真理也會成為阻礙,科學永遠需要質疑,淺談愛因斯坦和牛頓的恩怨

2020-12-05 量子探索

物理學和人類的發展息息相關,在這門學科中,我們可以了解地球和宇宙的本質,剖析時間和空間的秘密,從歷史上來看,大部分著名的科學家其實都是物理學家,愛因斯坦,霍金,薛丁格,牛頓等等,這些科學家的名氣都可以說明物理的重要性。

伽利略為世人打開了科學的大門,隨後牛頓的研究幫助人類用物理學的角度觀察世界,牛頓的經典力學解釋了力的本質,在長達兩個世紀的時間中都是絕對的真理,甚至如今大部分普通人的世界觀中一切都是按照經典力學來演變的,但是在二十世紀以普朗克和愛因斯坦為首一眾科學家,顛覆了經典力學。

量子力學和相對論的出現,巔峰了人類的世界觀,甚至知道今天這兩個理論之間仍然不能相互解釋。在20世紀前,人們都認為速度可以無限疊加,光速也是無限大,直到麥可遜莫雷實驗證明光速不變後,人類才發現,牛頓力學並不正確。

但是在當時科學家都對這個發現保持了沉默,因為沒有人敢挑戰牛頓力學的權威,並且人類害怕未知,在打破了牛頓力學後,人類又應該怎麼去解釋宇宙中發生的一切呢?直到1900年,新世紀物理學打大會召開,提出了懸浮在物理學上空的「兩朵烏雲

「黑體輻射」和「光的速度」,在這次會議上,普朗克首次提出了「量子化」的概念,幫助人類重新認識了能量並且奠定了量子力學的雛形,並且試圖解釋黑體輻射打開了新物理學的大門,值得注意的是這個時候的愛因斯坦不是科學家還只是一個專利局的小職員。

1905年6月30日,26歲的愛因斯坦投稿了一篇《論動體的電動力學》奠定了狹義相對論的基礎,除此之外還有四篇論文,每一篇都對當時的物理界帶來了巨大的衝擊,同時用量子概念解釋光電效應的論文幫助愛因斯坦獲得了諾獎,至此困擾世人的難題終於有了答案。

毫無疑問,愛因斯坦和牛頓都是偉人,也都是不折不扣的天才,在大部分人還被時代的常識束縛時,他們的思維超越了當時數個世紀。愛因斯坦的狹義相對論是建立在前人的基礎上,可以說,等待幾年總會有人敢打破傳統的看法,解開光速真實的面紗。

但是愛因斯坦在1916年提出的廣義相對論後,人類的宇宙觀被徹底改變,對引力的本質有了新的理解,引力並不是力,而是「時空的彎曲」,同時預言了引力波的存在。這個時候,量子力學也在高速發展,但是關於量子力學的研究並不順利。

直到今天,將近一個世紀過去,關於量子力學中的問題仍然沒有很好的解釋,甚至人們都開始調侃,「遇事不決,量子力學」,因為人類無法解釋量子的存在狀態,為什麼量子在沒有人觀察的情況下,可以兩種狀態共存?直到觀察者出現後,才會以平穩的形態運動,不會發生變化。

我們的宇宙是否也是如此?如果沒有人類這樣的觀察者存在,宇宙也就處於「生死之間」的狀態,就像是薛丁格的貓一樣,只有打開箱子才能得到答案。量子的奇妙狀態在粒子身上也會出現,構成宇宙萬物的基本組成部分如此神秘,不由得讓人產生各種聯想。

光速不變是撬動牛頓力學的槓桿,但是在量子力學中量子糾纏的速度遠超光速,愛因斯坦都只能無奈地感嘆量子糾纏是「鬼魅」,現代科學無法解釋量子糾纏這樣的超光速超遠距離作用。

隨著時間的發展,科技不斷加強,人類卻一直沒有找到答案。量子力學的的神秘也就在大眾口口相傳中變得越來越離譜,甚至出現的「量子力學速度」這樣的偽科學騙局,但是在科學領域量子力學並不是停滯不前,量子計算機和量子通信都在高速發展,這些技術都會在人類進入星際時代後提供幫助。並且依靠量子力學很多新材料出現,特別是高科技的電子元件。

最讓人費解的應該是量子力學中宇宙的本質,在量子力學中宇宙並不循規蹈矩,反而一切都要看概率,唯一確定的事情就是「不確定」。海森堡在矩陣力學的研究中發現,通常在一組數據中想要讓一個數據變得準確,就會導致另外一個數據產生誤差,簡單來說,我們在日常生活中得到的數據都是不正確的,畢竟小數點後存在無數位,我們很難得到精準的數據。

