牛顿如果穿越到现在,能看懂相对论和量子力学吗?
▦◓牛顿如果穿越到现在,能看懂相对论和量子力学吗?
牛顿力学三定力,
万有引力碇基础,
相对论者无相对,
量子力学诞粒子。
简单问题复杂化,
科学其实自然在,
穿越只是凭空想,
相信牛顿能看懂。
谢谢悟空,
邀请问题。
‡➶牛顿如果穿越到现在,能看懂相对论和量子力学吗?
伟大属于平凡的人民,他们功成名就为人类的贡献,我们要知道,谢提问督导!
智慧先天亦后发,
穿越力志付恒心,
量子力学世不凡,
欲望费尽也往然。
⇋☆牛顿如果穿越到现在,能看懂相对论和量子力学吗?
首先,牛顿的智商看懂相对论是绝对没问题的。
其次,我倒是觉得,爱因斯坦如果穿越到现在可能会推翻相对论,因为当时的科技水平只能把一切希望寄托于真空,他连中微子都没听说过,如果他知道有中微子、有暗物质,他完全可能会推翻相对论。
➣Ⓞ牛顿如果穿越到现在,能看懂相对论和量子力学吗?
当然能看懂。
因为牛顿和爱因斯坦以及普朗克、波尔等人,用的是同一个物理学研究「范式(Paradigm)」,思维模式完全相同。
区别仅仅在于观测技术进步,他们能观测到牛顿观测不到的物理现象。
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「范式(Paradigm)」是美国科学哲学家托马斯·塞缪尔·库恩(Thomas Samuel Kuhn)在他的著作《科学革命的结构》(The Structure of Scientific Revolutions)中提出的一个概念:
在科学哲学这个领域,托马斯·塞缪尔·库恩的「范式论」和卡尔波普的「证伪说」齐名。
「范式」可以理解为「科学共同体」共同认可并遵循的一系列基本假设、研究方法、标准...等等,「科学革命」其实也就是「范式转移(Paradigm shift)」。
今天,物理学自所遵循的「范式(Paradigm)」,正是从伽利略开始萌芽,到牛顿完善的。
牛顿正是物理学「范式」的奠基人。
所以,今天物理学不管什么理论,凭牛顿的天才和智商,稍微接受一下训练就能看懂。
用爱因斯坦的话来说,科学建立在两大基础之上:
古希腊哲学家发明形式逻辑体系。系统的实验找出因果关系(文艺复兴时期)。第一个基础也就是「公理体系」,所用到是「演绎法」,从公理(第一原理)进行逻辑推导,将不明确的结果推导出来,也即:从一般到个别。
第二个基础也就是「实验验证」,所用到是「归纳法」,寻找因果关系,确立公理(第一原理)。也即:从个别到一般。
古希腊人发明了演绎式数学(毕达哥拉斯)、欧式几何(欧几里得)这样的公理体系,但是,他们并没有做实验的传统,都是坐而论道。
从伽利略开始,开始做实验验证。
牛顿在《自然哲学的数学原理》进一步的将二者结合,他只有几个简单自明的第一原理,也即「牛顿三定律」和「万有引力定律」,就构建起经典力学的大厦,解释从苹果落地到天体的运动。
这个「范式」从牛顿到今天一直都没有变化。
我想稍微懂点物理学的都应该知道,【经典力学】和【相对论】的区别在于「时空观」,前者是「绝对时空观」,后者是「相对时空观」。
相对论的第一原理的「光速不变(狭义)」、【惯性质量和引力质量等价(广义)】,量子力学的第一原理是「不确定原理」.....等。
然后,在这几个原理上构建公里体系,进行逻辑推导。比如:狭义相对论能导出「钟慢尺缩」。
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综上所述,不管是经典力学,还是相对论或者量子力学,他们都是遵循共同的研究范式得到的物理学理论。
牛顿是这个范式的创立者,他肯定能看懂。不过可能要补一下麦克斯韦的电动力学的课程,
相对论、量子力学的诞生,仅仅是因为实验和测量技术的提高,拓展新的研究领域。
比如:牛顿时代还不能精确的测量光速和亚原子粒子的路径。
精确的测量光速的【MM 实验】,基于光的波动说,公转地球上不同方向的两束光,如果速度不同、相同就会产生不一样的干涉条纹。
【MM 实验】需要性能非常好的「分光镜」将一束光分成两束光:
其实,寻找引力波也是基于光的波动和干涉原理。
我相信,牛顿如果发现光速是一个常数,他肯定不敢信誓旦旦的提出绝对时空观。
如果 提出「伽利略变换」的伽利略,能发现光是一个常数,他几乎就能导出「洛伦兹变换」(狭义相对论方程)。
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一句话:
今天的物理学和牛顿时代的物理学使用相同的研究范式,演绎、归纳相结合的思考的方式完全一样。
伽利略和牛顿两人,将人类拉入了「科学时代」,《自然哲学的数学原理》是改变人类命运的思想巨著。与之媲美的恐怕只有《几何原本》。
牛顿和后来的科学家的区别仅仅在于:观测技术的进步,后人能观测到牛顿观测不到的物理现象,重新改写第一原理,从而诞生新的理论。
用在孔子身上的一句话,用在牛顿身上简直太合适了:
不天生牛顿,万古如长夜!
