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随着科技的发展 相对论和量子力学会被推翻吗?

时间:2016-07-15

但不知道你想过没有,地心说作为古希腊最大的学术成就,如果它是伪科学,那为什么还会有人说,现代科学是起源于古希腊的?这难道不是相互矛盾了吗?曾经

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地心说是科学吗?

一直以来,许多人都有一个误区,那就是地心说是伪科学。但不知道你想过没有,地心说作为古希腊最大的学术成就,如果它是伪科学,那为什么还会有人说,现代科学是起源于古希腊的?这难道不是相互矛盾了吗?

曾经有人问爱因斯坦,为什么科学是起源于古希腊,而不是中国?

爱因斯坦的回信是这么说的,他认为科学发展有两个基石,其中之一就是古希腊哲学家发明的形式逻辑体系,这一套的精髓尽在欧几里得几何学之中,也是如今我们初高中上学时,学到的几何学知识;另一个就是文艺复兴时期逐渐发展起来的以系统的实验找出可能存在的因果关系。

爱因斯坦还补充道,他认为中国古代的先哲没有走上这一条并不需要惊奇。

其实爱因斯坦的这段话也代表着主流科学界的主流看法。我们也没有必要纠结科学为什么没有起源于中国。毕竟,古代文明古国如此繁多,但仅仅只有古希腊发展而来,这个概率本身就是极其低的。

如果有人去翻一番托勒密的《至大论》(也就是地心说),然后再翻一番哥白尼的《天球运行论》(日心说),就会发现两者非常相似,都有详尽的几何学推导,运用到的其实就是形式逻辑的那一套,并且两者都在尽可能地和现实观测进行拟合。

客观地说,哥白尼刚提出日心说时,其实并没有引起什么关注。原因很简单,哥白尼的日心说并没有比地心说准。它们的精准度其实是差不多的,如果日心说能被算作为科学,那为什么地心说不算呢?

所以,这里就要引出一个很重要的观念,那就是是否是科学并没有个明确的边界。日心说想要取代地心说,需要的是“更准”。这一点一直到第谷、伽利略和开普勒的努力之后,才真正地实现了。但是,不知道你发现没有?其实我们也很少去学所谓的“日心说”理论。

兼容而非否定

这其实是因为牛顿的出现,他提出的万有引力定律,直接就解释了天体运动的规律其实和在地球表面的运动规律是一样的。而当时的人们发现,日心说和地心说其实是一回事,说白了就是选的参考系不同罢了。

而且牛顿的理论以及极其准确,准确到可以直接预测到一些天体的存在,即使到现在,大多数的航天项目还依靠的是牛顿力学,常常几年的星际旅行,到达预定地点与计划仅仅相差1,2秒。这样准确度最起码是够人类在太阳系内生活了。这也是为什么牛顿在他的时代就几乎要封神的原因。

从牛顿开始,科学的发展不再是纯粹地比较谁的理论更准,而更多的要求,那就是还需要兼容旧理论。为什么这么说呢?

我们都知道,经典物理学到了近现代出现了危机,其实这个危机都和“光”有关。而危机直接引发了相对论和量子力学的诞生。这两个理论几乎就集中在上世纪的前三十年,由那一代的科学家奠定。

但你发现没有?

明明我们拥有了量子力学和相对论,但我们还在使用牛顿力学。尤其是初高中生,甚至是包括大学本科生。现在的工程技术领域所使用的也还是牛顿力学,为什么大家不去用更先进的量子力学和相对论呢?

实际上,我们就发现,即便我们都在各个领域去用相对论和量子力学,这个结果也不会改变。原因其实就在尺度。

牛顿力学所适用的范围其实是宏观低速状态下的尺度,几乎在原子级都还是很精确的。但是牛顿力学到了亚原子级、接近于光速以及引力巨大的尺度下,误差就会变得很大。而量子力学弥补的是亚原子级的误差,相对论更是描述接近于光速和引力巨大的尺度时更近精准。

更让科学家愿意看到的是,量子力学和相对论在宏观低速的尺度下是兼容了牛顿力学的,或者我们可以说,牛顿力学是量子力学和相对论在宏观低速下的近似解。它们在宏观低速下得到的结果的差异在小数点后十多位才能找到。所以,即便是我们在所有的领域都去使用量子力学或者相对论,我们也不会得到差异太大的结果,而且常常会把这微乎其微的差异忽略掉,毕竟大多数仪器的误差都达不到这个精度。

因此,从牛顿力学开始,科学家就要求新的理论需要在旧理论的尺度下兼容旧的理论。因为如今理论已经完美地拟合现实了,如果新理论和旧理论是冲突的,那说明新理论是有缺陷的。

我们常常看到很多人号称推翻了相对论或者量子力学,其实这些人并不懂科学。因为这些理论和现实完美拟合,因此无论是否定牛顿力学、相对论还是量子力学,都符合观测事实。当然,除非是几百年来,科学家眼睛都瞎了?但我们也应该知道这根本是不可能发生的事情。

因此,未来的更先进的理论只会在更大尺度上或者更小的尺度上对旧理论进行兼容,而不是推翻旧有的理论。所以,相对论和量子力学并不会被推翻。

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