如何「推翻」相對論和量子力學?你需要做到這些,才能彪炳史冊

2020-12-03 李論科學

常有人說,目前的科學理論不對,哪裡出了問題。相對論更是成為了「受災」最嚴重的科學理論。有些人甚至是提出了自己的一套歪理邪說,認為這就是一套可以取代現有理論的新理論。這我不多做評價!

其實並不是說現有的所有理論不可以被推翻,但是我們首先要弄清楚現有的理論錯了沒有?如果沒有錯我們推翻個啥勁?還有要知道人類的科學是怎樣發展的?簡單的說,科學是靠你推翻我的理論,我推翻你的理論這樣發展的,還是在通過前人和後人的努力共同去不斷地完善一個理論的?再就是我們要搞懂,假如你想出了一套理論,你這套理論想要成功的話,需要具備哪些條件?

首先我們看下科學是怎樣一步步發展到今天的

天空是我們觀察和研究宇宙的窗戶,人類科學的發展源於古人對天空中星光的運動規律的解釋,在望遠鏡還沒有出現的年代,只要有一雙慧眼,我們都能看見太陽的東升西落,夜幕星辰的交替,這是怎麼回事?古人就說了,這是太陽等一眾兄弟再繞地球運行。

這就是人類最早對宇宙運行規律的理解,也就是地心說,但哥白尼並不同意這樣的觀點,尤其是再發現了行星的逆行顯現以後,地心說就出現了嚴重的問題,不得不引入本輪和均輪的概念,就這樣大輪套小輪、縫縫補補,哥白尼覺得宇宙的運行怎能如此的混亂,於是1543年在其臨終前發表了自己的曠世傑作《天體運行論》提出了日心說,大大簡潔了太陽系的模型。但哥白尼並沒有為自己的理論提出令人信服的數學依據。

主要是哥白尼認為各大行星的軌道依然是正圓軌道,導致其對太陽系各大行星運行的預測精度還不如託勒密的地心說算的準。哥白尼死後就到了第谷·布拉赫,這是一位在望遠鏡發麵前被認為最偉大的天文學家,因為他的裸眼視力在當時無人能及。

第谷在多年的觀天中積累了大量的天文資料,但其數學能力很差,他認為哥白尼和託勒密的說法都不對,他將兩個理論融合在一起認為,太陽系中其他得行星都在繞地球旋轉,但太陽帶著這幫兄弟在繞地球旋轉,並創立了自己的理論。1601年第谷赫然離世,克卜勒就繼承了第谷大量珍貴的觀測資料,他比較認同哥白尼的日心說,1609年克卜勒就發便了著名的行星運行三大定理,首次以及其準確的數學模型為人們構建了一個完美的太陽系模型。而後來伽利略對木星衛星的觀測和金星相位的觀測更加有力地證實了日心說的地位。

克卜勒雖然解釋了行星的運動,但他說不清楚行星為何要繞太陽運行,是什麼力量讓太陽系在運動。時間來到了1687年,人類最偉大、最具轟動性和劃時代意義的一篇論文《自然哲學的數學原理》發表了,牛頓提出了萬有引力,不僅為人類解釋地球上所有能看到想到的物理運動,而且也解釋了克卜勒留下的歷史疑難,人類第一次能夠用一套完整的理論完美的描述太陽系所有天體的運行規律。並且這套理論還具有很強的預測性,讓人們發現了肉眼無法看到的行星天王星。

但是牛頓的理論在統御人類世界觀200年後,卻出現了問題。這時的時間已經來到了19世紀,隨著人類科學技術和觀測能力的提高,人們發現了水星軌道的進動問題,根據牛頓的理論怎麼算都無法抹平每世紀43.11角秒的誤差,而且牛頓到死都無法說清兩個質量物體為何會產生萬有引力,已經引力相互作用的方式。

這個問題的解決,相信大家都很清楚,也就是愛因斯坦1916年廣義相對論的發表,不僅僅是解決了牛頓遺留下來的疑難,而且廣義相對論還完美的容納了牛頓理論所能解釋得一些現象,並且還最初了人類科學史上最神奇的預測:星光在經過大質量物體時會發生彎曲。並且在1919年有愛丁頓爵士在日食的觀測中得到了證實。

看到這裡,我覺得你已經總結出了一個規律,不僅是科學發展的規律也是一個正確理論所必須具備的條件。

科學怎樣發展?一個正確理論需要具備什麼條件?