在個觀點在時間和能量上同樣可以適用,也可以用來解釋「量子隧穿效應」,在量子力學中,微觀粒子可以穿入或穿越位勢壘,就算勢壘要比量子高,仍然可以成功地通過。簡單來說,就是一個量子想要穿過一個山洞,但是本身的能量不足以支撐它通過這個山洞,這個時候,假設山洞無限短,那麼量子雖然仍然無法通過,但是通過需要的時間也相對無限縮短,這個時候能量就變得不確定了,在達到峰值後,量子就可以在瞬間通過這個山洞。

雖然理解起來很困難,也讓人感覺匪夷所思,但是這樣的想像真實存在於我們的宇宙中,並且有人用這個理論來解釋宇宙的誕生,我們都知道宇宙是由奇點大爆炸後創造出的空間,那麼這個奇點從何而來?

在奇點大爆炸之前,是沒有「時間」概念的,也就是「永恆」,我們都知道在無限的時間下,任何事情發生的概率都是無限大,在永恆的黑暗裡一個無限短的時間間隔中,因為時間無限短,那麼能量的波動就相對變得無限大,突然能量發生了爆炸,炸出了一正一反兩個宇宙,相加仍然等於零,對於原本的虛無來說什麼都沒有發生,但是我們的宇宙卻從黑暗中出現,這就是用量子力學的測不準原理推測宇宙誕生的結果。

顯然這個觀點只是猜測,也沒有太多的證據證實,畢竟人類對量子力學還存在太多的疑惑。如今的科學家都在盼望大一統的理論出現,但是人類面對無窮盡的宇宙,真的可以尋找到真正的「大一統」理論,來解釋宇宙的本質嗎?科學的腳步不會停止,隨著時間的推移只會遇到越來越多的困難。

