相对论刚提出时,号称全球能完全理解的人不超过十人,现在却成为理工科必修课程,是我们智商提高了吗?

何心蕊

一个理论刚刚被提出来的时候,由于大家的信息有限,能够完全理解这个理论是有困难的。

比如相对论刚刚提出来的时候,可以说只有爱因斯坦一个人理解相对论,其他科学家,即便如普朗克、马赫、彭加莱等那么伟大也没有完全理解这个理论的意义。

今天我们对相对论的理解,除了爱因斯坦的工作,还包括后续的一系列实验及理论工作,这些都在帮助我们深化对相对论的理解。

发现红移的哈勃。

比如哈勃红移说明宇宙在扩大,这对我们理解宇宙是很有帮助的,而研究宇宙学必须用到广义相对论。那么自发现哈勃红移以来我们对宇宙的研究就都对我们理解相对论有帮助。

这样的例子,我们还可以举很多很多。在物理学里面,只要是后来证明是对的理论,甭管多难,学起来都是很容易的。但如果要你第一个构建出一个理论,哪怕像玻尔模型那么简单,换你回到上世纪初你也很难猜出来。

因为你作为局中人,只看到棋行一半的局面,决定下一个子往哪里落,是很难的,甚至当我们走完正确的一手之后,我们有可能还是不确认自己是否下错了。

下一半和下完对棋局下判断能一样吗?

但如果一盘棋已经下完(类比理论已经牢固建立),我们看着整盘棋评点哪一手是关键总是容易的。

当然,反过来说正是因为我们占有更多信息,看到更多棋局,我们今天对相对论的理解很可能已经超过了爱因斯坦呢。


物理思维

首先需要说明一点,题主的假设是完全错误的。在当时确实不到10个人可以理解相对论。但是,即使到今天,能够完全理解相对论的仍然不多。具体多少不知道。但是可以肯定的是,普通理工科的本科,硕士生是几乎不可能理解相对论的。能够理解相对论的也主要是纯物理专业的硕士以上水平。而且还只是小部分优秀学霸级别的人物。

所谓理工科必修课,那只不过是狭义相对论,进到了普通物理(又称大学物理)的必修教材。狭义相对论和广义相对论的难度完全不是一个重量级。当年只有不到10个人可以理解相对论,那是特指的

广义相对论,而绝对不是狭义相对论。

狭义相对论是在1905年提出来的。刚提出不久,多数物理学家就已经可以理解了。可以说,在当时那个年代,即使爱因斯坦不发明狭义相对论,其他物理学家也会马上提出来。那时候,以太不存在,光速不变,洛伦兹变换,这些东西已经得到很多人的认可。狭义相对论已经呼之欲出了。狭义相对论公布后,很多物理学家表示了质疑。但是这些质疑者基本上都是可以理解狭义相对论的。理解和相信是两回事。比如说,有人认为从静止开始加速的前多少秒之内,人可以跑过汽车。这句话绝大多数人都可以彻底理解是什么意思。但不代表所有人都相信,除非有实验证明。狭义相对论也是,当时并没有实验可以证明狭义相对论是正确的。

总之,当年只要是相关领域的物理学家都是可以完全理解狭义相对论的,包括所有的假设,所有的数学推导,所有的思想实验。“物理学家”这四个字可不是吹的。也包括其他的物理专业的教授,学者,在校学生。反正,远远不止10个人。

广义相对论是在狭义相对论之后10年提出来的。10年,可不短!刚提出不久,世界上能彻底搞清楚广义相对论到底讲的是什么的,确实不到10个人。就连最杰出的理论物理学家都不懂。这与狭义相对论就形成了鲜明的对比。因为广义相对论涉及到的理论基础太复杂了,什么电动力学、黎曼几何、微分几何、张量分析。一听名字都头大。最要命的,有些赖以生存的数学理论竟然是刚发明出来的。甚至它们就是为广义相对论而生的。这些新东西,没有个三五个月(指高智商的物理学家),根本不可能消化的掉,异常的枯燥,抽象。抽象的无以复加,抽象的令人发指。爱因斯坦用了接近10年的时间学数学,最后10年磨一剑,显然不可能在当时马上就被人理解。声称可以理解的,那一定是当年爱因斯坦的合作者或从事的类似的研究。

重申一下,广义相对论能理解的只有3人或不到10人,那是特指广义相对论刚问世不久。而在其问世10年20年后,可以看懂广义的就远远不止这个数了,保守估计也至少有1000人。

看看看狭义相对论与广义相对的区别。狭义相对论仅仅需要高中的数学基础,最多加一点高等数学上册的部分知识,即使是闵可夫斯基几何,也并不难。而广义相对论刚也说了,那就难多了,一个普通理工专业,光是补数学知识,都得要个三五年(指普通智商,高智商例外)。

总而言之,没有任何迹象表明现代人的智商高于100年前的人。现代大学生能理解狭义相对论,当年的学者也可以。当年多数人不懂广义相对论,放到今天,同样多数人不懂。即使穿越到100年前,我们在相对论的理解上,也占不到优势。我们仅有的就是多知道几个相对论的有理证据而已。仅此而已!


