牛頓與愛因斯坦的時空觀,科學從不給任何人面子

2020-12-05 科學新視界

時間還在繼續向前流逝,牛頓與愛因斯坦兩個人的名字卻在時光的長河裡永垂不朽了,這兩位人類歷史上最偉大的科學家卻好像一對從未見過面的冤家,牛頓建立了經典力學的絕對時空觀,愛因斯坦則用相對論讓牛頓無地自容,要是他兩生活在同一個時代,我真怕牛頓會殺愛因斯坦滅口,這事他做得出來,畢竟胡克與萊布尼茨可是前車之鑑。

愛因斯坦與牛頓

牛頓它堅信著絕對時空觀,這是上帝的領域,作為堅定的基督徒,他永遠站在上帝一邊。這種絕對的時空觀也是我們普通人特別熟悉的一種生活習慣,而這種絕對的時空觀是憑感覺與常識得出的生活經驗,是不可證偽的。絕對時空觀的捍衛者認為,空間是平直且均勻的,而時間就是一個絕對的旁觀者,永遠的勻速流動,不參與這世間的一切,時間與空間是兩個老死不相往來的陌生人。在這種絕對時空觀的主導下自然而然的就發展出了一種畸形的假想物「以太」。

愛因斯坦可以說是憑藉著自己的天才踩著牛頓上位的,他認為時間與空間是相互影響的,時間在本質上是一種描述物質運動變化的特徵,它和物質的運動速度有著密不可分的聯繫。在愛因斯坦看來,一個物體的速度越快,它的質量就會變得越大,相對於速度較慢的參考系而言,它時間流逝的速度就會變慢。空間也並不是均勻分布的,質量的存在會導致它周圍空間的扭曲,質量越大,彎曲的的程度就越明顯。

尤其是引力,他們兩個的看法就更加是天壤之別了,牛頓認為物體之間都存在引力,這是普遍存在的規律,空間中兩個物體的引力大小分別與這兩個物體的質量成正比,與它們之間距離的平方成反比。而愛因斯坦在1916年發表的《廣義相對論》裡卻說,物體之間之所以存在引力是因為物體的質量彎曲了周圍的空間,以太陽系舉例,太陽的質量很大,這使得它周圍的空間扭曲程度比太陽系裡行星產生的空間扭曲程度大得多,這才導致行星圍繞著自己公轉。

所以我們可以這麼理解,因為盤山公路是彎彎曲曲的,所以車輛(行星)上山就必須沿著這條彎曲的路線行駛。而引力波的的發現更是驗證了時空扭曲的正確性。愛因斯坦認為,既然質量的存在會使空間發生彎曲,那麼空間就應該會波動,如同河面誰的漣漪,質量越大,漣漪的起伏就越大,平靜的水面上有物體移動時就必定會產生漣漪,就如同空間裡質量的移動就必定會導致空間的漣漪,這就是引力的波動,簡稱引力波。

引力波是愛因斯坦在一百多年前的推論,如今可謂得到了驗證。從嚴格意義上來說,牛頓時空觀已被愛因斯坦的時空所推翻。這時候有些朋友們可能就會有疑問了,既然如此,為何中學物理會重點學習牛頓力學呢?這其中原因很多,牛頓力學直觀簡潔,便於學生能夠理解,而且在宏觀低速的世界裡,牛頓定律也基本適用,而我們人類的世界就是一個低速宏觀的世界。雖然愛因斯坦的相對論更加地普遍與精確,但是由於實在難以理解,所以在中學物理裡,相對論都是一筆帶過的。

