光速上限论的证据是什么,是谁证明的?

绿水青山48936175


题主只是不大明白什么是【理工科式思维】,这是一个「认知论」问题,如果以物理理论来解答这个问题,都属于【循环解释】。


「光速上限论」是一个「全称判断」,也即:不管何种情况下都不会出现超光速现象。

我们知道有限的经验,是不能做出「全称判断」的,就如同我们说「所有天鹅都是白色的」,但「黑天鹅」仍然有存在的可能性。

所以「光速上限」不叫「论」,也不需要「证明」,是一个「假设」,这个「假设」并不是我们日常语言中的所理解的意思。

在理工学科或者某些社会学中,「假设」其实就是「公理」、「原理」的意思。

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在数学中「假设」是一种「自明Self-Evident」的「公理」。

也即某些命题,无需论证就可以接受。比如:小学学过欧氏几何中的公理:

  • 两点之间直线最短。

这个「假设」几乎不需要思考,你就觉得是对的。可以说这个道理狗都懂,你丢一块骨头,狗绝对知道以直线狂奔过来,吃这块骨头。

在「公理」的基础上进行推导,就会得到一些「定理」。

比如:泰勒斯定理

【泰勒斯定理】其实可以从下面两个不证自明的公理推导:

  • 「平行公理」——平行线无限延长不相交(过线外一点,恰有一条直线与已知直线平行.),推导出「三角形内角和等于180度」

  • 「能重合的图形全等」推导出「等腰三角形底角相等」

用简单的代数列出等式,就可以推导出【角ABC】为直角90度:


    在典型的自然科学,如物理学中「假设」其实就是「科学原理」。

    「科学原理」是一种【描述性假设(descriptive assumption)】,也即:这个世界过去、现在或未来是什么样的想法。

    【描述性假设(descriptive assumption)】这个术语,详细可以参考《学会提问:批判性思维指南》一书。

    我们在审查、分析某一种结论的可靠性的时候,一定要追究后面所携带的「隐含前设」,这就是逻辑思维非常重要的技巧。

    【科学原理(Principle)】的隐含前提是——必定经验的,是通过归纳统计的方法得到的结论。


    然后,在原理的基础上,通过逻辑推导的方法会得到一些科学的【定律(law)】。

    举个例子:

    我现在看到我面前有一个红色的苹果,我会做出一个【描述性的假设】:这是一个红苹果。

    但是,有没有可能我是眼花,或者我是色盲?有可能,是吧!

    我可以请其他人共同观测,假如:小明、小红、小红。。。。。等也都看到了红色苹果。红苹果这个「描述性假设」就进一步加强。

    也就是说:

    「光速上限」或者说「不变」是一个观测事实,是因为人们千百次观测、测量,发现光速是宇宙中最快的速度,而且是一个常数,也就是大约每秒30万公理。

    如果你问「光速为什么是上限」,就如同问:我们的宇宙为什么是这个样子?你能得到答案吗?假如有答案,你还可以追问:为什么又是这个样子的呢?

    这是一个无限的【俄罗斯套娃】,就是上帝也解答不了!

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    那么,最后结论是:

    【光速不变(上限)论】不是谁「证明」的,是来自经验、观察、归纳做出是一个假设,这个假设是爱因斯坦在19005年提出的,在一百多年的时间里,经过学术共体最严苛的检测和核实。