犍为真人

这个问题问的好。


我认为这个问题的核心在于两个方面:“探索”和“学习”

探索

什么是探索?接着题主提的相对论去说,就是在理论出现之前,爱因斯坦为理论做的一切事情。从一个或者几个现象或实验出发,凭借着物理数学基础以及自身对世界对物理的理解,通过数学手段表现出来。

虽然相对论现在大学本科就能学到。但是学到和探索是两码事。

他们当中绝大多数,能力还远未能够达到独立创立出一个理论的程度(就好比让他们在不知相对论的情况下,回到20世纪初始,他们能创造出相对论的概率有多大呢?)就更不要谈如今的现代物理学了,个人是很难做的出跨世纪的理论。

学习

这还有分两点:被动接受和主动求知

①被动接受:这一点可能不单单针对物理,应该是针对绝大部分的学科,学生的学习,几乎大部分都是为了考试或者应付。

那么试问,如果一个学生可以把相对论的题目做的非常熟练,是不是就代表他懂了呢?客观来说:好像是真的懂了,不然那么多五花缭乱的题目,也做不出来。

但是有一点要考虑到,科学家在研究一个理论的时候,是为了让这些理论去当做学生的考题吗?

可能一个理论的某个点,科学家当时是花了很久才提出来的,结果到了教课书上就被直接一说,学生就直接一记,到时候考试直接用好了,不用考虑那么多。

问题就出来了,被动接受就代表:更善于死用,难以创新。

②主动求知:在这个层面上,这些学生是比较好的,因为他们有兴趣有动力。对于理论的理解会求根问底,可能会将书本上没有提到的,都能自己学会。


一个比方,拿引力波来说,可能书本上没有提到。但是这些学生在学习并了解时空弯曲的概念后,可能就会想,因为天体在运动,那么会时空会不会想湖面那样,有了弯曲之后还能波动呢?因为能弯曲说明就不像刚体,能恢复那也不是柔体,那是不是和弹性体类似呢?那么这样的话,这个波动就应该有个速度?那么速度是多少呢?等等。。。

如果一个学生可能这样的去思考去问,如果再有一些天赋,那就很出彩了。意味他在朝着探索的方向前行。


赛先生科普

我对相对论的历史了解不多,只是道听途说的知道一些,不对的地方请大家批评指正。据说,与爱因斯坦同时代的许多科学家,都不完全赞同相对论,例如,发现洛伦兹变换关系式的洛伦兹,他把MM试验解释为运动物体长度的绝对收缩,但是却是相对于以太的收缩。相对论提出后,洛伦兹并不完全认同,仍坚持他原来的观点。进行MM试验的物理学家迈克儿逊,也不认同相对论对他的试验的解释。爱因斯坦说,他的广义相对论中的等效原理,是受马赫思想的启发产生的(我看不出这二者之间有何关联),但马赫却不认可相对论。数学家兼物理学家彭加勒,也曾提出了与狭义相对论非常相近的观点,但却不同意爱因斯坦的广义相对论,他认为,我们所在的宇宙中,几何究竟是何种几何,完全是我们人为约定的。

