牛顿如果穿越到现在,能看懂相对论和量子力学吗?

寻觅\\错过


牛顿是有史以来最伟大的科学家,几乎以一己之力建立了经典力学,他还对光学有开创性的研究。在数学方面牛顿独立发明了微积分,并用他发明的工具解决物理问题。

有人经常编一些段子,设计天堂里的物理学家在一起的情景,那些段子往往以笑话为主。如果牛顿真的能够穿越到现在,我想科学界的人士一定会将牛顿团团围住,并将相对论和量子力学呈现给牛顿,听一听他的高见。毕竟相对论和量子力学都撼动了牛顿建立的经典力学大厦。

牛顿要看懂相对论和量子力学,必须先学会电磁理论,学会麦克斯韦方程组。这对牛顿来说并不是什么困难的事情。当牛顿再将视线移到现代物理学的两大基础相对论和量子力学上,他能否接受这两座大厦还真的需要打一个问号。

在相对论和量子力学的建立了过程中,都有一些伟大的人物对新理论表达了自己的不满。普朗克最早给出了量子的概念,但是他自己都不敢相信,在给出量子概念后的几年里他还试图从经典物理的角度去解释黑体辐射问题。爱因斯坦那么伟大的科学家,一直对量子力学不满,动不动就给量子力学制造麻烦。爱因斯坦和波尔多斯基以及罗森共同提出的EPR佯谬很大程度上影响了量子力学的发展,爱因斯坦和玻尔之间的争论直到今日也并没有得到彻底解决。

爱因斯坦建立了相对论。在他建立相对论之前,有人已经摸到了狭义相对论。狭义相对论里的变换不叫爱因斯坦变换而是叫洛伦兹变换,是由于洛伦兹最早给出了变换表达式。洛伦兹是一位德高望重的科学家,并且已经摸到了相对论的大门,可相对论的大门却不是由洛伦兹打开的。洛伦兹输给了爱因斯坦是因为他比爱因斯坦多了一些保守,爱因斯坦比他要大胆。

伟大的科学家可以看得更远,有时候他们的伟大却容易束缚他们的思想,使得他们在变革之前不够大胆激进。牛顿这位经典力学的缔造者,在首次面对撼动经典力学大厦的相对论和量子力学的时候,他很可能会排斥,也有可能能够像爱因斯坦不满量子力学那样对相对论和量子力学也表达出不满。毕竟广义相对论和量子力学还没有协调好,以牛顿的伟大视角,他也有可能给出一个新的佯谬,给出一个新的思想实验,让物理学家再忙乎几十年或者上百年。

牛顿毕竟是伟大的科学家,他懂得科学的方法,他精通理论和实验。他会明白不论是相对论还是量子力学都得到了实验的精确检验,而在那些实验中自己的理论却是失效的。他可能不会完全接受相对论和量子力学,但他会明白自己的理论在高速和强引力区域已经不再成立。


刁博


牛顿是穿越不到现在的

牛顿和爱因斯坦、霍金在一起

牛顿如果能穿越时空到现在,他不信相对论都不行,因为相对论就是关于时空的理论。但事实上他是穿越不来的,尽管爱因斯坦认为理论上可以穿越未来,但我们直到现在也做不到,相对论仅仅是给了我们一种思想或思路。而在牛顿时代是没有相对论的,那时的人们别说没有这个能力,即使这个思想也没有。因此那个时代的牛顿绝对到死也没有向我们这个未来穿越过,这个是可以肯定的。如果非要说有向未来穿越的,那只能是从我们这个时代以后的人。因而现在无论是对于牛顿还是我们来说,过去就过去了,牛顿已经死掉了,他绝对穿越不到现在。

这是不可能的

实际上这个问题是没有意义的,但有的人不以为然,劝我不要这么执着,他们就想知道结果。可见人类的好奇心是很重的,非要来一番假设,做一下思维保健操,那我们就满足一下吧。

