相對論有可能是錯誤的理論嗎?

2020-12-05 科學船塢

相對論至少不可能是全部錯誤的理論,只可能會有部分的內容需要完善,就比如牛頓力學一樣,限制其適用的範圍。

相對論有狹義、廣義之分,現代人們熱衷於探索廣義相對論是如何解釋宇宙的。比如,2015年LIGO探測器成功探測到了引力波,算是一個驗證。

1979年,天文學家意外的觀測到了兩個一模一樣的類星體,原來這就是引力透鏡效應。當類星體的光線通過它前方巨大的星系時,由於引力作用光線發生偏轉,在兩側形成了相同的形象。本質上就是引力扭曲了光線。這也算一個驗證。

另外廣義相對論還有創造性的思維,比如一個光源在快速遠離你,光源發出去的光線到你這裡,你看到的光線就越偏紅。事實上,這個早就被哈勃證明了。

還有引力時間膨脹效應、速度時間膨脹效應等等等,愛因斯坦在當時做出的猜想預言與理論都沒有被證明是錯誤的,都是對的。而且,人們也希望能抓到一些錯誤,好提出新的問題,但並沒有。

快一個世紀過去了,從20世紀初到如今,愛因斯坦是對的,可能會對相當長的一段時間,也可能一直對下去,但題目所說的「錯誤的理論」,這個是不會的。一個理論不可能完全是錯的,更何況現在已經證明了那麼多,以後最多也只是完善的工作。

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    不但相對論,任何科學理論都有可能是錯誤,這是源於科學理論必須具備的性質——可證偽性。可證偽性顧名思義就是可被證明為錯誤的。相對論分為狹義相對論和廣義相對論。狹義相對論的基礎假設就是光速不變。其中蘊含了信息傳遞不能超光速,如果這個基礎假設被推翻,狹義相對論就是錯誤的了,因為它整個理論體系是從一個錯誤的假設裡推論出來的。
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    關於愛因斯坦的相對論和牛頓的萬有引力理論哪個更正確,目前來看顯然是相對論更為正確。我經常看到大家都堅持說愛因斯坦的廣義相對論並沒有推翻牛頓的萬有引力理論,牛頓的萬有引力理論依然是正確的。兩者有著本質的區別,如果空間是平坦的,愛因斯坦的廣義相對論就肯定不對;如果空間是彎曲的,牛頓的萬有引力理論肯定不對;如果空間是絕對的,廣義相對論肯定不對,如果時空是統一的,空間是相對的,牛頓的萬有引力肯定不對。也就是說,在嚴格的定義下,這兩個理論不可能都對。
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    小夥伴們,相對論、量子力學是物理學的發展的前沿理論。不過,很多人有一些錯誤的理解,什麼相對論推翻了萬有引力定律啦,量子理論不存在啦,等等。其實,這是對物理學無知的論調。有些人人云亦云,跟著起鬨。我們說,科學是嚴謹的,同時科學也是發展的。
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    有可能,只需做到三個字:站高點。我們將題主的問題分為兩部分:①運動的人,其時間會變慢。②靜止的人,如何改變自己的時間?先來看第一部分,所謂運動的人時間變慢,這是基於狹義相對論的結果,但這個時間變慢在不同參考系內的看法是不一致的,因為關鍵在於相對速度是多少,下式就是狹義相對論關於時間膨脹的公式其中v指的是相對速度,也就是說當觀察者立於地面不動時,面前跑過去一個人,那麼觀察者就能得出跑步者時間變慢的結論
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    首先我們說說範圍的問題我們都知道,目前物理學的兩大基礎理論:相對論和量子力學。其中相對論包括了狹義相對論和廣義相對論,而狹義相對論其實已經與量子力學統一在一起了,能解釋高速情況下的違規力學現象,但是廣義相對論與量子力學卻無法統一,廣義相對論似乎在微觀之下難以正確描述物理現象,而量子力學則無法完全描述宏觀的物理現象。
  • 段一士先生的講義:《廣義相對論與引力規範理論》
    在廣義相對論、粒子物理、引力規範理論、量子場論和規範場理論等研究領域做出了重要貢獻。北京:科學出版社, 2020.6)是由段一士教授長期講授廣義相對論課程的講義整理而成, 在蘭州大學使用多年, 是我國最早的廣義相對論教材之一. 期間, 段一士教授受教育部和中國科學院研究生院邀請, 分別在北京和蘭州舉辦廣義相對論講習班, 還受美國密蘇裡大學和史丹福大學邀請, 講授引力規範理論.
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    在愛因斯坦撰寫的《相對論的意義》(The Meaning of Relativity)重印版本的前言中,弦理論物理學家布賴恩格林寫道,超弦理論成功地結合了廣義相對論和量子力學。除此之外,它也有能力平等的包含電磁力、弱相互作用力和強相互作用力。