这么多著名的科学家,并不是出于政治上原因(反犹),不完全认同相对论,相对论也没有获得诺奖,说明相对论中应该有一些值得进一步商榷的地方。

当时,有一位著名的哲学家,好像是柏格森,曾与爱因斯坦进行过一次公开的、面对面的辩论,我这里想通过关于这次辩论的简单介绍,来讨论一下狭义相对论中存在的问题。辩论的焦点是同时性问题,这位哲学家,试图用他的哲学思想,来否定同时的相对性,认为两个事件是不是同时,是绝对的。我认为,在这个问题上,辩论的双方都有道理,但是,他们强调的重点却是不同的,而且,从某种意义上讲,爱因斯坦所强调的时间的相对性,不如哲学家所强调的时间的绝对性重要。相对性和绝对性,其出发点或前提条件是不同的,相对性是指,在不同的参照系中,时空的测量结果是不同的,但是,在唯一的一个参照系内部,时空的测量结果,却是唯一的,或者说是绝对的,两个事件是不是同时事件,答案也是唯一的,绝对的。实际上,我们完全可以在唯一的一个参照系内部,不必需要其它参照系,就能对整个宇宙中的所有的物质运动进行完备的测量描述,因此,强调不同参照系之间的相对性,意义并不大。而且,更重要的是,我们所在参照系中的物理规律,是我们所在参照系内部的事情,与其它参照系无关,由其它参照系中的测量结果,由其它参照系与我们所在参照系之间的关系,如相对性原理,洛伦兹变换关系,不能获得我们所在参照系内部的任何一个物理规律,这就如同两人之间有经济上借贷关系,但这个借贷关系,并不能证明其中的某个人有钱或没钱。我认为,狭义相对论,尽管最终结果正确,但讨论的逻辑顺序有点问题,它从两个参照系的关系出发,却获得了我们所在参照系内部的一些物理规律,这不符合逻辑。我们所在参照系内部的物理规律,应该完全基于我们所在参照系内部的物理实验。相反,由我们所在参照系内部的物理规律,可以推断出另一个参照系中的物理规律,及其与我们所在系的关系。

对一个参照系内部的时空的绝对性没有给予足够的重视和说明,并且从两个参照系的关系出发,而不是从我们所在系内部的物理实验出发,来获得一些我们所在系内部的物理规律,可能是许多人不能理解狭义相对论的根本原因。只要把狭义相对论的讨论逻辑稍微调整一下,则狭义相对论的讨论结果,就仍然是合理的。

广义相对论的问题,主要在时空弯曲的说法上。我同意彭加勒的观点,我们所在参照系中的几何,究竟是何种几何,完全取决于我们对时间和空间的测量标准,即标准直尺和标准时钟的人为规定。详细讨论可参见“爱思想”网站上的我的文章《伽利略的脉搏》。


董加耕




沈大哥

光速不变是相对论的核心思想,光速是速度中一种,什么叫速度,速度是单位时间经过的距离,例如火车1小时行驶50公里,当时间过一小时,火车由原点移动到50公里距离处。写成式子,火车速度50公里x1小时=50公里/小时。这里使用的是公元日历时间。 光速可表示: 1、当时间还没有加入,即时间为零。式子光速x0时间=0光速/0时间。 2、当时间用1秒作单位时间,式子光速x1秒=光速/秒。 3、当时间用1年作单位时间,式子光速x1年=光速/年。 ⋯⋯。 为认识时间与速度的关系,写出几个式子:在式子中用1小时作单位时间,1、飞机速度x1小时=飞机速度/1小时。2、火车速度x1小时=火车速度/1小时。3、汽车速度x1小时=汽车速度/1小时。4、自行车速度x1小时=自行车速度/1小时。5、人行走速度x1小时=人行走速度/1小时。由以上5式可以看出,单位时间1小时是共有的,核心的,稳定的。是属于本质的东西,而速度是多变的,表面的,属于现象的东西。单位时间没有发生变化,而速度不断变化。 我们再看单一交通工具速度的变化,例如火车:速度10公里x1小时,速度20公里x1小时,速度30公里x1小时,速度40公里x1小时,速度50公里x1小时,⋯⋯,速度一直在加快,单位时间仍然不变。 光速不变就是将现像的速度作为核心,将不变的时间核心变成可变的现像,是与客观事实存在不符的学说。

如果有速度不变这件事,火车的行驶不用烧煤,用电。即速度与动力有关联,我们就可以看到太阳光与地球的关系,如果光速不变,也可以认为其动力能量不变,在地球上有四季存在,有热带,温带,北极,南极,不同的气候,但这些不同的气候都是由同一光源太阳的作用下形成,其发生都与太阳的位置有关,太阳光与地球远近,直射,斜射,都影响着地球的温度,春,夏,秋,冬,在地球上温度的变化,这些变化都与光在地球上的作用有关,光速不变那么太阳与地球的位置改变,也不会使地球上有四季的发生,这显然与客观事实不合。说明光远,近距离产生的能量不同,依据火车动能与速度的关系,速度也不同,有文章说夏天只要是太阳光直射,也说明太阳光直射与斜射的不同,这些都与力学的原理一样,力的作用点,距离,方向的不同。产生力的作用也不同。


717wang

首先我们要清楚的是相对论是基于光速不变性原理的基础上的。无论过去还是现在大家质疑的都不是相对论,而是光速不变性。

爱因斯坦通过迈克尔逊.莫雷实验推论的光速不变性。这个实验原本是想用来证明以太风的存在。后来发现实验失败的。其实从现在来理解,爱因斯坦的推论依然有让人难以认同的地方。因为这个实验可以用经典惯性定律解释。


陀思妥耶夫老斯基

狭义相对论并不高深,即使是在当时。即便爱因斯坦不提出,也会有别人提出,因为当时物理学界已经发展到了那样的爆发的关口。真正艰深的是广义相对论,所谓全球理解不超过十个人的应该是指这个。即便是现在,能充分理解广义相对论的也屈指可数。爱因斯坦的天才体现在广义相对论而不是狭义相对论,因为如果没有他,可能不会有别人能提出广义相对论。


seeyung

题主自己都把答案说出来了,却还在问别人。

当年叫理解,现在叫必修。

明白区别了么?

