牛頓如果穿越到現在,能看懂相對論和量子力學嗎?

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牛頓是有史以來最偉大的科學家,幾乎以一己之力建立了經典力學,他還對光學有開創性的研究。在數學方面牛頓獨立發明了微積分,並用他發明的工具解決物理問題。

有人經常編一些段子,設計天堂裡的物理學家在一起的情景,那些段子往往以笑話為主。如果牛頓真的能夠穿越到現在,我想科學界的人士一定會將牛頓團團圍住,並將相對論和量子力學呈現給牛頓,聽一聽他的高見。畢竟相對論和量子力學都撼動了牛頓建立的經典力學大廈。

牛頓要看懂相對論和量子力學,必須先學會電磁理論,學會麥克斯韋方程組。這對牛頓來說並不是什麼困難的事情。當牛頓再將視線移到現代物理學的兩大基礎相對論和量子力學上,他能否接受這兩座大廈還真的需要打一個問號。

在相對論和量子力學的建立了過程中,都有一些偉大的人物對新理論表達了自己的不滿。普朗克最早給出了量子的概念,但是他自己都不敢相信,在給出量子概念後的幾年裡他還試圖從經典物理的角度去解釋黑體輻射問題。愛因斯坦那麼偉大的科學家,一直對量子力學不滿,動不動就給量子力學制造麻煩。愛因斯坦和波爾多斯基以及羅森共同提出的EPR佯謬很大程度上影響了量子力學的發展,愛因斯坦和玻爾之間的爭論直到今日也並沒有得到徹底解決。

愛因斯坦建立了相對論。在他建立相對論之前,有人已經摸到了狹義相對論。狹義相對論裡的變換不叫愛因斯坦變換而是叫洛倫茲變換,是由於洛倫茲最早給出了變換表達式。洛倫茲是一位德高望重的科學家,並且已經摸到了相對論的大門,可相對論的大門卻不是由洛倫茲打開的。洛倫茲輸給了愛因斯坦是因為他比愛因斯坦多了一些保守,愛因斯坦比他要大膽。

偉大的科學家可以看得更遠,有時候他們的偉大卻容易束縛他們的思想,使得他們在變革之前不夠大膽激進。牛頓這位經典力學的締造者,在首次面對撼動經典力學大廈的相對論和量子力學的時候,他很可能會排斥,也有可能能夠像愛因斯坦不滿量子力學那樣對相對論和量子力學也表達出不滿。畢竟廣義相對論和量子力學還沒有協調好,以牛頓的偉大視角,他也有可能給出一個新的佯謬,給出一個新的思想實驗,讓物理學家再忙乎幾十年或者上百年。

牛頓畢竟是偉大的科學家,他懂得科學的方法,他精通理論和實驗。他會明白不論是相對論還是量子力學都得到了實驗的精確檢驗,而在那些實驗中自己的理論卻是失效的。他可能不會完全接受相對論和量子力學,但他會明白自己的理論在高速和強引力區域已經不再成立。


刁博


我們地球如果成為第一行星的位置地心內能量物質需要添加,在北緯七緯度°出氣筒附近應該有通往地心洞的斜走通道尋找一下。五行星2號星球成為第三行星的位置地心洞內能量物質也需要添加,也需要在五行星2號星球北緯七緯度線附近尋找通往地心洞的斜走通道。八行星.九行星地心洞內能量物質不用動位置也不用動,但必須核對量需要添加時必須添加能量物質,七個行星地心洞裡的能量物質都必須按不同的位置添加或減少。


士科856


牛頓穿越到現在也許會說:相對論和量子力學在數學計算上是對的,但物理解釋卻是完全錯了,你們怎麼就看不出來!空間並不是無呀,若是無怎麼能存在各種場等現象,實際上所有粒子的運動歸根結底不都是通過空間推動的嗎?若空間是無,沒有實體,怎麼會產出力去推粒子呢?沒有實體,怎麼能彎曲產生萬有引力現象呢?還是佛說的對呀:色不異空,空不異色;色即是空,空即是色。諸法空相。