所以,從數學關係上來看,牛頓力學相當於是相對論的一個真子集,屬於包含但不重合的關係,大家甚至可以這麼理解,牛頓力學是相對論在低速宏觀世界的體現。

相關焦點

  • 牛頓和愛因斯坦的時空觀,一個主張絕對一個主張相對,誰是對的?
    到了十六世紀,牛頓提出了絕對時空觀,進入20世紀愛因斯坦提出了相對論,兩種不同的觀點都解釋了時間與空間的關係。如果現在問大多數人什麼是「時空」,相信很多人都會回答是時間和空間的集合體,這也意味著時間和空間是緊密聯繫的。
  • 量子實驗得出全新時空觀,與愛因斯坦和牛頓的時空觀截然不同
    牛頓的經典時空觀,認為時間在宇宙中永遠均勻流逝,處處平等。愛因斯坦的相對論否定了牛頓的絕對時空觀,認為時間可以被改變。只要有足夠強的引力場存在,時間就可以變慢;只要運動速度足夠快,時間甚至可以完全停止流動。 儘管愛因斯坦的時空觀與牛頓的時空觀截然不同,但愛因斯坦的相對論卻並未否定時間的存在。
  • 狹義相對論並沒有擺脫牛頓的時空觀
    但愛因斯坦並不這樣看,他拿來結論看看,覺得可以自己解釋一下,沒準就有人信了。其實愛因斯坦本人並沒有去詳細推敲這種變換所涉及的許多的概念,諸如時間與時鐘,尺子與長度,參照物與參照系,矢量與標量。這些貌似相似卻又截然不同的概念是最最基礎的概念,一旦混用,其結論就是偷梁換柱,荒謬荒唐。我們看看參照系,為啥會有參照系的概念?
  • 牛頓提出萬有引力,愛因斯坦卻說引力不存在,相對論顛覆你的常識
    愛因斯坦卻是幸運的,他顛覆了物理學開山鼻祖牛頓提出的經典時空觀,卻幸運地趕上了天有異象,驗證了自己的理論並得到了學術界的認可。愛因斯坦的一生充滿傳奇,他的相對論更是物理學上的一朵奇葩。前物理學家,現科學作家萬維鋼所著《相對論究竟是什麼》這本書,從理論物理的發展歷史出發,為我們講述愛因斯坦和他的相對論。
  • 牛頓提出萬有引力,愛因斯坦卻說引力不存在,相對論顛覆你的常識
    愛因斯坦卻是幸運的,他顛覆了物理學開山鼻祖牛頓提出的經典時空觀,卻幸運地趕上了天有異象,驗證了自己的理論並得到了學術界的認可。愛因斯坦的一生充滿傳奇,他的相對論更是物理學上的一朵奇葩。這一觀點恰恰拓展了牛頓力學,牛頓經典時空觀認為,不管是靜止的物體還是運動的物體,周圍的時間空間都不會因為物體而發生變化。可相對論時空觀卻認為時間和空間與物體的運動狀態有關。那麼當時空發生變化時,我們該怎麼辦?這種感覺就好像是,我們在一個運動的球裡走動,天旋地轉。那麼相對論會讓我們頭暈目眩嗎?
  • 牛頓、愛因斯坦以及量子力學中的時空
    人類對於時空的認知,從牛頓到愛因斯坦,再到量子力學的微觀世界,時空觀經歷了幾個重要階段。牛頓的時間和空間觀牛頓眼中的空間和時間都是絕對的、永恆不變的。在牛頓眼裡,任何運動都是相對絕對空間而言的,比如旋轉的舞者就是相對絕對空間在進行旋轉。
  • 牛頓的萬有引力深入人心,可為什麼愛因斯坦卻說引力並不存在?
    本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。地心說天文學算是人類文明中比較古老的一門學問了。四大文明和海洋文明都各自在這個領域取得巨大的成果。後來,牛頓在1687年發表了著作《自然哲學的數學原理》。在這本著作中,牛頓提出了著名的牛頓力學理論和萬有引力定律。牛頓認為,地球之所以繞著太陽轉並且軌跡是橢圓,是因為地球受到了太陽的引力作用。他還給出了萬有引力的關係式,引力與物體的質量成正比,與兩個物體之間的距離的平方成反比。
  • 為什麼近代再沒有愛因斯坦、牛頓之類的科學家?科學遇見瓶頸了?
    其實科學發展的每一個階段都是一個比較漫長的過程,在每個階段中都有無數的科學家為此奉獻了自己的智慧,一點一點為科學之塔搭建積木,而最後一塊積木往往是那些特別具有創造性的人完成的。這些人中就有我們最熟悉的一些科學家,例如:克卜勒、牛頓、麥克斯韋、愛因斯坦,它們為科學所做出的貢獻都具有劃時代的意義,也是科學發展階段性最後一塊積木的搭建者。
  • 經典物理學的時空框架——絕對時空觀
    時間是絕對的,它獨立於事物而均勻地流逝牛頓認為時間是絕對的、不會有任何改變的,應該獨立於任何事物而均勻地流逝。均勻流逝很好理解,意思就是說時間沒有快慢之分,只能說長短,不能說快慢。而像我們平時說的時間過得好快呀!這裡的快只不過是一個形容詞,我們內心深處其實和牛頓的理解是一樣的,時間對於每個人而言都是一樣的,都在均勻的流逝,老天爺並不會給任何人多哪怕1秒鐘的時間!
  • 秒懂霍金理論(1)大統一時空觀
    說到時空,我們先講牛頓牛頓是科學與宗教的一個「時空觀」建立了宇宙全新的畫面愛因斯坦站在宏觀的尺度上認為時間與空間都是火箭裡的尺子相對於地面的尺子,會變短這就是相對論而牛頓絕對的時空觀只是愛因斯坦大尺度時空中的一個局部愛因斯坦的宇宙模型支持大爆炸理論宇宙由大爆炸產生
