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牛顿力学

六月 1st, 2019  |  科学

而纵观隔壁班的量子力学,之所以发展迅猛,是由于科学仪器的加速迭代,并不断发现微观世界的新现象,科学家只是基于发现的现象来抽象规律。比如薛定谔方程就是基于微观粒子的叠加状态猜测出的二阶偏微分方程。

如果没有爱因斯坦,狭义相对论很快就会被提出,但是广义相对论的发现可能会被搁置到导航卫星上天。这个时间点是1964年,距离广义相对论的提出相隔49年。

正如文章的结论所言:即便没有爱因斯坦,后人依旧可以提出相对论。也正是由于他的存在,也大大加速了这一过程,起码让后人少走很多歪路。仅凭这一点,爱因斯坦无疑是20世纪最伟大的科学家之一。

之所以加个10年的底线,因为还考虑另一种情况。当狭义相对论被其他人提出后,势必引起很多纯粹理论性科学家试图将引力纳入其中,一旦他们中的某个人突破了等效原理的瓶颈,那剩下的只是纯数学上的难题了,这个期限一般不会超过十年。

同样地,爱因斯坦的成就也是建立在前人探索的基础之上的。

绝大部分科学理论是基于已知现象归纳出的一般性规律。而鲜少有像爱因斯坦那样,在几乎没有已知现象的情况下,硬是想象出时空弯曲。

到目前为止,广义相对论的应用也远不如量子力学那么多,这就意味着:没有爱因斯坦,广义相对论可能会推迟到1964年。

我之所以说,如果没有爱因斯坦广义相对论可能会延迟数十年,是因为广义相对论在当时并没有实验基础,人们也并不迫切需要将力学纳入到相对论中。

洛伦兹

澳门威尼斯,爱因斯坦最突出的贡献就是首次将以太彻底pass掉,还有就是将光速不变提升成了公设。从此才建立了狭义相对论。

等效原理的电梯思想实验是爱因斯坦独创的。这个思想实验是爱因斯坦在1911年提出的,并且用了4年时间将时空弯曲量化了,并推导出着名的引力场方程式。由此标志着广义相对论的诞生。

我在文章开始给出的结论是没有爱因斯坦,广义相对论可能推迟10~50年

更多地是在数百公里高度上的卫星所处的引力场强与地面引力场强差很大,这种场强差引起的时间差会更加显着,所以我们需要用广义相对论来修正导航卫星的时间差。

到目前为止,还没有发现超越时代背景而提出跨时代的理论。牛顿力学,相对论以及量子力学都是基于时代背景的。

而从狭义相对论到广义相对论的必经之路就是假设惯性质量等效于引力质量的等效原理。

狭义相对论在20世纪初已经呼之欲出了,比如洛伦兹在爱因斯坦之前就开始根据光速不变的实验事实将伽利略变换拓展到了洛伦兹变换,还有庞加莱对绝对时空观的质疑。现在狭义相对论中的时间膨胀公式、质速关系公式、尺缩效应公式都引入了洛伦兹因子。

甚至连数学家希尔伯特在并不是很懂广义相对论的情况下,都可以凭借优秀的数学直觉同时与爱因斯坦完成广义相对论引力场方程的最终创建任务。

没有爱因斯坦,狭义相对论的发现应该会推迟5~10年,而广义相对论可能就推迟的时间比较长了,我认为这个尺度应该是10~50年。但绝对不会超过50年,至于原因,我在会在文中陈述

可以参照爱因斯坦在建立引力场方程时,在好友的帮助下学习了黎曼几何。他主要的工作就是如何构建出将时空弯曲的量化系统,如何用数学描述时空曲率。

必然事件和偶然事件是可以相互转化的。不能总是抱着相对论的提出是必然的事件而否定偶然出现的爱因斯坦。

如果那时候还没有提出广义相对论,美军首先就会发现导航总是出现偏差,在解决这一问题的过程中,才可能促使科学家将狭义相对论开始推广到广义相对论。

诚然如此,牛顿创建的经典力学除了基于自身对事物的敏锐观察能力外,还基于开普勒的研究数据,以及继承了伽利略的实验逻辑思维。

在爱因斯坦之前,光速不变已经被麦克斯韦所预言,此后还有索菲水流实验,迈克尔逊莫雷实验,以及马赫对牛顿力学的批判。

牛顿曾经说过:如果说我看得比别人更远些,那是因为我站在巨人的肩膀上。(当然,这句话被质疑是牛顿在嘲讽胡克的矮小身材,不过这就另当别论了,本文并不过多赘述了)

我们现在验证了广义相对论所预言的引力波。人们除了通过电磁辐射和引力规律了解宇宙,还新增了引力波这一手段,这是爱因斯坦对全人类的贡献。

于此同时,偶然性也受到必然趋势的限制,就好像科学理论受限与时代背景。

从马克思辩证法来看:必然事件总是通过大量的偶然现象表现出来的,这里的偶然性就相当个体的科学家。

如果没有爱因斯坦,我认为很可能是洛伦兹或者庞加莱完成狭义相对论的建立。这个时间点不应该超过10年。当时科学家距离狭义相对论唯一的一层纸就是:是否抛弃以太。毕竟很多科学家在那时被束缚在绝对时空观的桎梏中。轻易地否定以太就是藐视牛顿力学权威性的表现,所以包括洛伦兹,庞加莱在内的科学家都在犹犹豫豫。唯独爱因斯坦力挽狂澜地拿掉了以太。我想即便是另一个人提出狭义相对论,他也必须面对这样的问题。

因为那一年,世界首个卫星导航系统“子午仪”正式交付给美国海军。

人们经常说,如果没有某某某,还会有人提出这个理论,因为任何理论都是基于时代背景的,不过这是狭隘的唯物史观。

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