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我见到有人说,牛顿无法接受量子力学。
当然能接受!
牛顿肯定能接受「测不准原理」,如果接受「测不准原理」,就等于接受量子力学。
「测不准原理」完全基于观测,是一个观测事实,牛顿凭什么不接受?
科学家对量子力学的困惑大部分来自哲学,太颠覆常识了,比如:薛定谔的那只既死又活的猫。
爱因斯坦只是认为量子力学不完备,是一个局部理论。并不是说量子力学的核心方程有问题。
科学理论是这样的:
如果你我遵循同样的范式,如果你我都观测一样的事实。
我使用这个范式,将观测事实为基础,以数学抽象化方法建立公理体系,你必须认可,不认可就违反逻辑。
拿相对论来说:
光速不变是一个观测事实。牛顿必须接受。
但是光速是运动时间和运动空间的一个比值,接受了光速不变就得接受时空是相对的 ,运动越快,时间越慢。洛伦兹变换就是对其数学定量求解方程。
所以,牛顿认可光速不变,他就一样导出尺短钟慢。因为这完全是用他提出的方法推到出来的结果。
这就跟如果你承认第五公设——平行线无线延长不相交,你就必须承认三角形内角和等于180度。
你承认小明是老王的外甥,你就必须承认老王是小明的舅舅。
†▣牛顿如果穿越到现在,能看懂相对论和量子力学吗?
别说看懂了,我认为牛顿理解和接受相对论及量子力学是没问题的。
理由如下:
1.相对论和量子力学并不是那么难理解,普通人都知道在事实面前不能轻易否定科学假设,作为本身就具备科学精神的大科学家,牛顿当然更知道如何科学地对待看似难以理解的新理论。
相对论和量子力学只不过是违背了我们的“直觉”,所以才让人觉得难以接受。但科学是不会照顾你的感受和感情的,只看理论和事实是否相符。自从相对论和量子力学提出这一个世纪以来,并没有过硬的可以推翻这理论的观测事实。相反,基于相对论和量子力学理论而产生的新科技,却实打实地应用在了我们的生活中。所以,光是不懂,是不足以推翻这两座二十世纪最伟大的物理学丰碑的。
牛顿本身就是大科学家,比普通人更具科学精神,当然不会像普通人那样因为自己感觉不舒服或者看不懂就不接受在事实面前无可辩驳的理论。而且,相对论和量子力学的提出,并没有推翻牛顿经典力学,只不过是更加补充完整。牛顿力学可以看成是相对论和量子力学在宏观世界的近似和简化状态。也就是说,新理论的诞生,并不影响牛顿在现代物理学历史上的开山鼻祖地位,也没有动摇他的理论,所以,无论是出于科学家客观的态度,还是个人名利的私心考量,牛顿都没有必要抵触相对论和量子力学。欣然接受新理论,不是更显得他胸怀宽广么?
2.如果具备足够的数理素养,从专业角度阅读相关理论的论述就不会很难。牛顿本身就是数学天才,自然掌握专业的数学工具来阅读和理解相对论及量子力学。
我们普通人不理解相对论和量子力学,一是因为这两种理论描述的东西和我们宏观世界的日常体验大相径庭,感觉匪夷所思,二是因为普通人没有足够的数理素养去阅读和理解专业文献。对结论感到疑惑,对解释的过程又看不懂,自然谈不上信服了。
但牛顿不一样啊,他是专业人士。不但是物理学家,也是数学天才。实际上到了理论物理研究的高精尖领域,没有足够的数学工具还真是不行。所以顶尖的物理学家在工具不够用时甚至会自己发明创造,牛顿就是一个。他创立了微积分,使得理论物理的研究如虎添翼。所以,担心他会看不懂相对论和量子力学的文献?我觉得是多虑了。以他那样的头脑,就算接触到的数学语言和物理概念是他那个年代没有的,他要现学起来也容易得很。掌握之后再去看专业文献,可以说小菜一碟。
3.量子力学这样的理论令人难以接受,还因为涉及到“唯心”的哲学思想。而对于晚年信奉宗教的牛顿来说,要理解和接受这样的思想并不困难。
当然,看得懂和是否同意是两码事。一般来说,看懂了但却不同意的,要么是因为发现了论证过程中的纰漏或错误,要么“我认为你是错的,但我暂时还没有证据反驳你”。针对相对论和量子力学的质疑,始终停留在第二种,也就是从信念上怀疑,但是缺少有力的反驳依据。
爱因斯坦就很想驳倒量子力学的不确定性思想,他说,上帝是不投骰子的。
前面有答主说,牛顿晚年信奉上帝,就很难再保持科学的客观思维了。用这种唯心的观点去看待相对论和量子力学,很可能就会认为它们是错误的。但我觉得这位答主说反了,相对论就不说了,鬼魅一般的量子力学还真给人很“唯心”的感觉。爱因斯坦反对的,也就是这种非决定论的思想。但牛顿不同啊,正因为牛顿晚年信仰宗教,所以他应该很容易理解并接受“上帝会投骰子”的思想。
所以我的观点是,如果牛顿穿越到现在,他会看懂并支持相对论和量子力学。
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