  • 現在根本不具備突破牛頓、愛因斯坦理論框架的條件
    牛頓、愛因斯坦 比如:牛頓理論是在人類的太陽中心認知範圍內,而愛因斯坦理論是在牛頓時代認知基礎上,添上了電磁波認知範圍。 正是如此,這就有了牛頓的絕對時空與愛因斯坦相對時空。然而,這看似對立的時空觀,卻又統一的時空觀。
  • 愛因斯坦和牛頓對科學界的貢獻誰更勝一籌?
    牛頓與愛因斯坦都是物理學界的大神級人物,科學界流傳著「一牛二愛三麥」的說法,也就是說大多數人認為歷史排名牛頓第一,愛因斯坦第二。但是在這個問題上筆者認為是仁者見仁智者見智,畢竟他們的差距實在太小了。人類在那個時期對自然還處在懵懂的階段,如果說伽利略打開了現代科學的大門,而牛頓帶領人類走進了這扇大門的人。牛頓在僅僅20多歲時,由蘋果的自由落地現象而發現了萬有引力定律,後又發表了牛頓三大定律。
  • 兩大人類精華,睥睨天下,究竟牛頓和愛因斯坦誰的科學地位最高?
    我們從小的偶像,牛頓、愛因斯坦,都可謂人類的結晶人類的希望,牛頓與愛因斯坦都是站在科學界頂尖的巨人,一個開闢了經典物理學,一個引領了現代物理學。兩位劃時代的科學家,都是人類引以為傲的傑出人才。艾薩克·牛頓(1643.1.04-1727.3.31),英國皇家協會會長,英國著名物理學家,百科全書式的全才,著有《自然哲學的數學原理》、《光學》,他被英格蘭的安妮女王封為爵士,使他成為艾薩克牛頓爵士。提出了的著名的萬有引力和三大運動規律,為此後三個世紀物理學界的科學觀點奠定了深厚的基礎,為現代工程打下了夯實的根基。
  • 牛頓和愛因斯坦的想法不同
    牛頓認為是的,但愛因斯坦不認為。在中國很多神話小說中都存在「天上一日,地下一年」的說法,指的是天界度過一天相當於凡間度過一年。到了十六世紀英國物理學家牛頓提出絕對時空觀,直接否定了這種說法,因為絕對時空觀主張的是宇宙中任何地方的時間都是一樣,因此不存在天上的時間比地上時間還要慢的說法。
  • ——否定相對論時空觀
    中國人的元子說遠遠超越了科學史上的偉大豐碑,科學定律和定理已經不再是西方的專利,今天愛因斯坦的狹義相對論時空觀是無實在物質運動物理支持的不可能成立的錯誤時空觀!牛頓的絕對時空能夠正確反映物質的時空屬性的一般性!正是這絕對時空觀——才能夠唯物地認識到物質真實的時空屬性,離開了絕對時空觀就無法認識到物質唯一排它性的特殊時空屬性。元子說持系統唯物論認識到哲學科學時空觀就是絕對時空觀!
  • 牛頓和愛因斯坦誰的理論更準確?
    所以,或許在未來還有可能會出更具普適性的引力理論,不過,現在看來,關於引力的理論,最為主流的科學理論還是廣義相對論。那在廣義相對論框架下,引力的本質到底是什麼呢?今天,我們就倆聊一聊這個話題。當然,我們必須承認的是,牛頓確實偉大,他可以被認為是科學史上最重要的學者之一,可能只有愛因斯坦這樣的科學家才有可能媲美,如果把其他領域的貢獻也加進來,可能連愛因斯坦也只能望其項背。而牛頓對於「引力」現象的解釋就是著名的萬有引力定律。他認為萬物都有彼此吸引的力。這個「吸引力」被他稱為萬有引力。
  • 愛因斯坦的時空觀
    本文將舉更多的例子,讓大家更好的了解愛因斯坦的時空觀。如果你車速為10千米,你車前發出的光依然以每秒18.6萬千米的速度向前移動。雖然愛因斯坦無法接觸到這種技術,但是他的理論確實使質量理論以及描述質量與能量關係的理論發生了一些轉變。不久之後,愛因斯坦公開發表了狹義相對論。實際上,就在另一期《物理學年刊》中,愛因斯坦公開發表了廣義相對論的雛形。「一個物體的慣性是否依賴於其所含的能量呢?」
  • 愛因斯坦和牛頓的竟然各執一詞
    本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。因果這是一個「哲學」上的概念,作為科普作者,我就不扯哲學上的事情了。我用物理來解釋它,因果關係,因在前,果在後,有了前後順序就需要時間。在愛因斯坦的理論框架下,因果關係是存在的,而在牛頓框架理論下,因果關係是不存在的,而這一切的根源在於「光速不變」。
  • 秒懂霍金理論(1)之大統一時空觀
    宗教、哲學與科學宗教、哲學與科學 說到時空,我們先講牛頓牛頓是科學與宗教的一個這就是相對論 而牛頓絕對的時空觀「上帝已死」但是愛因斯坦的時空觀依然存在
  • 人類史上都是名列前茅的牛頓和愛因斯坦,值得後人銘記
    愛因斯坦的歷史地位高還是牛頓的歷史地位高啊?這個問題很難有定論,只能說愛因斯坦和牛頓的歷史地位在人類史上都是名列前茅,他們都是值得後人敬仰的歷史偉人。對於普通人來說,牛頓的理論體系更為熟悉,現代工程學也都是依賴於牛頓。相比之下,愛因斯坦的理論體系更為高深,比牛頓具有更為廣泛的使用範圍,愛因斯坦的理論往往出現在科幻作品中。