他能否看懂相对论和量子力学的问题

1,如果牛顿自己并不知道是穿越,他是看不懂相对论和量子力学的。

我想如果牛顿是原封不动,包括他的年龄、思想和学问都一起穿越过来,并且还要假定牛顿自己并不知道自己是穿越过来的(或者我们干脆不让牛顿穿越了,我们把相对论和量子力学的书籍送到牛顿时代的牛顿跟前。至于怎么送到的,不在本文讨论范围,另外咱们再假定牛顿也并不知道这是未来人送来的理论,因为如果他知道了,自然就相信并会接受相对论,这样我们就无法判断他能否看懂这些理论),那么以他掌握的知识是看不懂相对论和量子力学的,特别是广义相对论和量子力学,因为这些理论在数学上需要非欧几何和张量分析等,在物理上需要电磁理论和麦克斯韦方程组等。最关键的是牛顿思想中已经根深蒂固的绝对时空观,他是很难接受相对论的相对时空观的,尤其他是以绝对时空观建立起经典物理大厦的奠基创立者,更难接受。人一般不会推翻自己引以为荣的成就,相反只会维护,这是人之长情。狭义相对论的数学基础――洛仑兹变换式的推出者、电子论的创立者物理学家洛仑兹到死就不接受相对论,

左为爱因斯坦,中间为洛仑兹

他认为物体在运动方向上的收缩是物体组成成份在物理和化学上真地发生的变化,而不是一种效应,是以太与物质中的电子的相互作用造成的,他坚持绝对时空观和绝对静止的以太在宇宙中的存在。生于十九至二十世纪的洛仑兹都难以接受,更何况生于十七世纪的牛顿?

应该说不接受就是一种看不懂。先入为主的不接受会蒙敝他的心智,产生排斥心理,这样不会真正的看懂。试想一个正确的理论如果真的看懂了,怎么会不接受呢?由此分析可知,牛顿不接受,那么他是看不懂这些理论的。

2,如果牛顿知道穿越真像或者说去掉排斥心理接受了相对论,那么他是能看懂相对论和量子力学的。

上面讨论了只要牛顿能够接受新的理论,他是能看懂的。他只要通过简单地学习就会看懂相对论和量子力学,另外牛顿有着能看懂相对论等现代理论的基础和内因,下面我们来详细分析一下。

牛顿虽然最终建立了经典物理大厦,但他内心还是有很多难以解释的疑问和矛盾。比如牛顿在创立牛顿力学时,对加速度、空间和时间的有关问题,还有万有引力的产生机理和超距传播问题有着很多无奈和疑惑。

牛顿物理学的特点是承认空间和时间乃是和物质一样有独立而实际的存在,这是因为在牛顿的运动定律中出现了“加速度”的观念(牛顿继承了伽利略的加速度概念)。但是按照这一理论,加速度只可能指“相对于空间的加速度”。因此为了使牛顿运动定律中出现的加速度能够被看作是一个具有意义的量,就必须把牛顿的空间看做是“静止的”,对于时间而言,情况完全相同。牛顿感到把空间本身和空间的运动状态同样的说成是具有物理实在性是不太妥当的(牛顿的绝对时空观实际上是把空间看成是先验地几何给定,它不应具有物质实在性),但是为了使力学具有明确的意义,当时没有别的办法,在这一点上牛顿是矛盾的,由此也看出牛顿头脑深处是具有向相对时空观转变的因素,因此牛顿一旦去掉排斥心理,见到相对论,还是能接受看懂的。

至于牛顿对万有引力的有关问题的疑惑,在爱因斯坦的广义相对论里得到了相当程度的解决,

比如说牛顿虽然发现万有引力定律,但并不清楚万有引力的本质和传播作用机理,对于宇宙天体长期稳定运行以及遥远天体的相互作用的实际,他认为万有引力的相互作用不需要时间,即所谓的“超距作用”,至于怎么实现的?只笼统地认为是充满整个宇宙空间的“以太”作用的,连自己也觉得不可思议。而爱因斯坦在广义相对论里认为“引力”只不过是时空弯曲的几何效应,是大质量物体使周围的时空弯曲,小的物体只不过沿着弯曲的空间的“测地线”在运动,不同的初速度对应着大物体周围不同的“轨道”,这样看起来好像是受到了大物体的“引力”,

并且爱因斯坦认为宇宙中任何物体的运动速度不会超过光速,“引力”也不例外,引力是以光速传播的,前几年发现的“引力波”的传播速度正是光速证明了这一点。所有的这一切,如果被牛顿所知晓,必然如鱼得水。牛顿和爱因斯坦两大伟人如果相见,相信必然相见恨晚。

牛顿看懂了相对论和量子力学后会怎样?

