前面的文章我多次講解過愛因斯坦的相對論,但是愛因斯坦作為一個普通家庭的孩子,為啥能夠給在年輕的時候做出如此卓越的科學成就,這一點不禁讓無數科學家感到好奇,今天我就針對這個問題來和大家談談。
首先你還是需要了解愛因斯坦所處年代的物理學發展情況,當時是牛頓力學無所不能的時代,所以有科學家直接斷言:牛頓力學就是這個宇宙力學的終極理論。因為當時牛頓力學的確是把99%的問題都解決了(注意:當時還沒有研究到微觀領域,所以對微觀世界的研究還沒有進展)。
在這樣一個背景下,按道理來說,後人再努力也無法做出突破性的物理成果,因為牛頓力學相當於給物理學大廈打了一個穩固的地基,後人只能在地基上面做一些修補工作。但是當時有個問題一直沒解決,那就是光速問題。
按照經典的伽利略變換,速度這個物理量是可以疊加的,比如一列火車以速度4m/s往左走,此時車裡有個人也往左跑在車裡計算出來的速度是1m/s,那麼地面上看車裡面的人速度肯定就是4+1=5m/s。也就是說速度是可以直接相加的。
但是隨著人們的測速儀器越來越先進,人們終於可以精確的去測量光的速度,這一測量不打緊,居然發現光速相對於任意參考系速度都是固定值。這是什麼意思呢?如果還是有一列火車往前走,如果車裡面有個東西在跑,速度的確是可以簡單加起來。但是車裡面跑的東西不能是光,如果是光的話,無論車裡面看光速度還是地面上看光速度都是C不變。這也就意味著說光速是不需要任何參考系永遠都是C不變。
這與我們的直覺非常違背,速度這個物理量應該是相對的才對,換了一個參考系原來處於高速運動的物體也可能速度變為0,這是再正常不過的了,也就是說速度本身就是可變的,看你選參考系是啥速度就是啥,但是光例外。
為啥光例外,當時無人能解釋。所以大家明白了沒?其實「光速不變」並不是某個科學家用某種理論推導出來的結論,而是大量人用不同的實驗方法和原理,採用不同的儀器測量出來的。雖然我們理論告訴大家光速應該是可以變的,取決於選的參考系。但是實驗卻打臉理論了,實驗告訴大家光速不依賴任何參考系且永遠固定為C。
面對這樣的問題,一般的科學家可能畢生都去研究光為啥不變,去尋找各種理論來解釋這個問題。但是愛因斯坦卻不一樣,愛因斯坦認為既然實驗說光速不變,那我就姑且把這個當做真理,看看往後推理能得出啥結論。結果一推理發現一個驚人的秘密:原來我們的時間和空間居然也是相對的,世界上沒有絕對的1秒,也沒有絕對的1米,相同的物理過程在某個參考系下是1秒,換了一個參考系也許是1年,同樣的道理,相同的棍子在某個參考系下是1米,換了一個參考系也許是0.01米。
所以愛因斯坦之所以能做出如此重大的成就,最主要原因就是他直接以實驗的結論作為真理,去挑戰了人類幾年前的直覺和常識。所以大家一定要明白愛因斯坦當時的思路,其實是直接把實驗結果當真理,然後往下推理,得出一個結論,儘管這個結論與直覺違背,但是相信這個結論,看看能做出啥,所以才發現了狹義相對論。
這種科研的思路其實在愛因斯坦之前尚未有人做過,以前的人都是先猜想某個理論,然後再去做實驗來驗證這個理論,不斷去修復完善這個理論,也就是先猜想理論後實驗,而愛因斯坦則是直接以實驗的結果為前提,往下推理出一個理論來,相當於是反其道而行之。這種打破常規的科研思路,敢於挑戰人類直覺的智慧,才是愛因斯坦做出偉大成就的法寶。我是小彭來給您解惑,如果喜歡文章可關注。