经过一百多年的发展,相对论已经成为现代物理学大厦的两大基石之一,另一个基石是量子力学。
在爱因斯坦提出相对论初期,确实遭到了物理学界很大质疑,不过相对论经受住了各种质疑,并且非常符合科学家们的实验预期,同时做出的很多预测都得到了验证。也难怪相对论会成为物理学大厦的基石,统治着宏观世界。
不过,由于相对论的很多观点颠覆了人们的日常生活认识,直到今天仍有不少人质疑相对论。质疑本身并没有错,科学也需要质疑,只有在不断的质疑中,科学才能不断向前。
但是,多数人质疑相对论的出发点完全错了,很多人并不了解相对论到底是如何创建的,就是凭借“一腔热血”去质疑相对论。
如果你知道狭义相对论是建立在两个假设的基础上,就会明白单纯地质疑相对论是没有意义的,要质疑相对论,直接质疑相对论创建的两大假设才更有意义。这两个假设分别是:相对性原理和光速不变原理。
只要这两大假设没有错,相对论就不可能有错。但是假设的东西本身就无所谓“对错”,假设本质上就是公理,无需证明也没有办法完全证明,只需要你承认或者不承认。
而无论你承认与否,都是你的自由。没有谁强迫你接受一个假设,你完全也可以提出自己的假设,进而创建自己的理论,这都没有问题。最大的问题是,你该如何让别人接受你的假设和理论。
相对论原理这个假设就不多说了,很少人会去质疑,更多人质疑的是光速不变原理。其实质疑“光速不变原理”也没有必要,刚才说了,光速不变原理就是一个假设,也是公理,质疑公理没有任何意义。
就好像这个公理,两点之间线段最短,没有人会去质疑。但这个公理也无法完全证明,只是符合我们的日常认知。因为两点之间的距离有无数种,想要证明“两点之间线段最短”,必须把无数种存在的距离全部与线段对比,显然这是不可能的。
扯得有点远了。回归正题。我们需要明白爱因斯坦为何会提出“光速不变原理”这个假设,其实过程很复杂,也经历了很多波折,这里就长话短说。
在爱因斯坦提出相对论之前,人们坚信牛顿的经典力学统治着世界,而牛顿经典力学是以绝对时空观为背景的。在绝对时空观下,时间和空间都是绝对的,一成不变的。
同时,速度又是相对的,必须有参照系才有意义,这点大家都明白。但是麦克斯韦方程组的横空出世看起来与牛顿经典力学完全不符,因为这个方程组推导出的光速计算公式中,并没有任何参照系,就是一个单纯的数据,每秒30万公里。
每秒30万公里的速度,就是光的速度,但这个速度的参照系是什么呢?
在人们的固有观念里,任何速度不可能没有参照系。于是为了协调麦克斯韦方程组和牛顿经典力学之间的矛盾,物理学界大佬开始为光速寻找参照系,这就是“以太”的概念。
物理学家假设“以太”就是光速的参照系,也是绝对静止的参照系,以太在宇宙中无处不在。
科学的发展就是这样,“大胆假设,小心求证”。于是,物理学家们开始寻找以太存在的证据,比如说著名的“迈克尔逊莫雷实验”。但不寻找不要紧,一寻找发现以太根本就不存在,而且,如果非要假设以太存在,反而会带来更多的麻烦。
这就像我们一开始撒了一个谎,为了圆这个谎,之后不得不撒更多的谎才行。而每一个谎言就像一个定时炸弹一样,只要有一个谎言被戳穿,所有的谎言都会轰然倒塌!
所以科学上做出的假设,总是越少越好,假设就像谎言那样,都是定时炸弹。如果能在更少假设的基础上提出一个理论,当然会更好。
在物理学家大佬一筹莫展的时候,爱因斯坦凭借聪慧的大脑,把“以太”这个“无用的累赘”用“奥卡姆剃刀”一下咔嚓掉了。因为在爱因斯坦看来,以太的概念本来就是假设的,不但没有什么用,反而会带来更多的麻烦,倒不如秉承“如无必要勿增实体”的思想把以太的概念去除掉。
说点题外话,“奥卡姆剃刀”在某些场合很有用,尤其是在面对“杠精”的时候更有用。大家可以去详细了解下。
把以太的概念“咔嚓”掉之后,爱因斯坦果断提出了“光速不变原理”的假设,在这个假设的基础上,创建了伟大的狭义相对论。
可以看出,以太和光速不变原理同样都是假设,但“光速不变原理”这个假设更经得起考验,不但符合麦克斯韦方程组,更符合科学家们的实验过程中的发现。所以,这是一个好假设!
光速不变原理是假设!
光速不变原理是假设!
光速不变原理是假设!
重要的事情说三遍!既然是假设,我们本不应该去质疑,你跟假设的东西较什么劲呢?如果非要质疑的话,也不是不可以,倒不如在相对论的基础上提出自己新颖的设想,然后让科学家们通过实验去验证,哪怕不能实验验证,通过思想验证也是可以的,这样也可以在某种程度上推动科学的发展。
你说呢?