回首過往，在20世紀初，量子力學和相對論的出現刷新了人們的世界觀，讓人類對時間、空間和物質的關係有了全新的認識，使人類的科技飛速發展。21世紀初，物理學卻沒有什麼爆炸性的發現，準確來說是在基礎領域沒有較大的發現。難道物理學的發展遇到瓶頸了嗎？莫非真的像科幻小說《三體》中描述的那樣，人類的科學發展已經被高等級文明鎖死。
其實物理學在最近100年裡不僅沒有止步不前，而且比歷史上其他時期的發展快得多。20世紀初，那是一個人才輩出的時代，現代物理學的許多重大發現都誕生於那個時期。從20世紀開始，人類文明就進入了飛速發展的時期。下圖為1927年第五屆索爾維會議參會科學家的合影，那個時期世界上最傑出的物理學家基本上都出現在了這張照片上。
物理學究竟有多重要？物理學是研究物質及物質運動變化最一般規律的科學，是自然科學中最基礎的一門學科，物理學的進步能夠帶動其他自然科學的發展。人類科技文明的進步在很大程度上得益於物理學的進步，比如，電磁學和熱力學的研究使人類進入了電氣時代，量子力學催生的半導體技術、激光技術則使人類進入了信息時代。物理學的發展簡史物理學的發展與自然科學的發展基本保持同步。自然科學大約起源於2600多年前的古希臘，亞里士多德就是那個時代的代表人物。我國在2000多年前的春秋戰國時期也出現了以墨家學派為代表的古代科學，可惜淹沒在了歷史潮流當中。古希臘時期還沒有出現物理學這門學科，屬於自然科學的萌芽期，大概持續了700年。那時科學家們主要根據觀察和經驗來總結規律。
上圖為亞里士多德的雕像。中世紀，科學一直停滯不前，大約持續了1400年左右。渡過了漫長而黑暗的中世紀，時間到了16世紀，文藝復興為近代科學萌芽奠定基礎，先有哥白尼提出日心說，後有伽利略開物理實驗的先河，物理學和近代科學正式建立。
上圖為伽利略的肖像。在16世紀末（明朝末年），我國近代科學先驅徐光啟與利瑪竇等西方傳教士翻譯了大量西方科學著作，為中西方科學文化交流作出了重要貢獻。可惜後來因為清朝的閉關鎖國政策，中斷了中西方文化交流，最終導致我國在科學技術領域落後世界近200年。17世紀出現了一個劃時代的人物——牛頓，開創了經典力學體系。至此，物理學開始蓬勃發展。18世紀末，蒸汽機的應用導致了第一次科技革命。19世紀中葉，麥克斯韋用一組優美的方程統一了電和磁。經典電磁學完善後，同時開啟了技術上的大變革，第二次科技革命就是從19世紀60年代開始的。
從物理學的正式誕生到第二次科技革命開始，這一時期屬於經典物理學時期，持續了300多年。在這一時期，物理學進入了實驗為主的時代，並且數學與物理學開始緊密結合。因為實踐表明，人的經驗並不可靠，為了保證研究結果的準確無誤，為所有人公認，科學家必須用可重複的實驗來檢驗結論的正確性，並對物質的物理性質及運動變化過程中的物理規律進行定性定量的研究和描述。19世紀末，物理學的天空飄來了兩朵烏雲。第一朵烏雲指邁克爾遜－莫雷實驗與以太說的破滅，第二朵烏雲指黑體輻射與紫外災難。物理學家們為瞭解決這些問題，不斷的進行實驗和理論推測，並於20世紀初誕生了相對論和量子力學。第二次世界大戰後，世界整體趨於和平，並於20世紀50年代開啟第三次科技革命。
現代物理學誕生於20世紀初，一直持續至今。隨著物理學基礎的成熟，在這一時期，理論物理崛起，使現代物理學發展成一門理論和實驗緊密結合的科學。理論物理不是胡亂猜測，而是建立在現有的結論之上，並作出合理的推測。科學的發展需要時間沈澱不管是物理學還是其他科學，發展之路從來不是一帆風順。工業的發展需要技術積累，科學的發展也需要知識的積累。牛頓曾說過，他能取得巨大的成就，是因為站在了巨人的肩上。原始資本的積累需要足夠長的時間，基礎科學的發展也需要足夠長的時間來打地基。科學的發展是從無到有、從少到多這麼一個過程，當人類的認識達到了足夠的廣度，一些智者便會進行更加深刻的思考，就會引發科學革命，這就是量變到質變。如果沒有前人的研究成果，愛因斯坦也不可能提出相對論。這個變化過程需要足夠長的時間。物理學的發展主要取決於觀測能力阻礙物理學發展的主要是人類的觀測能力，包括觀測技術和觀測工具等。而實驗的目的就是為了精確觀測。