    你要推翻就拿出可靠的观测事实,让更多人检测、核实。就如同你要推翻【天下乌鸦一般黑】,就拿出一个反例——白乌鸦,就推翻了。


    所以,你要么证实,要么证伪光速不变或者光速上限,但不能说【证明】。

    【证明】是对几何、数学等命题而言的。

    在哲学的【认知论】中,这样的命题叫做【分析命题】——也即不需要经验,只是纯粹的对概念进行分析。

    自然科学问题,都是【综合命题】,来自经验,只存在证伪和证实。

    就这么简单的一个问题,我不知道为什么总有人明白不了,特别是那些整天叫嚣推翻相对论的人。

    【超光速现象】从逻辑上仍然有可能出现,不过那样,整个物理知识大厦就会推翻,所有物理规律可能性要重写。

    因为【光速不变论】和【上限论】也即【常数C】,是四大力学的基石常数,推翻这个假设,,我实在想不出那是个什么状况。

    所以,以今天人类的认知来看,这个可能性几乎不存在。

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    补充

    有人说:从来就没有【光速极限论】,只有一个【光速不变论】。

    其实,【光速极限论】是狭义相对论的推导出来的,那么,【光速极限论】和【光速不变论】就是等价命题,就如同【平行公设】和【三角形内角和等于两直角】一样。

    在狭义相对论中,物体等于光速现象会导致分母为0,超过光速会导致平方根号中是负数

    比如:物体的「运动质量」的计算公式如下:

    如果物体速度V等同于C,这个等式分母就是0,

    所以,V只能无穷接近于C,这个方程才有意义。

    因此,在狭义相对论中,物体不可能等于或者大于光速。

    准确一点说:静止质量不为零的物体是不可能达到光速的,只能低于光速。


    小汉字见大历史


    问题本身反映出对相对论诞生过程并不是很清楚,相对论的诞生并不需要太过复杂的计算,只是在两个假设的基础上推导出来的,其中最重要的一个假设就是光速不变原理。

    狭义相对论是在假设的基础上推论出来的?的确是,光速不变原理确实是假设,也可以认为是公理,而公理就不需要证明,由这个公理可以推导出狭义相对论的几个公式,比如时间膨胀和尺缩效应公式等。

    当然,光速不变原理并不是随便假设的。在19世纪末20世纪初,物理学大厦似乎已经建成,牛顿经典力学统治了天上地下,而麦克斯韦方程组统一了电和磁。不过在麦克斯韦方程组中的光速是一个常数,这与牛顿经典力学并不相符。

    在牛顿经典力学中,任何速度都是相对的,必须有参照系才有意义,但麦克斯韦方程组中的光速没有参照系,就是一个常数。为何会这样?

    为解决这个矛盾,物理学家们就假设光速的参照系就是以太,以太就是绝对空间。不过如果以太真的存在,就会产生更多的矛盾,比如莫雷迈克尔逊关于以太的实验,结果证明以太并不存在。

    之后物理学家们为了让以太能够存在可谓“左右逢源”,不断地进行各种假设来满足以太存在的条件。而每个假设就像一个“定时炸弹”一样随时会爆发,因为假设越多出错的几率就越大!

    而爱因斯坦来了一个颠覆性思维,既然麦克斯韦方程组中的光速是一个常数,它就不需要以太的存在。况且以太的存在会带来更多更大的麻烦,于是爱因斯坦用“奥卡姆剃刀”直接把“以太”“咔嚓”掉了,彻底抛弃牛顿的绝对时空观!

    这就是光速不变原理的由来,与爱因斯坦同时代的物理学家比如庞加莱,洛伦兹等人都非常接近相对论了,不过他们无法抛弃也不敢抛弃牛顿绝对时空观的影响,结果与相对论失之交臂!

    所以,光速上限并不需要什么证据,也不需要证明,它就是一个假设,也可以认为是公理!


    宇宙探索


    没法证明,因为这是归纳法做的结论,但归纳法和理论推导是两种获取知识的方法不能混淆。归纳法可能出错因为人类的经验是有限的。理论推导也好不到哪里去,因为理论推导的基础物理理论也是归纳法获得的只是看上去比较可靠罢了。就像欧几里得几何以前被当做确证无误的,但人类的认知扩展以后非欧几何出来,欧式几何的推导错了么,没错但是并不完全。光速的极限也是类似的,我们暂时接受这个结论并不表示他是不能改变的。


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