從哥白尼、克卜勒、牛頓到愛因斯坦,我相信你會發現科學是一個不斷完善的過程,而不是互相推翻的過程!時至今日,你能說哥白尼的理論是錯誤的?克卜勒的三大定律不對?牛頓的理論錯了?都沒有,它們依然是爭取的,即使已經被更高的理論所取代。但我們依然在學習以前的理論。那麼你想超越愛因斯坦,並不是推翻相對論,而是要完善、補充發展相對論。

那麼你的理論想要成功,想要勝過相對論必須滿足什麼條件:

首先,你的理論必須解釋相對論目前已經被證實的所有現象。包括:星光彎曲,引力透鏡,引力紅移,引力時間膨脹等等。第二,你的理論必須解決相對論現在面臨的窘境,也就是無法解決的問題。例如:大尺度上描述星系旋轉曲線異常(暗物質問題),無法與量子力學完美的融合,也就是你的理論必須將引力量化,提過引力在微觀成名介導的方式,解決引力為何如此弱的原因。第三,你的新理論在滿足以上兩點的同時,必須還要提出可以被證偽的新預測。也就是說根據你的理論,你可以提出一項新的預測,並且能夠被人們通過實驗和觀測的手段來證偽。看了以上的條件,我想問的是,你能超越相對論嗎?推翻是不可能了,只要能超越你都會被彪炳史冊。

那麼量子力學呢?

量子力學作為一個跟相對論同時代的理論,它的完善和成功不是一個人的功勞,估計你能想到的二十世紀的科學家都在量子力學的發展上貢獻了一份力量。這個理論很少被人詬病,因為它普通人也不是很懂,你想說人家不對也不知該說啥。

但是量子力學的成功是顯而易見的,目前標準模型中的粒子以及這些粒子的作用方式基本上可以解釋我們能看到的一些微觀層面的現象。但這個理論也不完善,這是公認的。你想推翻整個量子力學是完全不可能的,但你可以去完善它。

例如:目前的標準模型中的粒子並不能解釋宇宙中的所有現象,最熟悉的就是它裡面還沒有暗物質粒子,中微子振蕩的問題也無法解決,因為根據目前標準模型中的粒子預測中微子是沒有質量的,但事實上中微子有三種口味(電子中微子、μ中微子和τ中微子)可以互相轉換,這說明中微子存在質量,這也意味宇宙中一定存在可以賦予中微子質量的未知粒子。

還有目前的標準模型無法解決反物質消失之謎,也就是為何正反物質不對稱。我們目前發現了有部分介子會發生弱相互作用的對稱破缺,但缺少強相互作用的對稱破缺的粒子。

所以目前有很多的問題等待我們去解決和完善,並不是等著我們去推翻現有的理論。因為現有的理論是正確的,你硬要推翻人家這不是槓精嗎?!所以根據以往科學發展的規律,哪怕再過上一兩個世紀,牛頓的理論、愛因斯坦的理論、目前的量子力學都是正確的。但未來肯定會有更加完善的科學理論為我們決絕目前所有未知的問題。

