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    理解科学世界的四张王牌

    在《漫画相对论》一书中,汪诘提到了理解科学世界的四张王牌,杀手锏,个人感觉还是非常的有道理的。 王牌1: 波普尔证伪说 所有的物理规律(或者说科学定律)都是永远无法被“证实”的。 为了说明这一点,书中介绍了一个很通俗易懂的例子。 假设,经过30年的不解努力,终于发现了一个很厉害的科学规律“天下乌鸦一般黑” 怎么证明呢?到全世界抓无数的乌鸦样本,无一例外都是黑的。但是,“你把世界上所有的乌鸦都抓来了吗?””秦汉三国晋唐宋元明清的乌鸦呢?”“明年的乌鸦呢?”“2046年的乌鸦呢?” 我们无法穷尽古今中外,过去未来的所有乌鸦,但是我们可以大胆语预言,那一天,你找到一只乌鸦,我不用看就知道一定是黑色的。 但是,如果有一天,你在某个神秘的角落找到一只白色的乌鸦,那我的理论就不攻自破了。 “波普尔证伪说”认为,只有满足了“预言”和“证伪”两个条件的理论,我们才能冠以科学之名。反之,如果说一个理论作出的预言是永远不会被实验推翻的,那这就是伪科学。 王牌2: 奥克姆剃刀原理 如无必要,勿增实体 “奥克姆剃刀原理”会“剃”掉两样东西 理论中冗余的部分 不能被感知和检测的东西 我们都知道,物体往下坠落,是因为有重力,或者说万有引力。 这时候,如果我们假设,万有引力是因为神设置的一个规则从而产生,然后导致表现出来的重力,物体坠落。 这条假设,在万有引力上有加了一个神设规则,并且神与规则是不可感知和检测的,那么,按照“奥克姆剃刀原理”,这个假设就需要被“咔嚓”掉。 王牌3: 思维实验 在大脑中运行的试验 这个大家应该很好理解,众所周知,爱因斯坦就是一个非常擅长思维实验的人,且相对论的诞生也离不开思维实验 王牌4: 佯谬 乍一看肯定不对,但没想到却是真的 这一点,书中举了一个很妙的例子。 东大和神大两所大学,假设都是只有物理系和外语系两个专业 物理系男女比例为: 东大 5:1  神大 2:1…

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    导弹跟爱因斯坦没关系

    爱因斯坦的相对论,可以说是理论物理学史上的一个非常重要的理论,无论是不是物理学领域的人相信都对其并不陌生,很多可选题材的影视剧作品也都应用的该理论作为理论依据。 我们所了解,所认为的相对论真的就是相对论吗? 这里,我们就来打破一下关于相对论的几个误区。 误区一: 爱因斯坦:世间万物都是相对的,没有什么是绝对的 有一句话,相信大家不少人应该都听过 伟大的爱因斯坦发现了这个世界的奥秘—— 世间万物都是相对的,没有什么是绝对的。 我们先不评论这句话的对错,但爱因斯坦的相对论却是绝对没有这个意思的。 首先,你要清楚,爱因斯坦相对论的核心基本依据就是“在真空中惯得传播速度恒定不变”这一实验基础发展而来的。 其次,相对论是通过严谨的数据推演而来的,比如著名的“相对论因子”等。爱因斯坦最自豪的就是他发现了宇宙中一些恒定不变的常量。 误区二: 相对论是用来造原子弹的理论 相信这个误区应该是影响范围最大,也是大家最印象深刻的,毕竟当今是“核平世界”。 然而原子弹的诞生,真的是爱因斯坦的相对论导致的吗? 并不是! 相对论只不过是对这种新型炸弹为什么会有如此巨大的威力的一种理论解释罢了。即便是没有相对论,这种炸弹也一样能造出来。 其实不仅仅是相对论,科学就是这样,使用来诠释世界万物的规律并加以运用的,并不是用来创造规律的。 就像是化学方程式,什么元素跟什么元素起什么反应,生成什么物质,根据化学方程式能够计算出来,但这并不是因为这个方程式的推算,所以才会起这个反应,而是,通过这个方程式,我们来解释这个反应。这其中的因果关系我们一定要搞清楚,即便是没有化学这门学科,这个概念,这个元素只见的反应也一样是会发生的。 误区三: 快速运动能够增加寿命 对于相对论有一定了解的朋友,肯定知道相对论关于速度和时间的表述,那就是速度越快,时间越慢。 比方说,你坐着一架速度为0.99c(c=光速)的飞船离开地球,此时,你在飞船上过一年,地球上的人就已经过了224年,相当于你的1年等于别人的224年!怎么样,有没有西游记里天上一日,地下一年的感觉? 但是! 的确,相对于地球上的人来讲,你的确是活了224年,长寿了,但对于你自己来讲,确实实实在在的只过了一年的时间,1分不多,1分不少,而这224年间,地球上的人看你的话,你的任何动作都是极慢极慢的。 所以,加快速度,是不可能让你长寿的。 误区四: 超越光速就能够回到过去 就像我们前面说的,相对论的基础是光速的恒定,而且相对论认为光速是任何运动的速度极限,是绝对无法超越的。 所以,超越光速就能够回到过去,这个与相对论是冲突的。 但如果真的在未来超越了光速呢?到时候如果不是回到过去,又会发生什么?爱因斯坦表示他也不知道。。。根据相对论因子进行数据计算,得到的结果是个虚数,而虚数是没有任何实际意义的。 以上就是最常见的几种关于相对论的误区,你中了几条?