什么是理解?是对未知的仅凭自己的力量,甚至少量的已知信息,来理解大多数人不理解的东西。

九九乘法表你会用理解这个词么?不会。因为你只是背过了(必修)。

而相对论之于今天,你压根不需要仅凭自己的力量,甚至少量信息,因为从你有自然常识起,就已经被灌输了相对论的相关概念,由此在你心中至少有这么几个与相对论刚出世时不一样的地方:

第一,普通凡人的质疑变少。这意味着你学习的过程中不会被杂念干扰而只去学习如何用它,基本不会去管他是不是对的。

第二,不懂装懂。从众心理会让是凡人的你觉得自己不懂,或者不说几句相对论,就不好意思跟人打招呼,于是这世界上看起来懂相对论,以及自以为懂了相对论的人虚高。

第三,各大媒体和信息传播者,也会义务帮忙大众理解。

在这之下,一个人只要是普通智商,都能说两句相对论了。这只不过是个客观规律而已。

这就是理解和必修的最大区别。

说到这里可能有人会说,呵呵,难道相对论的今天只是是否必修的区别么?这么狭隘?

是,也不是。

我们必须认清三个客观存在的凡人事实,或者叫客观规律。

第一,懒是凡人的基本天性。

第二,自我实现是凡人的内心诉求。

第三,结合第一第二点,对于高深莫测的东西,如果一旦形成潮流,凡人会为了第二点(自我实现),而结合第一点(懒),会做一种常见行为:人云亦云的快速学习。

相对论今天的和当年的差别,恰恰是在其发展过程中满足了这三点凡人的诉求。

首先,当年相对论刚出来时,只是个假说,懂不懂他,既没有社会价值,也没有阶层价值,除了个别爱好者,是没有任何其他价值的,换句话说,由于当时只是一种假说,追捧这个学说,还有可能被其他凡人笑话,所以从自身利益来说,这样做的可能性也不大。

其次,随后因为相对论陆续被证明,这个高深莫测的理论假说,开始成为正确的,接近真理的存在,甚至在科技届大方异彩,这样一来,传播他的风险降低,收益变高,无形之中增加了传播价值。

再到今天,各种科幻,科学等宣传。以及大学里将其树立成真理一般,大大满足了凡人追捧理论的基本要点:高深莫测的理论,但是有大量的学术著作,小道杂文做备注,您懒得学习,没关系。有速成版,只要你知道这些就能和别人聊相对论,基本等于5分钟看懂十本世界名著一类的作品。如此一来,学习成本既不高,收益还不错,干嘛不学?

所谓今天和当年的区别,并非相对论变了,也不是人们的智商提高了,只是相对论今天的地位,满足了凡人世界一个基本规律——利益驱动论。

与之相反,但是也有冒头苗头的,还有一个理论——量子理论。

今天的量子理论,恰恰走了一半相对论当年走过的路,在学术界已经多数承认,但其必修程度还不够,在凡人届还没有满足学习成本低,炫耀收益高(因为你跟人家炫耀量子理论,大半部分会把你当神棍,剩下的一大部分会听不懂把你当书呆子),媒体以及泛娱乐届也还没有见风使舵的转向这部分,所以量子理论还只是一小部分人们的兴趣而已。

不过如果在我们有生之年量子理论继续发展,或许会有今天相对论在凡人届的地位:会的人有人仰慕,不会的人不懂装懂。

到那时,如果再有人问你为什么会有这个变化,请不要仅仅从量子理论的发展历程出发去探讨,而稍微从普通人性在群体社会中的客观规律:利益驱动论去看看,或许会有不一样的视角。

顺便说一句,我一直说凡人凡人的,我也是凡人,没有大神的本事,所以不存在看不起谁,诋毁谁的意思。


沐雨纵横众神聊斋

首先,我不认为时光会倒流,能穿越回过去。假如能回到过去,现在的理工科优等生稍加深造当然可以成为科技人才,称家当然还得靠自身努力。智商和体质现代人当然会有所提高,虽然仅间隔百年,显尔易见,不用多说。尤其是识别理解和判断能力上。


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