本书为个人物理假说、脑洞猜想,不属于公认科学理论,仅作思想交流,请勿当作教科书。
物理理论和概念应当尽可能简单,要用最少的概念、物理量,用最简单的公式、定律如描述复杂的世界。
奥姆卡剃刀原理:“如无必要,勿增实体。”
基于以上理念,笔者将现代物理学中画蛇添足、容易引起误解的不必要概念砍去,只剩下最核心的概念、物理量,并给出几个能当作公理用的公式。
这几个公理,就好像平面几何里的公理。我本人的工作的意义,类似于欧几里得写《几何原本》。
《几何原本》仅靠五条公理,一步步逻辑推导数百条命题。不再依靠直观经验、测量、举例证明结论,确立“公理—逻辑—定理”范式。后世所有严谨数学、现代公理化都溯源于此。
我们初中学的《平面几何》,直接照搬《几何原本》确立的体系,平面几何一切定律、推论,都可以从公理推导证明。
本书的一个目标就是提出物理领域的几条公理。
这是一本物理科普书。物理本应有一堆定律、公式、计算、图片,不过因为在平台写作不像用word或者latex,写公式引用图片都很困难,笔者只能用以文字阐述物理现象、概念和实验为主。
笔者从高中开始学习相对论,最初的资料是高中物理最后的扩展阅读,这部分老师是不教的,高考也不考。
随后的人生中,不知多少次阅读相关的资料,甚至阅读了爱因斯坦的著作翻译版本,然而始终对此理论保持怀疑。
这不是笔者一人的感受,反相对论民科不计其数,他们提出了各种替代理论,可惜都没有被物理学界认可。
除了民科,大学物理教授、物理圈内权威人士反相对论的也不在少数;最有名的反相对论者也许是发明了交流电的尼古拉.特斯拉。
笔者第一次在知乎写光的速度的文章时,有读者评论:“民科,可以的”,简单的一句评论,也是对我的肯定,过了十多年我还记的清清楚楚。
在笔者看来,相对论对光的速度的阐述——也就是所谓的光速不变原理,是荒谬的;光有静止质量和运动质量,所谓的“质增效应”,更是毫无道理。
相对论又说,粒子在加速器中,速度越大,越难被加速,因此认为“质量增加”了,这更是莫名奇妙。
高速运动的足球也很难被球员踢中,即使踢中了,也很难被加速,不是吗?这是因为,足球运动速度快,球员踢到球的时间短啊!根本不需要引入多余的静止质量、运动质量概念,更谈不上“质增效应”了。
同理,我认为高速粒子在加速器中很难被加速,根本不是因为什么“质增效应”,而是因为粒子在电场中高速运动,受到的电场力加速的时间变短了,因此呈也现出“高速粒子难以被加速”这个印象。
“高速粒子难以被加速”,这个说法其实很不精确,与“粒子受到的加速度减小了”,是相同含义吗?
笔者将在接下来的章节中,提出自己的光的理论和电磁波理论。
另外,对量子力学、热力学定律也将重新解释。
笔者期望,广大读者能在阅读以后,与主流物理学理论作比较,引发思考。
如果你是或者未来是大学物理系学生、教授、学者、研究员,有实验条件,就可以完成本书设计的实验,也许就能验证这些新理论,在国际物理顶刊上发表论文,做出开天辟地的成绩出来。
之所以寄希望于将来的物理学子去做实验验证,而不是自己去验证,实在是因为自己不是物理学术圈内权威人士,也无法考取物理系研究生(本人本科计算机专业毕业,拿起考研资料学习不能投入,无论是英语单词、数学题、计算机专业课都很勉强,跨专业考试更难),又买不起实验设备。
我认为,假如本书中的实验被验证,其意义之重大程度,相当于伽利略在比萨斜塔上做重物与轻物同时落地的实验。(有一种说法,伽利略并没有做过这个实验,是其学生为其美化而做的思想实验。)
有哪些物理圈内人反对相对论呢??
1. 区分两类人:
- 一类:早期学界质疑者(1920年代),很多是经典物理培养出来的老牌实验物理学家;但部分掺杂意识形态(纳粹时期反犹),不能单纯看作纯粹学术辩论。
- 二类:后世少数职业物理学家局部/整体质疑相对论,人数极少,长期处于学术圈边缘;
- 现代主流物理学界共识:狭义、广义相对论经过百年海量实验验证(原子钟、引力波、GPS、宇宙观测),没有任何主流在职顶尖物理学家全盘否定相对论。
2.很多人只是质疑相对论的哲学诠释、特定数学表述,不等于全盘推翻整套理论;全盘否定的在正规期刊很难发表成果。
一、历史上知名圈内反对/全盘质疑相对论者
1. 菲利普·勒纳德 Philipp Lenard(1862–1947)
身份:诺贝尔物理奖得主(1905),实验物理学家
观点:坚持以太理论,反感相对论抛弃直观时空、脱离经典物理直觉;纳粹时期把反相对论和反犹绑定,带有强烈意识形态色彩,不单纯学术分歧。
2. 约翰尼斯·斯塔克 Johannes Stark(1874–1957)
身份:诺贝尔物理奖得主(1919)
观点:和勒纳德结成阵营,公开反对相对论,同样卷入纳粹“德意志物理学”运动,排斥爱因斯坦等犹太科学家,学术立场和政治立场深度纠缠。
3. 恩斯特·格尔克 Ernst Gehrcke(1878–1960)
身份:德国帝国物理技术研究所光学部门负责人,专业实验物理学家
观点:纯粹学术层面坚持以太,多次公开演讲、发表论文批评相对论;1920年柏林反相对论集会主讲人之一,没有明显政治极端立场。
4. 赫伯特·丁格尔 Herbert Dingle(1890–1978)
身份:伦敦大学教授、英国皇家天文学会会长,早年还写过相对论教材
观点:晚年认定双生子佯谬存在逻辑矛盾,宣称狭义相对论不自洽,出书《Science at the Crossroads》系统反驳;主流同行普遍认为他混淆了“同时性相对性”,论证存在关键漏洞 。
5. 路易斯·埃森 Louis Essen(1908–1997)
身份:英国国家物理实验室,原子钟核心发明人之一、光速测量权威专家
观点:质疑“光速定义米”的逻辑循环,认为部分原子钟实验不能证明相对论;著作《The Special Theory of Relativity: A Critical Analysis》;讽刺的是,他亲手发展的原子钟技术,后续大量实验验证了时间膨胀效应。
二、近现代少数专业学者(局部质疑,并非全部全盘否定)
1. Tom Van Flandern(汤姆·范·弗兰德恩)
美国海军天文台天体力学专家;质疑引力传播速度,认为引力超光速,对相对论光速上限提出挑战;主流学界认为他误解了广义相对论引力场传播机制。
2. Paul Marmet(保罗·马梅)
加拿大原子物理学者;尝试用经典模型解释原子钟效应,不认同相对论时空解释。
3. 鲁杰罗·桑蒂利 Ruggero Santilli
理论物理学家,提出“同位素相对论”,认为相对论在强相互作用、极端条件下失效;属于拓展修正,不是彻底推翻。
三、关键现实提醒
1. 百年以来,没有任何一位全盘推翻相对论的学者,拿出一套能够兼容所有现有观测(引力波、黑洞、宇宙膨胀、粒子加速器、GPS)、自洽且可定量预测的替代体系。
2. 学术圈允许局部修正、边界拓展(比如寻找量子引力,期待相对论在普朗克尺度失效),但全盘否定相对论属于极端边缘立场,几乎无法获得主流期刊、科研机构认可。