狹義相對論成立的前提條件,竟然無法證明?

我們通過前面的幾期文章,詳細談到了狹義相對論的核心思想,同時也通過量化方式給出了長度收縮公式,時間膨脹公式和質速變換公式。但是大家通過理解相對論的發現過程,你是否發現一點:那就是相對論成立的前提條件無法證明!這是怎麼回事呢?

狹義相對論成立的前提條件,竟然無法證明?

首先我們要明白一個道理,物理學是建立在實驗的科學,因為實驗就是一種實踐,實踐後得出的結論通常比較靠譜。但是我們又不能忽略理論的重要性,所以如果能夠做到理論與實驗高度吻合,那麼這個理論就很能站得住腳。那到底是實驗在先,理論在後?還是理論在先,實現在後?

狹義相對論成立的前提條件,竟然無法證明?

其實這個問題有點類似於雞生蛋還是蛋生雞的問題,似乎是無解的。物理學也是這樣,但是人們最開始必須要建立一個基於人類經驗的基礎理論,這個基礎理論也叫:公理,公理本身是無法證明的。舉個例子,比如我們通過經驗發現了A、B、C、D、E五個理論,發現這5個理論通過實驗都是正確的,那這5個理論能否叫公理呢?未必,如果D和E,可以直接由A、B、C通過理論推導出來,那麼D和E就只是普通的定理,而不是公理。當然隨著科學的發展,人類又發現,其實C也可以通過A和B推導出來,那麼C也只能是普通定理了。當人類一直這樣做,慢慢的就會發現,最終剩下的就只有A和B,A和B不能相互推導,那麼A和B就是公理了。所以公理就好像是種子,由這個種子可以長出參天大樹,枝繁葉茂,每一篇葉子都是一個定理,推理過程就是枝幹,由種子可以得出整棵樹。

狹義相對論成立的前提條件,竟然無法證明?

明白了這個道理後,我們再來看狹義相對論,你會發現,它有兩個假設:1協變性(不好理解的朋友,直接理解為不存在以太,物理規律所有慣性系都保持一致即可)2光速不變。

狹義相對論成立的前提條件,竟然無法證明?

其實這兩條,本身就是所謂“公理”了(當然也可以叫公設,因為是做的一種假設),根據這兩條,就可以一直往後推演出狹義相對論的所有內容。比如空間和時間的相對性,“同時性”的破壞,且這兩條公設無法相互推導。大家要明白一點,如果你質疑狹義相對論,那麼你應該質疑的是這兩條公理。如果質疑由公理往後推的過程不正確,不好意思,這個推理過程已經經受住了無數科學家的攻擊且依然被證明是正確的(因為要證明公理是否正確很難,但是要證明公理往後推的過程的正確性,卻容易的多)

狹義相對論成立的前提條件,竟然無法證明?

很多人說狹義相對論未必正確,但是卻壓根沒搞懂狹義相對論到底在講什麼。質疑的方向也沒弄對,去質疑兩條假設經過推論的推理過程和結論。如果說你真的是一個狹義相對論的反對者,那麼你要反對,就要從源頭上去斬草除根,直接質疑這顆大樹的種子,去證明:協變性是錯的,或者光速是變的。我是頭條號《小彭來給您解惑》,如果喜歡我的文章可以關注我,如果對文章有異議,可以留言評論,我會一個一個解答!


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