相關焦點

  • 相對論和量子力學有可能會被推翻麼?
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  • 隨著科技的發展,相對論和量子力學會被推翻嗎?
    日心說想要取代地心說,需要的是「更準」。這一點一直到第谷、伽利略和克卜勒的努力之後,才真正地實現了。但是,不知道你發現沒有?其實我們也很少去學所謂的「日心說」理論。兼容而非否定這其實是因為牛頓的出現,他提出的萬有引力定律,直接就解釋了天體運動的規律其實和在地球表面的運動規律是一樣的。
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  • 量子力學和相對論之間究竟存在著什麼樣的關係?
    首先來說,愛因斯坦的相對論分為兩個部分:狹義相對論、廣義相對論,狹義相對論主要解釋了牛頓經典力學在宏觀高速世界無法解釋的一些現象(針對於慣性系),而廣義相對論是狹義相對論的推展(非慣性系、起伏、不斷漲落的,這種現象被稱為量子漲落,它是指在空間任意位置對於能量的暫時變化,這種能量的暫時變化會出現在空間中的任何一個地方,所以說相對論是一種絕對論理論,而量子力學的不確定性原理則更像是一種概率學。
  • 相對論會被推翻麼?如果被推翻了會怎麼樣?
    相對論為什麼不可能被推翻?關於這個問題,我們要想搞清楚一個點,那就是相對論是不可能被推翻的。你可能會說,不能把話說得太絕對,一切皆有可能。客觀地說,我並不是科學的狂熱信徒,其次,我認為科學也不是萬能的,也是有邊界。
  • 量子力學的出現是推翻了其他理論嗎?
    這種說法不切合實際,量子力學並沒有推翻其他科學理論。科學已經發展到現在達到一定高度,它並不是空中樓閣,有著非常嚴謹的發展過程和堅韌的基石。科學的發展進步並非是把一切全部推倒重來,而是進行修正,類似於對一座高樓的修修補補。
  • 現代物理學的困境——量子力學和相對論之間的矛盾
    簡單地說,引力是一種影響和改變物體運動的力。至少的愛因斯坦出現之前是這樣的。愛因斯坦通過他的廣義相對論,詳細闡述了引力的數學公式,這個力被理解為時空「不可避免的扭曲」。但是,這種扭曲是如何發生的呢?能量或動量是如何交換的?這些粒子會在第一眼就愛上對方還是討厭對方?現在,有一些事情使這個情況變得複雜。例如,光子可以隨意產生或消滅。打開電燈,數以萬億計的光子從燈泡中湧出。他們短暫地體驗了生活所能提供的所有快樂和自由,但當他們撞上一堵牆並被原子吸收時,他們的存在就消失了。
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    萬有引力就像艾薩克·牛頓爵士描述的那樣:如果你跳起來,萬有引力就會把你拉回到地面。簡單地說,引力是一種影響和改變物體運動的力。至少的愛因斯坦出現之前是這樣的。愛因斯坦通過他的廣義相對論,詳細闡述了引力的數學公式,這個力被理解為時空「不可避免的扭曲」。但是,這種扭曲是如何發生的呢?
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    提問:據我所知,量子力學與相對論可能是相互矛盾的。那這是否說明其中有一方有問題的呢? 答道:量子力學和相對論在許多方面並不矛盾,但這並不意味著它們是能夠相互包容……
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    「為什麼說量子力學推翻了所有科學理論?」,我不清楚為什麼會有人會有這樣的想法,實際上,這個想法並不準確。量子力學確實有它的獨特性,但是它並沒有推翻任何理論;並且,並不是只有量子力學具有「不確定性」的特點,實際上,整個20世紀的科學都圍繞著「不確定性」展開討論的。
  • 量子力學與廣義相對論以及弦理論
    現代物理學有兩大基石,量子力學與廣義相對論,那麼在這其中,量子力學是用來解釋微觀世界的理論。量子力學的法則支配著微觀世界的原子和基本粒子的行為,想知道電子光子等基本粒子如何運動,以及它們與什麼樣的力發生相互作用的話,就必須要用到量子力學。
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    直到1900年標誌的量子力學和1905標誌的相對論興起,牛頓力學的神壇地位才有所動搖。嚴格來說牛頓力學已經被這兩大理論遠遠超越了。 牛頓力學不能解釋的微觀世界託付給了量子力學,牛頓力學不能解釋的高速世界託付給了相對論。牛頓力學雖還能解釋的低速世界,但相對論可以的更詳細。只不過考慮到學習的難易程度,我們在低速宏觀領域依舊選擇了牛頓力學。
  • 相對論、量子力學等理論在未來會被推翻嗎?為什麼?
    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。
  • 誰說推翻相對論為時過早?
    誰說推翻相對論為時尚早?請你出來說個明白,相對論是導致「物理學已死」(霍金言)的禍根,推翻相對論刻不容緩,不能再無限期拖延下去了。相對性原理無懈可擊,唯光速不變原理是相對論問世的禍根,下面五個問題,每一個都可以顛覆「光速不變原理」,沒了「光速不變原理」,相對論(至少狹義)就要轟然倒塌,就要徹底推翻,除非你能回答這五個問題: 1 反射光速等不等於入射光速? 2 同系統同種媒質中的光速相等不相等?
  • 假如相對論被推翻,世界會崩潰?絕不會,科學會變的更完美
    這個話題看上去有些驚悚,因為經常有這種標題的民科文章出現,但通篇都在討論什麼旋轉力,吸引力與反推力,描述多少物質會被推成圓球,咳咳......實在看不下去了,各位熟悉的應該知道是哪位高手的文筆,但事實上連牛頓經典力學都沒參透,更不要說什麼相對論了!在這裡我們要面對一個比較尖銳的問題,牛頓經典力學被推翻了嗎?相對論替代經典力學了嗎?未來相對論是否也會被推翻?
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    量子力學和廣義相對論是目前人類描述微觀世界和宏觀世界的兩套比較精確的理論。然而這兩套理論卻是各自為政的,量子力學掌管著微觀尺度,而廣義相對論則掌管著宏觀尺度。然而問題來了,微觀跟宏觀的界限在哪裡呢?也就是說多小的尺度才是微觀?
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    但是根據廣義相對論,重力扭曲了球周圍的空間和時間。這個理論不能容忍空間和時間以兩種不同的方式扭曲,這會破壞疊加的穩定性,迫使球採用一種狀態或另一種狀態。知道球發生了什麼可以幫助物理學家解決量子力學和廣義相對論之間的衝突。