三分鐘讀懂相對論:相對論思維

愛因斯坦很活潑,富有朝氣,喜歡笑,時不時在最嚴肅的思想交流中,夾雜上幾句俏皮話。——羅曼羅蘭

三分鐘讀懂相對論:相對論思維

卓別林和愛因斯坦

人都是報喜不報憂,科學家也一樣。

科學家說:“相對論和量子力學給物理學帶來了革命性的變化,它們共同為現代物理學奠定了基礎。”

然而真相是,它們都不是物理學的基礎。

三分鐘讀懂相對論:相對論思維

愛因斯坦說:“迄今為止,相對論或量子力學等任何理論都無法作為物理學的邏輯基礎,因為它們都不全面,彼此並不兼容。”

相對論真正的作用不在於它完善了牛頓的力學體系。用愛因斯坦的話說,我們不能認為相對論或其他理論會取代牛頓理論,因為對自然哲學而言,現代概念結構的基礎仍然是牛頓理論。

三分鐘讀懂相對論:相對論思維

牛頓

事實上,相對論最大的作用是讓事實脫離了經驗的束縛使科學擺脫了人的日常邏輯,從而形成一種新的思維方式,暫且稱為相對論思維。這種思維方式顛覆了人類的邏輯基礎,必然會引起物理學基礎的動搖,這才是相對論真正的意義。

關於人的科學是其他科學的唯一牢固的基礎,而這個科學本身的唯一牢固基礎,又必須建立在經驗和觀察之上。——休謨

例如眾所周知的因果律,日常經驗的邏輯是“因為A,結果B”。然而,休謨認為只依據經驗不能肯定因果關係的存在,因為這不是獨立的概念,現象A、B只能用“先後順序”來定義,這種思維邏輯的改變對100年後的相對論影響深遠。

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文章導圖

從某種意義上說,相對論思維扼殺了人類想象力的日常邏輯。例如,同時的相對性意味著我們很難想象一個運動的物體,因為在現實中,對於相對靜止的觀察者而言,運動汽車上發生的事件不再是同時的,這意味著你不能同時想象車頭和車尾。尺縮效應表明,一個兩米長的物體可以掉進一米大的洞裡,相對於洞口靜止的觀察者認為是物體變短了,而對於物體本身而言,洞口會變得更小,只不過物體的頭部會先掉進去,然後尾部再掉進洞裡。

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相較於相對論思維,量子力學思維在一定程度上只是拓展了人的邏輯。例如,世界由連續性到離散化,雖然不符合日常經驗,但可以想象敲碎的石頭。再比如,物質波函數實際上意味著粒子失去了實在性,這完全是脫離經典的概念,但是為了符合人的經驗,玻恩還是選擇了統計和概率的經典方法來解釋波函數的含義。正因為這樣,量子力學的概念更容易被人們接受。

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愛丁頓

相對論思維重塑了人的想象,量子力學思維擴展了人的邏輯。因此相對論更難理解,即使量子力學理論比相對論更怪異荒誕。

我信仰的是在事物的和諧有序中表現出來的上帝,而不是決定著人類命運和行為的上帝。——愛因斯坦

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任何理論和思想都有侷限性,最終會被取代。或者應該這樣說,

任何理論都給科學留下了另一種可能性不存在絕對的真理,也許這就是科學最大的魅力。

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