當人類的舞臺從地球轉移到宇宙時,出現疑惑是正常的,站在地球上就想解釋一切,就如同井底之蛙。在遙遠的未來,人類可以遨遊宇宙後,或許才能找到一切的答案。

相關焦點

  • 牛頓和愛因斯坦對科學界的作用是什麼?
    牛頓和愛因斯坦是人類中非常出彩的科學家,世界上有很多很多像他們一樣的科學家在苦苦的思考和追尋著宇宙的真相,牛頓和愛因斯坦無疑是最為傑出的科學家之一,他們的科學理論奠定了現代物理學的基礎,推動了人類的科學文明的進程。
  • 科學的盡頭是神學?牛頓、愛因斯坦等人晚年究竟發現了什麼?
    我們知道,牛頓是力學體系的建立者,現基礎所有的科學理論都是在牛頓的科學體系內誕生。可以說,牛頓所提出的科學理論在推動著目前科學界的發展。既然牛頓是一個如此厲害的科學家,那他為什麼要在最後去研究神學呢?當時,牛頓所處的時代在神學的籠罩之下,科學知識只是高級分子的知識。牛頓從出生開始就被灌輸了神學的知識,所以在牛頓的知識架構中,他不止擁有著科學知識,還有著神學的知識作為他人生的基礎。所以說,牛頓在晚年研究神學是正常的現象。
  • 為何有些民科反對達爾文、牛頓和愛因斯坦的理論?世界沒有真理?
    老楊也只是階段性地,還沒有真正窮極真理。科學要有批判性,科學才能進步,每個時代有每個時代科學家,但有些科學理論運用到現在可能過時或不符合時代與時俱進變化的,我之前說過牛頓和愛因斯坦理論只適合他們當代科學理論,適不適合現代或以後未來的理論無從考證,因為牛頓和愛因斯坦理論只能適用於有引力和大氣層環境的地球,他們從未登上過太空,基本上太空無引力真空環境是他們不知道的。
  • 愛因斯坦和諾貝爾獎的「恩怨」
    狹義相對論引入了兩個原理,即狹義相對性原理和光速不變原理,通過洛倫茲變換擴展了牛頓運動學。廣義相對論是關乎物質間引力和動力學的理論,發明了引力場和引力波概念,確立了等效原理和廣義相對性原理,然後應用黎曼幾何拓展了牛頓的萬有引力定律。相對論解釋或預言了一系列非常有趣的現象,如水星近日點反常進動、光線引力偏折、光頻引力紅移,及引力波等。
  • 科學的盡頭是神學,為什麼愛因斯坦,牛頓,達爾文晚年相信神學?
    在古代,上至帝王將相,下到黎民百姓,無不相信神靈,後來科學的崛起,一件件未解之謎逐漸的揭開了他神秘的面紗,他們就是科學家!他們孜孜不倦的研究,造福著世人,他們敢天下先!向世界人宣布,世界上沒有鬼神,只有科學!科學不是真理,但是真理一定是科學!
  • 牛頓和愛因斯坦晚年都去研究「神學」?其實事實的真相是這樣的
    牛頓和愛因斯坦被認為是人類科學史上最偉大的兩位科學家,沒有之一牛頓和愛因斯坦為人類做出如此巨大的貢獻,受到了世人的推崇,作為科學家,而且是偉大的科學家,牛頓和愛因斯坦都堅持科學理念,用科學的理論去解釋世界萬物,這是科學家應該擁有的最基本品質,可是坊間卻流傳牛頓和愛因斯坦晚年都在研究神學,說他們由於對科學研究太深刻,於是得出了「科學的盡頭就是神學」的理論
  • 科學的背後隱藏了什麼,為何牛頓愛因斯坦,晚年研究神學?
    要知道作為三大定律的提出者,牛頓可以說憑藉著一己之力推動了人類文明的科學進步,為後來科學發展打下了堅實的基礎。但是科學素養如此之高的人老年為什麼會研究神學呢?是因為他在研究科學的過程中發現了一些顛覆認知的秘密嗎?答案其實並非如此,牛頓之所以研究神學其實是跟他所處的時代有關。
  • 特斯拉和牛頓、愛迪生與愛因斯坦,誰對科學界的貢獻更大?
    「更偉大」永遠都是屬於開創了一個領域甚至體系的科學家以這個標準來看,我們必須要把這個稱號還給開創整個科學理論體系的牛頓,當然此前伽利略實證體系也同樣做出了開創性的貢獻,可能很多人都憤憤不平,科學體系真有那麼重要麼
  • 是牛頓還是愛因斯坦?
    17世紀的伽利略率先開啟了實證科學的時代,接下來牛頓(Isaac Newton)寫下了運動學三定律和萬有引力定律,使物理學第一個成為有精確定量理論的現代科學。從此,對於宇宙的探索進入了一個新的時代。中世紀歐洲,人們對彗星缺乏科學了解,以為彗星是災難和痛苦的預兆。
  • 愛因斯坦和諾貝爾獎的「恩怨」
    狹義相對論引入了兩個原理,即狹義相對性原理和光速不變原理,通過洛倫茲變換擴展了牛頓運動學。廣義相對論是關乎物質間引力和動力學的理論,發明了引力場和引力波概念,確立了等效原理和廣義相對性原理,然後應用黎曼幾何拓展了牛頓的萬有引力定律。相對論解釋或預言了一系列非常有趣的現象,如水星近日點反常進動、光線引力偏折、光頻引力紅移,及引力波等。
  • 科學和真理的區別