牛顿是个了不起的人物,天知道他在看懂相对论之后是个什么态度。也许他表面不接受而内心接受,也许他有另一番认识。相对论不敢说,我想他对量子力学会有大的变动,甚至由此创立出一套新的理论。

因为狭义和广义相对论都是基于一些简单的原理和公设推导出来的,

用爱因斯坦的话来说,无论是形式还是结论都非常优美,它最深邃地贴合和反映了宇宙自然,是自然界和人类思维相通后的完美结合,整个理论有贯穿始终的原理,它能正确指导实践,是先有的完整理论,然后不断指导实践和被实践反复验证(也许在爱因斯坦眼里不叫验证,只是在不断揭开秘密),因此它很难被推翻,除非原理或公设错了。

相比之下,量子力学只是为了描述和解释微观领域而建立的一个目前还并不完整成熟的框架模型,其自身并不具有必然性或者符合宇宙什么原理,也许一个新粒子的发现就会改变其中的基本框架,因此需要后来者不断地修补完善。像牛顿这样千年一出的不世奇才,自然有他独到的见解,因为他的概括能力和数学能力实在是太强了。关于相对论和量子力学的不调和问题,他不同于爱因斯坦是当局者,他会站在旁观者的立场上,也许会把相对论和量子力学完美统一起来也未可知。如果真是这样,现代人赶紧让牛顿穿越,或者让这些理论书籍穿越给牛顿,也算是功德无量。


物原爱牛毛1


牛顿穿越到现在也许会说:相对论和量子力学在数学计算上是对的,但物理解释却是完全错了,你们怎么就看不出来!空间并不是无呀,若是无怎么能存在各种场等现象,实际上所有粒子的运动归根结底不都是通过空间推动的吗?若空间是无,没有实体,怎么会产出力去推粒子呢?没有实体,怎么能弯曲产生万有引力现象呢?还是佛说的对呀:色不异空,空不异色;色即是空,空即是色。诸法空相。


闻心禅社


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。


小汉字见大历史


没有牛顿的力学基础,力学三定律,万有引力的启发,没有牛顿绝对时间和空间的铺垫(虽然与相对时空是不准确的)爱因斯坦也必对牛顿心怀敬佩和无比感激之情,就拿我们来说一开始我们不学牛顿力学,而直接学爱因斯坦相对论,就无从学起,有很多概念,及公式也都是从经典力学如手,逐步的推导出,随速度增加质增,尺缩,时慢公式及质能方程。所以说牛顿如果和爱因斯坦同时代,他们二人同样是伟大的物理学家,二人合作也许还有更光辉的成就。


快乐人生168025476


我们地球如果成为第一行星的位置地心内能量物质需要添加,在北纬七纬度°出气筒附近应该有通往地心洞的斜走通道寻找一下。五行星2号星球成为第三行星的位置地心洞内能量物质也需要添加,也需要在五行星2号星球北纬七纬度线附近寻找通往地心洞的斜走通道。八行星.九行星地心洞内能量物质不用动位置也不用动,但必须核对量需要添加时必须添加能量物质,七个行星地心洞里的能量物质都必须按不同的位置添加或减少。


