几年前,意大利蒙扎市议会禁止宠物的主人把金鱼养在弯曲的鱼缸里
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意大利议会的提案似乎比咱们的很多政协提案还奇葩,不过这个提案的背后,其实隐藏着一个有趣的物理学和哲学思想。
试想一个有趣的情景:
假设这些鱼是智慧的,他们根据对鱼缸外部的世界的观察,以及分析归纳,得到了一套完备的“金鱼物理学”。
只不过在金鱼物理学里,所以我们看到的直线,变成了它们的曲线而已。
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注:以上例子和思考,来自霍金所著的《大设计》一书,霍金提出一种哲学思考,如果我们认为金鱼物理学是错的,我们何以得知我们拥有真正的,没被歪曲的实在图像?
我们今天仍然使用这个例子,但是思考另外一个问题,假如金鱼们中出现了一个爱因斯坦,发现了鱼缸外的物质运动规律,并提出直线运动的概念,恐怕其他的鲸鱼会惊讶得张大嘴巴,因为这实在太“超出生活经验”,“反常识”,“反直觉了”。
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没错,这就是今天说的第一个观点,其实人类有点儿类似于这些金鱼,我们经历了600万年的进化到今天,但
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所以下面的部分内容,你或许会觉得非常反直觉,非常奇怪,但这并不代表它是错的,反而,那些“诡异的理论”,被实验证实是真的。
广义相对论,委婉地说:就是以一种新的理论,诠释了“引力’是咋回事。
不客气地说:以一种新的理论,说明"引力"这东西压根就不存在。
What??
我们回想一下,咱们中学课本的内容。
也就是牛顿的观点:“万有引力”
一切东西之间,都有引力。物体质量越大,引力越大,距离越大,引力越小。
引力
苹果掉到地上,就是受到了地球的引力作用。
地球绕着太阳转,就是受到了太阳的引力作用。
但是,广义相对论则认为:有质量的物质,弯曲了“时空”。这种弯由,影响了其们也物体的运行,造成了似乎是有“引力”的样子。
听起来有点绕吧。还是拿刚才的例子来说,地球,弯曲了地球周围的时空,所以苹果沿着这一时空运动,就掉下来。
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太阳,弯曲了它周围的时空,地球沿着这一时空运动,就绕着太阳转。
图为地球在太阳周围被弯曲的时空中运动
美国物理学家惠勒,给广义相对论了一个最经典且简单的概括:物质决定空间如何弯曲,空间决定物质如何运动。
同样,这个看似奇怪的理论,也是被实验证明正确的。
一个事实是,在同步卫星上的时钟与地球表面是相对静止的,按理来说,其快慢应与地球上一致。但实际上,卫星上的时钟每天要快38微秒。就是因为在那个较远的位置,地球引起的时空弯曲较小,时间会过得更慢。
好吧,说这么多,那意思就是万有引力是错的咯?我们的中学课本是骗人的喽?
呃~严格来说,万有引力理论确实只是一种近似。只不过在我们一般接受的范围内,牛顿引力已经够用,够精确了。而且如果想让中学生一上来就学时空扭曲,强解相对论场方程,那也太……
引力场方程
不过话说回来,相对论也远非完美,或许有一天,人类能找到另一个更好更完备的理论来解释世界,就像100年前,相对论拓展了和修正了牛顿力学一样。
或许是因为有趣;
或许只是不甘于做一只金鱼吧。