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    物质无限切割-初会弦理论!

    相信大家很多人都知道,原子。 在最初,人们认为,原子是构成物质的最小单元。 但随着科学的发展,大家逐渐认识到了,原子内部包含原子核和电子, 通过粒子对撞技术,更是进一步认识到了原子核里面的质子和中子。 最终,到人们已发现的的最小粒子-夸克,然而,夸克是最小的粒子了吗? 肯定不是的,目前科学家们一直在致力于制造大型的粒子对撞机来实现对微观粒子的进一步探究,虽然实验上并没有发现更小的粒子,但科学家们提出了一个理论-弦理论。 弦理论的一个基本观点是,自然界的基本单元不是电子、光子、中微子和夸克之类的点状粒子,而是很小很小的线状的「弦」。 弦的不同振动和运动就产生出各种不同的基本粒子,能量与物质是可以转化的,故弦理论并非证明物质不存在。 我们都知道,目前物理理论有三大模块,普适的基本物理,宏观上的相对论,微观上的量子理论,其各自都有其对四种相互作用力(有引力、电磁相互作用力、强相互作用力和弱相互作用力)的阐述。 而弦论是现在最有希望将自然界的基本粒子和四种相互作用力统一起来的理论,也是万物理论的最有力竞争者。

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    GPS卫星与相对论

    正如标题所说,相信大家绝对想不到,我们每天都会接触到GPS全球定位系统竟然会跟相对论扯上关系。 我们先不讨论,GPS与相对论是否真的有关系,但有一点的事实就是,GPS卫星上原子钟入轨运行前调慢了每天38.6微秒。 大家可能了解过相对论对于时间的一些理论,根据狭义相对论,高速运动的物体,时间会膨胀,也就是变慢。根据广义相对论,引力造成时空的弯曲,引力越大,时间越慢,相反,引力越小,则时间越快。 我们很容易的发现,GPS系统完美的同时符合狭义相对论和广义相对论,那相对论对于GPS的设计有什么影响吗?或者说GPS的设计有依据相对论的理论吗?毕竟,如果相对论是正确的话,那么肯定会对GPS上的时钟产生影响。 要回答上述问题,首先我们先明确一点,如果没有相对论这一理论的存在,GPS系统能够实现吗?答案是肯定的,GPS系统同样会被研究出来。 我们的工程师们,可是非常厉害的一批人,难道没有相对论他们就研究不出GPS系统?这是不可能的。就跟原子弹一样,没有相对论就造不出原子弹?这是错误的,即便没有相对论,原子弹同样也能制造出来,相对论仅仅只是解释其威力的一种理论而已。 同样,GPS卫星在发射之前将时钟调慢,更不可能是根据相对论计算出来的,聪明的工程师们,一定会发现GPS上的时钟与地面时钟存在的误差,他们会对一个固定的且随时间积累的系统误差放任不管,束手无策吗?不会的,尽管他们可能不知道这个误差背后的物理原因,但通常他们会引进若干可调参数,通过统计的曲线拟合法找到这个误差的精确值,并通过各种技术手段把这个误差消除掉。 那么,GPS系统究竟跟相对论有没有关系呢?时钟调慢是不是相对论效应产生的呢?曾经有一段时间,科学界就对相对论与全球定位系统GPS的关系进行了热烈的讨论,但即便到了如今该问题也尚没有一个准确的答案。 不过,这次热烈的讨论中,科学界也是达成一些相应的共识,即,即便相对论确实会对GPS卫星产生一定的效应,但这个效应同样也是微乎其微的。因为GPS卫星速度(<4千米/秒)相对于光速来说是极慢的,38微秒/天的累积位置误差不大于15厘米/天,且GPS卫星每天都会修正其位置信息和时钟时间, 仅在两次时钟校准之间,卫星时间信息要依赖卫星自己的原子钟。