士科856


爱因斯坦都未看出这世界是虚拟网络世界,呵呵呵呵呵呵











我是真理生命道路


牛顿万有引力描述的是天体在圆和椭圆运动下的物理表现,量子力学描述的是物质螺旋运动下的一些物理表,它们在细节上尽管表现不同,究其本质,宏观和微观物质的在物理原理上,是没有本质区别的。天文学家观测到银河系层次具有螺旋结构和螺旋运动的星系,自转快到足以将恒星们甩出星系外,然而却没有恒星被抛出,并且星系盘中心和外围的恒星,都能以同样高的速度运转,这与太阳系这样的行星系里,靠近主星的行星公转快,离主星(太阳)越远的行星公转就越慢,不一样,于是,科学家便猜测是不是有暗物质、暗能量作用于银河系级别的星系,使恒星们具有那样高的速度。以上情况从本质上讲,银河系和太阳系两个层次的星系,原本都是螺旋运动下的螺旋结构,只是由于太阳系层次的恒星系里的行星们,清空了各自运行轨道上的星云分子团块弥散物质,人们根本看不出太阳系的扁平螺旋结构,行星们的轨道被人们看成了同心圆(或椭圆),而实质行星们都如水星一样,仍有周期回归的螺旋进动!例如,地球绕太阳公转一周为一年,也是它作螺旋运动的一个周期,下一年的下一个周期,因螺旋进动,如水星一样,并没有走前一年相同的公转轨道,这一点,从地轴指向北极点有2650万年的周期变化可知。月球有远离地球现象,同样只是螺旋进动,若干年后,又会开始回归,根本就不会逃离地球。星球表面上观看在作圆或椭圆运动,实则是螺旋运动,人所看到的行星公转周期,就是螺旋的一个进动周期。恒星系里星云弥散物质被清空,星体间力的作用符合牛顿力学,而银河系级别的星系,里面仍有很多中性氢和星云弥散物质,总体上仍是初始星云的旋涡结构,也保持着星系整体的螺旋运动,这种螺旋运动中心和边缘的物质天体,是同步运动的,这是它与恒星系里的行星们的运动有所不同的地方,相信牛顿若穿越回来,凭他的天才头脑,一定会看出这个不同的原因,同步运动和较差运动,就是这上下两层次星系,不能用牛顿同样的力学原理解释的原因。其实,普朗克的量子,就是螺旋一个周期所贮存的能量份子,量子是由物质螺旋结构的周期性所决定的,普朗克的发现的确有划时代意义,他大可不必为自己的发现,与牛顿经典力学有不同而纠结,他们所指的都是螺旋物质的本质属性,是同一问题以不同观察角度产生的,是微观与宏观上即有共性,又各有不同外在表现而已。


长眉1958


其实相对论和量子力学说你表述的东西并不是很复杂很高级,只是相对来说更具有颠覆性,完全颠覆了我们的传统认知,其实理论本身并没有什么特别满意理解的地方,只是不太容易接受!

拿狭义相对论举例子,其实狭义相对论非常简单,它就是建立在两个假设的基础上,这两个假设就是光速不变原理和相对性原理,有了这两个原理,只要稍微具备一定的数学知识,你也能推导出狭义相对论,特别是时间膨胀和尺缩效应公式,甚至只要你学过初中数学就能推导出来!

由于狭义相对论是有两个假设推导出来的,所以说只要你接受这两个假设,把这两个假设的意义弄明白(也不难明白),就很容易理解并接受相对论了,而广义相对论只是把引力加进去了,理解了狭义相对论,广义相对论就更不在话下了!

而狭义相对论可以说就是在牛顿经典力学的基础上发现的,只是把牛顿的绝对时空观换成了相对时空观,这本身也就没有什么特别难理解的地方,就看你接不接受相对时空观了,接受就很简单,不接受就很难!

所以说,对于牛顿这样伟大的科学家来说,理解相对论和量子力学并不难,事实上,人类的智商普遍相差并不大,而理解相对论和量子力学也不需要很高的智商!


宇宙探索


经典力学之后,物理理论出现严重方向性错误。

经典力学为人类物理理论作出杰出贡献:

1,明确了“受力分析”的物理基本分析方法。

2,在寻找物质基本性质方面作出杰出贡献,提出“作用力与反作用”“惯性”概念。

经典力学之后的相对论和量子力学,不但没有吸纳经典力学以上务实的“两点”,倒把物理学引向虚无漂渺的幻境,试问时空定义是什么?怎么能与弯曲扯上关系呢?试问量子定义是什么?怎么无受力分析就纠缠呢?


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