聞心禪社


牛頓萬有引力描述的是天體在圓和橢圓運動下的物理表現,量子力學描述的是物質螺旋運動下的一些物理表,它們在細節上儘管表現不同,究其本質,宏觀和微觀物質的在物理原理上,是沒有本質區別的。天文學家觀測到銀河系層次具有螺旋結構和螺旋運動的星系,自轉快到足以將恆星們甩出星系外,然而卻沒有恆星被拋出,並且星系盤中心和外圍的恆星,都能以同樣高的速度運轉,這與太陽系這樣的行星系裡,靠近主星的行星公轉快,離主星(太陽)越遠的行星公轉就越慢,不一樣,於是,科學家便猜測是不是有暗物質、暗能量作用於銀河系級別的星系,使恆星們具有那樣高的速度。以上情況從本質上講,銀河系和太陽系兩個層次的星系,原本都是螺旋運動下的螺旋結構,只是由於太陽系層次的恆星系裡的行星們,清空了各自運行軌道上的星雲分子團塊彌散物質,人們根本看不出太陽系的扁平螺旋結構,行星們的軌道被人們看成了同心圓(或橢圓),而實質行星們都如水星一樣,仍有周期迴歸的螺旋進動!例如,地球繞太陽公轉一週為一年,也是它作螺旋運動的一個週期,下一年的下一個週期,因螺旋進動,如水星一樣,並沒有走前一年相同的公轉軌道,這一點,從地軸指向北極點有2650萬年的週期變化可知。月球有遠離地球現象,同樣只是螺旋進動,若干年後,又會開始迴歸,根本就不會逃離地球。星球表面上觀看在作圓或橢圓運動,實則是螺旋運動,人所看到的行星公轉週期,就是螺旋的一個進動週期。恆星系裡星雲彌散物質被清空,星體間力的作用符合牛頓力學,而銀河系級別的星系,裡面仍有很多中性氫和星雲彌散物質,總體上仍是初始星雲的旋渦結構,也保持著星系整體的螺旋運動,這種螺旋運動中心和邊緣的物質天體,是同步運動的,這是它與恆星系裡的行星們的運動有所不同的地方,相信牛頓若穿越回來,憑他的天才頭腦,一定會看出這個不同的原因,同步運動和較差運動,就是這上下兩層次星系,不能用牛頓同樣的力學原理解釋的原因。其實,普朗克的量子,就是螺旋一個週期所貯存的能量份子,量子是由物質螺旋結構的週期性所決定的,普朗克的發現的確有劃時代意義,他大可不必為自己的發現,與牛頓經典力學有不同而糾結,他們所指的都是螺旋物質的本質屬性,是同一問題以不同觀察角度產生的,是微觀與宏觀上即有共性,又各有不同外在表現而已。


長眉1958


當然能看懂。

因為牛頓和愛因斯坦以及普朗克、波爾等人,用的是同一個物理學研究「範式(Paradigm)」,思維模式完全相同。

區別僅僅在於觀測技術進步,他們能觀測到牛頓觀測不到的物理現象。

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「範式(Paradigm)」是美國科學哲學家托馬斯·塞繆爾·庫恩(Thomas Samuel Kuhn)在他的著作《科學革命的結構》(The Structure of Scientific Revolutions)中提出的一個概念:


在科學哲學這個領域,托馬斯·塞繆爾·庫恩的「範式論」和卡爾波普的「證偽說」齊名。

「範式」可以理解為「科學共同體」共同認可並遵循的一系列基本假設、研究方法、標準...等等,「科學革命」其實也就是「範式轉移(Paradigm shift)」。

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今天,物理學自所遵循的「範式(Paradigm)」,正是從伽利略開始萌芽,到牛頓完善的。

牛頓正是物理學「範式」的奠基人。

所以,今天物理學不管什麼理論,憑牛頓的天才和智商,稍微接受一下訓練就能看懂。

用愛因斯坦的話來說,科學建立在兩大基礎之上:

  • 古希臘哲學家發明形式邏輯體系。
  • 系統的實驗找出因果關係(文藝復興時期)。

第一個基礎也就是「公理體系」,所用到是「演繹法」,從公理(第一原理)進行邏輯推導,將不明確的結果推導出來,也即:從一般到個別。

第二個基礎也就是「實驗驗證」,所用到是「歸納法」,尋找因果關係,確立公理(第一原理)。也即:從個別到一般。

古希臘人發明了演繹式數學(畢達哥拉斯)、歐式幾何(歐幾里得)這樣的公理體系,但是,他們並沒有做實驗的傳統,都是坐而論道。

從伽利略開始,開始做實驗驗證。

牛頓在《自然哲學的數學原理》進一步的將二者結合,他只有幾個簡單自明的第一原理,也即「牛頓三定律」和「萬有引力定律」,就構建起經典力學的大廈,解釋從蘋果落地到天體的運動。

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這個「範式」從牛頓到今天一直都沒有變化。

我想稍微懂點物理學的都應該知道,【經典力學】和【相對論】的區別在於「時空觀」,前者是「絕對時空觀」,後者是「相對時空觀」。

相對論的第一原理的「光速不變(狹義)」、【慣性質量和引力質量等價(廣義)】,量子力學的第一原理是「不確定原理」.....等。

然後,在這幾個原理上構建公里體系,進行邏輯推導。比如:狹義相對論能導出「鐘慢尺縮」。

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綜上所述,不管是經典力學,還是相對論或者量子力學,他們都是遵循共同的研究範式得到的物理學理論。

牛頓是這個範式的創立者,他肯定能看懂。不過可能要補一下麥克斯韋的電動力學的課程,

相對論、量子力學的誕生,僅僅是因為實驗和測量技術的提高,拓展新的研究領域。

比如:牛頓時代還不能精確的測量光速和亞原子粒子的路徑。

精確的測量光速的【MM 實驗】,基於光的波動說,公轉地球上不同方向的兩束光,如果速度不同、相同就會產生不一樣的干涉條紋。

【MM 實驗】需要性能非常好的「分光鏡」將一束光分成兩束光:

其實,尋找引力波也是基於光的波動和干涉原理。

我相信,牛頓如果發現光速是一個常數,他肯定不敢信誓旦旦的提出絕對時空觀。

如果 提出「伽利略變換」的伽利略,能發現光是一個常數,他幾乎就能導出「洛倫茲變換」(狹義相對論方程)。

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一句話:

今天的物理學和牛頓時代的物理學使用相同的研究範式,演繹、歸納相結合的思考的方式完全一樣。

伽利略和牛頓兩人,將人類拉入了「科學時代」,《自然哲學的數學原理》是改變人類命運的思想鉅著。與之媲美的恐怕只有《幾何原本》。

牛頓和後來的科學家的區別僅僅在於:觀測技術的進步,後人能觀測到牛頓觀測不到的物理現象,重新改寫第一原理,從而誕生新的理論。

用在孔子身上的一句話,用在牛頓身上簡直太合適了:

不天生牛頓,萬古如長夜!

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我見到有人說,牛頓無法接受量子力學。

當然能接受!

牛頓肯定能接受「測不準原理」,如果接受「測不準原理」,就等於接受量子力學。

「測不準原理」完全基於觀測,是一個觀測事實,牛頓憑什麼不接受?

科學家對量子力學的困惑大部分來自哲學,太顛覆常識了,比如:薛定諤的那隻既死又活的貓。

愛因斯坦只是認為量子力學不完備,是一個局部理論。並不是說量子力學的核心方程有問題。

科學理論是這樣的:

如果你我遵循同樣的範式,如果你我都觀測一樣的事實。

我使用這個範式,將觀測事實為基礎,以數學抽象化方法建立公理體系,你必須認可,不認可就違反邏輯。

拿相對論來說:

光速不變是一個觀測事實。牛頓必須接受。

但是光速是運動時間和運動空間的一個比值,接受了光速不變就得接受時空是相對的 ,運動越快,時間越慢。洛倫茲變換就是對其數學定量求解方程。

所以,牛頓認可光速不變,他就一樣導出尺短鐘慢。因為這完全是用他提出的方法推到出來的結果。

這就跟如果你承認第五公設——平行線無線延長不相交,你就必須承認三角形內角和等於180度。

你承認小明是老王的外甥,你就必須承認老王是小明的舅舅。


小漢字見大歷史


沒有牛頓的力學基礎,力學三定律,萬有引力的啟發,沒有牛頓絕對時間和空間的鋪墊(雖然與相對時空是不準確的)愛因斯坦也必對牛頓心懷敬佩和無比感激之情,就拿我們來說一開始我們不學牛頓力學,而直接學愛因斯坦相對論,就無從學起,有很多概念,及公式也都是從經典力學如手,逐步的推導出,隨速度增加質增,尺縮,時慢公式及質能方程。所以說牛頓如果和愛因斯坦同時代,他們二人同樣是偉大的物理學家,二人合作也許還有更光輝的成就。


快樂人生168025476


其實相對論和量子力學說你表述的東西並不是很複雜很高級,只是相對來說更具有顛覆性,完全顛覆了我們的傳統認知,其實理論本身並沒有什麼特別滿意理解的地方,只是不太容易接受!

拿狹義相對論舉例子,其實狹義相對論非常簡單,它就是建立在兩個假設的基礎上,這兩個假設就是光速不變原理和相對性原理,有了這兩個原理,只要稍微具備一定的數學知識,你也能推導出狹義相對論,特別是時間膨脹和尺縮效應公式,甚至只要你學過初中數學就能推導出來!

由於狹義相對論是有兩個假設推導出來的,所以說只要你接受這兩個假設,把這兩個假設的意義弄明白(也不難明白),就很容易理解並接受相對論了,而廣義相對論只是把引力加進去了,理解了狹義相對論,廣義相對論就更不在話下了!

而狹義相對論可以說就是在牛頓經典力學的基礎上發現的,只是把牛頓的絕對時空觀換成了相對時空觀,這本身也就沒有什麼特別難理解的地方,就看你接不接受相對時空觀了,接受就很簡單,不接受就很難!

所以說,對於牛頓這樣偉大的科學家來說,理解相對論和量子力學並不難,事實上,人類的智商普遍相差並不大,而理解相對論和量子力學也不需要很高的智商!


宇宙探索


愛因斯坦都未看出這世界是虛擬網絡世界,呵呵呵呵呵呵











我是真理生命道路


可能要花上兩天時間才能看懂。然後再花兩年時間打開量子力學新的大門


時空是幻覺


只要給牛頓足夠時間 一點一點學習 基礎 很快牛頓就能看懂 進度逼普通人快的多


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