为什么牛顿力学没有被推翻?
实际上,动不动就玩“推翻XXX理论”是一些极端民科的把戏,这些人说白了是真的不懂科学是什么。总把这些想法挂在嘴边的人,建议先去了解一下科学史,就会知道科学到底是如何进步的。
咱们就说牛顿吧,牛顿力学至今还各大初中、高中、大学的课程中频繁出现,尤其是还是高考的重点。
照理说,如果科学发展是靠一个理论来推翻另外一个理论,那牛顿力学早就该被淘汰掉了,为啥我们还要学?而且有趣的是,不仅学生们在学牛顿力学,航空航天用的也还是牛顿力学。难道我们一直在用“错的理论”来自嗨,然后置宇航员生命而不顾?
所以,很多事情不能光凭想象力和豪言壮志的,而是要先落地。
就这么说吧,如果在太阳系内,不太靠近太阳(那里引力特别大),速度也不是很快的情况下,(也就是我们常说的是宏观低速的世界),牛顿力学奇准无比,误差小到完全可以忽略不计。很多探测器利用牛顿力学,到达预定位置时,误差不到1秒(这可是相对于好几年的星际旅程才才产生的误差)。因此,你要在宏观低速下推翻牛顿定律,那你推翻的不是牛顿定律而是事实,因为用牛顿定律算出来的结果就是事实得到的结果。
新理论和旧理论之间的关系
在宏观低速下的牛顿力学是无可匹敌的,相对论和量子力学确实可以撼动它,但是是在小数点后15位的尺度去撼动牛顿力学,这个差异比大多数的仪器的误差还要小得多,根本测不出来。因此,我们才会说,牛顿力学是相对论和量子力学在宏观低速下的近似解。我们可以认为,
新的理论是要兼容旧的理论的。
新理论和旧理论的兼容关系才使得科学成为一门是逐渐叠加的学科,科学才会不断地进步。
科学是如何发展的?
至于量子力学和相对论其实是一个适用性更广的理论。科学家发现,在微观尺度,尤其是亚原子级的尺度,牛顿力学描述起来就十分费力了。这时候量子力学才应运而生,(当然,这里有个前提,是我们的观测技术能开始观测到微观世界的物理学现象)
同样的,科学家发现在“引力很大,速度很快(尤其是接近光速时)”的世界里,牛顿力学也失效了,于是才有了相对论。
所以,量子力学是在小尺度上的理论,相对论是在大尺度上的理论,而且两者和牛顿力学一样,在描述各自尺度下的物理学现象都极其精准。所以,你要想推翻量子力学或者相对论,坦白地说,其实和推翻牛顿力学是一个道理,你得先推翻在小尺度上和大尺度上我们的测量都测错了,比如:之前的科学家眼睛都出了问题,手也不听使唤,然后实验数据全是错的。但问题是这可能么?根本不可能!
因此,未来的理论是往两头走的,一头是更小的尺度,一头是更大的尺度。在更小尺度内诞生的理论,是需要兼容量子力学描述的微观世界和牛顿力学描述的宏观低速世界。而在更大的尺度内诞生的理论,要能够兼容相对论描述的大尺度世界和牛顿力学描述的宏观低速世界。
因此,新的理论并不是推翻量子力学、相对论、牛顿力学,因为推翻它们就要推翻他们描述的物理学现象,这些现象其实就是事实,事实是不可能被推翻的。所以,新理论一定是兼容旧理论的。