    顯然,以上的科學和真理定義就是不接地氣的,甚至根本就不存在他們講的所謂科學和真理。因為,他們舉不出一個「接地氣」的科學和真理例子。下面,小編就來尋找一個「接地氣」 的科學和真理定義。因為有「萬有引力定律」,「走不好」就會摔下來的,甚至是會有生命危險的。所以,「萬有引力定律」真理決定(指導)了絕大多數人們都不敢有「走鋼絲」的行為。這就是真理決定人們的行為。科學和真理不僅僅包含有自然科學和自然真理,也包括社會科學和社會真理。西方哲學很無用主要是因為在社會實踐中無法理論聯繫實際。
  • 愛因斯坦和牛頓,誰對科學界的貢獻更勝一籌?都有什麼?
    一,從對人類貢獻時間長短和日常需要上的比較首先兩人都很偉大,他們對人類科學的貢獻相差無幾。單從科學水平和思想上,愛因斯坦當然比牛頓要高得多,儘管有很多人不接受他的相對論。但愛因斯坦和牛頓時代畢竟相差二百多年,牛頓對人類科學的影響比愛因斯坦多了二百多年,先不論他倆誰貢獻大,單從時間上,牛頓對人類科學的貢獻就比愛因斯坦多了二百多年,目前當然是牛頓的貢獻多一些。
  • 光的真理是什麼?牛頓和惠更斯的千古論戰!
    牛頓剛提出微粒學說時,備受胡克的譏諷,聲稱牛頓學說正確的部分是剽竊他的,其他部分則荒誕不經。牛頓一氣之下不再發表光學著作,等到胡剋死後,才出版《光學》一書,全面論述微粒學說,構建了一個相當精緻的體系。這時候惠更斯也已經死了,沒有人能和牛頓唱對臺戲。由於牛頓的權威,微粒學說被普遍接受,畢竟,這個巨人在那麼多科學問題上都對了,這一個想必也不會錯吧?
  • 為什麼像愛因斯坦、牛頓這樣的大科學家多出現在歐美和美國?
    比如愛因斯坦、牛頓、居裡夫人、愛迪生、霍金、伽利略、高斯等等,幾乎是清一色的外國人。到底是什麼原因造就了這樣一個局面?我國自古就有「書中自有黃金屋,書中自有顏如玉」這樣的話,可見我們讀書的目的絕對不是為了什麼真理和科學,就是為了金錢和美女。這種讀書的功利性是不可能培養出什麼科學家的。
  • 愛因斯坦與哈伯的恩怨情仇
    科學的目的在探討未知、追求真相。透過科學的研究,人們得以建立系統性知識,發展科學的定律與理論,去除不確定性,做成決策,因此學術研究者的一項基礎訓練,就是學習科學的研究方法,熟悉分析工具與技術,其中,統計方法的應用扮演著一個重要的角色。在開始介紹統計方法的原理與技術之前,先來看看愛因斯坦的故事。愛因斯坦的偉大毋庸置疑。
  • 牛頓、愛因斯坦晚年為什麼投身於宗教?他們發現了什麼?
    我們常常會聽到很多人說,牛頓,愛因斯坦晚年突然有了宗教信仰,然後以此來證明神學要比科學高明許多。那這樣的說法有沒有道理呢? 客觀地說,以上這兩條都是謠言,用謠言來證明某件事情,本身就是有問題。為什麼這麼說呢?
  • 從地心說到日心說,科學的進步離不開對真理的質疑
    這在當時與被羅馬教會奉為真理的地心說背道而馳,以至於他的擁護者布魯諾因為傳播「日心說」而被教會活活燒死在羅馬鮮花廣場。儘管教會這座大山阻礙了日心說的發展,但隨著時間的檢驗,新理論必將取代舊理論。在這條漫長崎嶇的科學道路上,除了哥白尼,還有很多質疑權威和真理的科學家。
  • 下一位可以媲美愛因斯坦和牛頓的科學家,需要有什麼成就?
    「愛因斯坦」「瓦特」,他們都是我們耳熟能詳的科學家,他們的成果都讓人類的科學飛躍式發展,那麼,未來的科學家需要有什麼成就,才可以媲美愛因斯坦或者牛頓?「科學方法論」,在伽利略之後,牛頓的實驗和研究方法為科學的發展指出了明路,從物理學的領域上來看,經典力學對全世界的影響力很大,,他和伽利略一樣被人們稱為「現代物理學之父」,很多人認為牛頓是物理學的指路明燈,以至於後來的科學家不願意打破他的理論去提出新的觀點,直到愛因斯坦的研究問世,經典力學的物理學大廈才被重建。
  • 人類對真理的探求永遠是從已知到未知,從推理到實驗
    通過比薩斜塔思維實驗,他證偽了亞里斯多德的落體觀念,更重要的是引入了科學推理和實驗,為物理學的發展指出了方向。一六八七年,他發表了自然哲學的數學原理,總結了近代天體和地面力學的成就,並提出了力學的三大定律和萬有引力定律。此書一發表便在當時引起了極大的轟動。這標誌著經典力學已經成為一個完整的理論體系,並開始不斷走向成熟。一八三一年,人類歷史上發生了一件永遠都值得被銘記的事情。物理學家法拉第在這一年發現了電磁感應理論。
  • 經受住了質疑的科學知識,無疑更加接近於真理
    經受住了質疑的科學知識,無疑更加接近於真理 來源:科技日報時間:2020-11-24 08:07:47 不僅如此,多位科學家也從測量精度、存在位置以及結論等方面對最初的研究提出質疑,讓整個事情逐漸變得撲朔迷離。在人們的印象中,科學向來都是和正確畫等號的,科學家的結論向來都是可信度極高的。但其實,作為科技「無人區」的拓荒者,面對茫茫的未知世界和各種高度複雜的軟硬體工具,科學家反而是一群特別容易「犯錯」的人。