古人以為天圓地方，是因為活動範圍較小。你以為你所聽、所見、所感便是真實，實際上，人類的觀察能力十分有限，要想探究事物的本質，必須要突破人類的感官限制。物理學家們用儀器代替人的感觀能力，對這個世界進行觀測，隨著幾次科技革命，這些工具的觀測能力和精度越來越高，使物理學家能夠進行更深層次的探索。從最初的望遠鏡、顯微鏡等工具，再到粒子對撞機，發明這些工具也不是容易的事。
上世紀初能出現那麼多傑出的科學家和科學成果，在於教育體系的成熟，以及第二次工業革命使人類有能力研發更多高精度的觀測工具，使物理學家的研究手段得到了空前提高。物理學發展的大趨勢並不是完全由天才人物決定的。500多年前的人為什麼不能發現相對論？不是因為現代人更加聰明，而是因為我們站在了巨人的肩上，愛因斯坦所處的那個時代的觀測能力遠勝於牛頓時代，並且今人比古人知道的更多。
自然界中的物理規律非常複雜，至於這個複雜性究竟是有限的還是無限的？目前不知道。如果是有限的，當物理學發展到盡頭，就會停滯不前。現代物理學發展過程中遇到了哪些難題？19世紀末，經典物理學已經相當完善，幾乎可以解釋當時人類瞭解的所有自然現象，這讓一些科學家以為物理學發展到了盡頭，只剩下些修修補補的工作。直到電子、X射線和放射性現象的發現，以及兩朵烏雲的岀現，最終導致了一場物理學革命，現代物理學就此誕生。如今，量子力學和相對論已經成為現代物理學的兩大支柱。相對論主要是愛因斯坦的成果，而量子力學是由普朗克、玻爾、愛因斯坦、德布羅意、薛定諤、海森堡、費米、狄拉克、泡利、康普頓和玻恩等人發展建立起來的。經典力學研究的是低速宏觀領域，而現代物理學則進入了高速、微觀和宇觀領域。
現代物理學中最大的夢想便是建立一個大統一理論，用以描述自然界中的所有現象。上世紀50年代起，物學家們建立了標準模型，用來描述誇克、輕子等基本粒子的性質，並統一了四大基本力中的電磁力、強核力和弱核力。此外，科學家們還建立了關於宇宙的標準模型，用以解釋宇宙萬物的起源。
不過，現代物理學自誕生起，就隱含著不可調和的矛盾，就是廣義相對論和量子力學的矛盾，即引力無法被量子化。想要解決這個難題，可能需要全新的物理理論，比如弦理論或膜理論。暗物質和暗能量的發現則徹底打破了這個美好的夢想，原來我們所瞭解的世界只是有5%普通物質構成的，其餘95%的世界則知之甚少。其中，存在暗物質的猜測來自星系旋轉現像中缺少的力；存在暗能量的猜測則來源於宇宙加速膨脹過程中缺少的能量，和引力不同，它具有斥力性質。暗物質和暗能量究竟是什麼？目前還不清楚。
此外，還有許許多多的問題，等待我們探索。諸如：物質是否無限可分，黑洞的內部情況，正反物質的對稱性破缺，多重宇宙和額外維度是否存在等等……目前理論物理學發展的很迅速，可是現有觀測能力遠遠不能驗證當前的許多理論。無論是弦理論，還是關於黑洞的霍金輻射，都只能停留在理論層面上，還不能證實。正如前面所說，阻礙物理學發展的主要是人類的觀測能力。不過，物理學的發展並沒有遇到難以踰越的瓶頸，並沒有走進死胡同，待時機成熟，將會產生新一輪物理學革命，到時候又會產生新的難題。宇宙中是否存在更高等級的文明，還尚未可知。至於“智子鎖死”這種低等級文明被高等級文明限制發展的想法，是未被證實的幻想。
