之,文献中基于实证分析得到的主流观点(“风险与收益呈现正相关关系”)并没有经受得住物理学第三个方法的检验,故而名之“失败”。第二个成功的例子:市场中存在“看不见的手”正确认识市场的宏观性质和微观机制有助人们利用金融市场造福人类。多年前,斯密分析了各种市场的数据后,得到结论:市场中有只“看不见的手”起着调节作用,这只“手”使得市场在没有外界干预下也能够自动达到供求平衡。显然,对照物理学第三个方法,斯密的结论仅仅是实证分析的结果,还缺少可控实验和理论分析。鉴此,有研究人员设计了实验室金融市场,开展了一系列可控实验(图),同时也进行了相关的理论分析(基于多体计算机模拟),可喜的是,实验和理论皆支持了斯密的结论,并且同时还揭示市场中存在一些新奇的相变现象。可见,斯密基于实证分析获得的结论通过了物理学第三个方法的检验,故名之“成功”。关于“实验金融物理学”命名的诠释“实验金融物理学”有时也叫“实验室真人统计物理学”——后者有助促进该领域的研究人员与传统物理学家之间的交流,而前者则有助促进相关研究人员与经济学家、金融学家、甚至普通老百姓之间的交流。现在把这个新方向命名为“实验金融物理学”或“实验室真人统计物理学”,其用意在于凸显“可控真人实验”在其中起的关键作用,这在一个研究方向的诞生之初,这样的命名可能是比较合适的,因为这样可以使得同行更多地关注其中的关键部分——“可控真人实验”。一如中国北方,孩子很小时,通常取一些小名,例如“臭孩”、“铁蛋”,这是因为家长认为,取了这样的名字,孩子可以健康成长——“健康”是这个时期家长关注的重点,等到孩子长大成人了,这些名字当然也就被大名取而代之了,例如叫“张富贵”——“富”与“贵”是成人关注的重点嘛。另一方面,若拿“凝聚态物理”这个学科的命名来说也类似,在上世纪90年代以前,“凝聚态物理”的研究对象通常包括固体和胶体——因为这时关注的重点是“凝聚态”,但,1991年de Gennes获得诺贝尔物理学奖之后,“软凝聚态物理”的叫法逐渐流行——此时的重点是“软凝聚态”(例如:胶体),到了今天,“软物质物理”大有取代“软凝聚态物理”之势,这是因为现在的重点是“软物质”,至于是否一定得是“软的凝聚态”倒是未必的,接下来,“软物质”的名字很有可能取代“软物质物理”,因为“软物质物理”关注的是“物理”,而“软物质”的命名不仅可以包括物理,而且还可以包括化学、生物学、材料学等等,若更名为“软物质”,其与学界鼓励交叉学科研究的大潮一致、般配。结束语本文首先系统介绍了物理学的思想(即寻找原因时的粗粒化思想、追求结果的普适性思想)和方法(即实证分析、可控实验和理论分析相互结合、互为补充的方法),并把其用于研究金融数据或市场,同时举了两个例子,结果说明物理学的思想和方法确实有助人们从金融数据或市场中获得可靠的结论。这也正是实验金融物理学在新时期应运而生的一个主要原因。至此,值得一提的是,近期国际科技图书出版商Springer出版了“实验金融物理学”这个领域的第一本英文专著,即《Experimental Econophysics: Properties and Mechanisms of Laboratory Markets》,该专著系统总结了这个领域的相关进展和研究范式;同时,物理学期刊“Physics Reports”亦于2015年刊登此领域的第一篇综述论文。当然,现有的金融学(或经济学)研究中也有可控实验和计算机模拟研究,但是,这些研究通常并不同时遵循此文中提及的两个物理学思想以及第三个方法。具体说来,如果我们把一个金融系统或现象比喻为一个人的话,金融学(或经济学)研究更侧重于这个人的个性例如:张三的脾气很暴躁、李四的脾气很温和,而实验金融物理学则更侧重于这个人作为人的共性(例如:所有人都长着一张嘴两只眼睛)物理学的思想和方法是研究、挖掘共性的有力武器。从这个角度也可以看出,实验金融物理学可以与现有金融学(或经济学)研究形成一个良好的互补关系,当然,难能可贵的是,它的诞生更丰富了传统统计物理学的研究范畴不再局限于无智能的物质系统,也可以研究有智能的人类系统了!最后,需要指出的是,若以任何未知的应用价值来抬高或贬低“实验金融物理学”这个方向,都是不智之举。这正如襁褓中的一个婴儿,未来是做工人、教师还是科学家,皆是未知数,当前唯有踏踏实实地做好抚育工作,才是务实之道、明智之举。尾注:此文的繁体版本应邀发表于台湾的双月刊《物理》杂志,现在的简体版本(已做新修改)将应邀公布于中国公共微信平台。
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