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1700505861 历史上曾经出现过无数的科学理论,这些科学理论虽然在当时也被认为是科学的,但也没能逃脱这种淘汰规律。究竟在什么情况下这些科学理论会被淘汰,最终消弭在历史的漫漫长河中呢?答案也很明确:只要拥有辩证思维的智慧,科学理论的代谢就只取决于感知的边界扩张了。
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1700505863 具体一些,能对一种观念的“生”和“死”起重要作用的就是新认知维度的引入,而这才是引起观念存弭的最重要的因素。
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1700505865 人类出现在地球上之后,能够凭借眼睛、耳朵和手感知到的内容是非常有限的,能够使用双脚走过的地方也是非常有限的。人类看到的天穹是圆的,大地是一个平面。这可不是一个人的认知,而是所有的人都看到了,这时说“天圆地方”是没什么问题的。所以,这时如果有人说“大地是个球体”,那他就会被认为是疯子。
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1700505867 公元前6世纪,毕达哥拉斯通过观测月球表面的地球的投影猜测地球应该是球状的,当时很少有人认同这一观点。即使到了1522年,葡萄牙人麦哲伦(Fernando de Magallanes,费迪南德·麦哲伦,1480年~1521年4月)的船队完成了人类历史上第一次环球航行,并向全人类证明了“大地是个球体”这个说法时,仍然有很多人感觉非常意外(如图7-8所示)。大地是个球体?那下面的人怎么办?会不会掉到太空里去?这是很多对“大地是个球体”表示诧异的人最为“忧虑”的事情。与其说是忧虑,不如干脆说是不解其奥妙。直到牛顿发现了著名的“万有引力定律”,这个问题才算有了完整和确切的科学解释。根本不存在什么“球体的上和下”,所有的人和物体都是被“吸附”在地球表面的。牛顿同时提出了“牛顿三大定律”来量化解释宏观低速物体的力、质量与速度的关系——真是太精妙了,所有人都觉得这几乎精确解释了宇宙中所有的运动规律,直到出现了爱因斯坦这个“疯子”。
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1700505872 图7-8 麦哲伦航海路线
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1700505874 爱因斯坦1905年9月发表在德国《物理学年鉴》(Annalen der Physik,如图7-9所示)上的那篇著名的相对论论文《论动体的电动力学》中,提到了有关光速的问题。
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1700505879 图7-9 1905年的德国《物理学年鉴》和四维空间的洛伦兹变换示意图
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1700505881 光在空虚空间里总是以一确定的速度V传播着,这速度同发射体的运动状态无关。
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1700505883 下面的考虑是以相对性原理和光速不变原理为依据的,这两条原理我们定义如下:
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1700505885 物理体系的状态据以变化的定律,同描述这些状态变化时所参照的坐标系究竟是两个在互相匀速平行移动着的坐标系中的哪一个并无关系;
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1700505887 任何光线在“静止的”坐标系中都是以确定的速度V运动着,不管这道光线是由静止的还是运动的物体发射出来的。
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1700505889 对于大于光速的速度,我们的讨论就变得毫无疑义了;在以后的讨论中,我们会发现,光速在我们的物理理论中扮演着无限大速度的角色。
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1700505891 由此,当v=V时,W就变成无限大。正像我们以前的结果一样,超光速的速度没有存在的可能。
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1700505893 这种论调在当时的物理学家看来简直就是彻头彻尾的疯狂,尤其是经典力学的信徒兼牛顿的“铁粉”们,简直愤怒到无以复加的地步。可是光愤怒不解决问题,一切都要以观测到的内容为准。
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1700505895 根据光速不变原理,无论在何种惯性系(惯性参照系)中观察,光在真空中的传播速度都是一个常数,为299792.458千米/秒。
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1700505897 证明光速不变的4项事实如下。
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1700505899 (1)恒星光行差。
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1700505901 (2)恒星都是一个一个的小圆点。
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1700505903 (3)恒星都静止。
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1700505905 (4)太阳光迈克尔逊-莫雷实验(如图7-10所示)。
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1700505910 图7-10 迈克尔逊-莫雷实验示意图
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