相对论大概率是不可能错的
如果我们假设我们发现了相对论不对,那简直是个灾难。那为什么这么说呢?
在过去的100多年里,科学家用了各种办法想要证伪相对论,但每次的结果都是相对论正确无法,甚至我们所得到的黑洞图像都是十分符合相对论的预言。
如果相对论错了,这就意味着这100多年来,物理学们的观测都是错的,那只可能有两种情况,一种就是仪器有问题,而且是100多年来,所有科学家使用的仪器都有问题,这本身就是一件匪夷所思的事情。另外一个种可能就是100多年来做实验的物理学家都在造假,那你觉得这有可能吗?
我觉得不可能,原因就是利益。对于物理学家来说,发现不符合现有理论的情况是一个重大的机会,不仅证伪的人可以获得到足够多的荣誉,而且还给理论物理学家提出新理论的机会。所以,如果有人真的有石锤证伪相对论,根本不可能瞒着,瞒着对自己一点好处都没有。
所以,假设相对论错了这件事其实已经属于“科幻事件”了。相对论大概率上是不可能出现错误的。
不过,这并不妨碍我们思考一下相对论错了,到底会带来什么后果?
相对论错了,那会有什么严重后果?
在这之前,我们得先搞明白相对论到底是什么?
在爱因斯坦之前,近代科学之父牛顿提出了牛顿三大定律和万有引力定律,把太空中的物理学规律和地球上的物理学规律统一了起来。
牛顿之后,爱因斯坦之前,最伟大的理论物理学家是麦克斯韦,他提出了麦克斯韦方程,通过麦克斯韦方程他统一了电和磁,预言了电磁波的存在,光是一种电磁波。
不过,牛顿和麦克斯韦的理论在“光速”这件事情上出现了矛盾。麦克斯韦方程推导得到了光速表达式是一个定值,这和牛顿理论中“运动都是相对的”是相互矛盾的。后来,许多科学家都没有办法协调这个矛盾,直到爱因斯坦的出现,他认为光速就是绝对的,在任何惯性参考下都是一致的,同时他也认可相对性。所以,他基于这两个基本假设推演出了狭义相对论。
在这套理论中,爱因斯坦统一了时间和空间,认为它们其实是应该结合起来,并称为时空。这一点和牛顿的绝对时空观是完全不同的,牛顿认为时间和空间应该是分立的,绝对的。而爱因斯坦认为光速就是时空的特性。
当然,你一定会觉得爱因斯坦的这套理论很玄,起初很多人也是这么认为的。那具体为什么会这样呢?我们之后再详细说。我们先说广义相对论。广义相对论其实是狭义相对论的推广,研究的就是在非惯性参考系下的情况,爱因斯坦通过一个等效原理,把引力和加速度的情况统一了起来。
和狭义相对论相比起来,广义相对论更加抽象和无法理解。所以,一开始很多科学家是不认可爱因斯坦的相对论的。所以,狭义相对论和广义相对论的提出并没有引起什么波澜。
如果相对论错了,意味着相对论的两条基本假设错了,也就是光速不变原理和相对性原理要么都错了,要么错一个。无论这其中错哪个,这都意味着牛顿理论或者麦克斯韦方程错了,那也就是说,不仅是现代物理学的地基被摧毁了,连经典物理学的地基都会被一并摧毁。相当于人类这300多年来的科学都百忙会了。可这其实和我们正在经历的一切是不符的。因为无论是工业革命还是近现代科技的高速发展,都高度依赖科学的发展,CPU和原子弹都是基于科学的发展做出来,如果它们是错的,那如何能做得出这些东西?
所以,这些客观存在的科学产品也在告诉我们,相对论大概率是不可能错的。
科学理论比拼的不是“对和错”
实际上,爱因斯坦提出相对论后,他也很着急,因为他很明白没有任何实证和观测支持的理论是不可能被接受的。于是,他曾经花钱让一位天文学家去观测,结果遇到了一战,那名天文学家被扣押了。一直到了1919年,爱丁顿通过观测莎罗序列日全食,成功证明了爱因斯坦的相对论要比牛顿的万有引力定律更加准确。这才使得爱因斯坦一下名震世界。这里补充一句,这当中有反转,但是最终还是证明爱因斯坦的理论无比精准。
我们要知道,虽然爱丁顿证明了爱因斯坦的广义相对论更精准,但是当时的科学界并没有一下子就接受这个结果。这也是为什么爱因斯坦始终没有因为相对论拿到诺贝尔奖的原因。后来,许多科学家都加入到证明相对论的队伍当中来,在上世纪50,60年代,就有很多科学家证明了狭义相对论的正确性,这才使得相对论成为主流的科学理论。所以,相对论其实也包括量子力学,一直以来都有很多科学家在挑刺,想要通过各种实验来证伪它们,但是它们都经受住了考验。
而之所以相对论让我们觉得很玄,是因为人类的视野很狭窄。人类是生活在宏观低速的世界里,而这个尺度的世界,牛顿理论已经够用了。而相对论是适用于速度大,引力大的世界,这里的速度特指接近于光速,引力大意味着是在大质量天体附近的引力场。这都是远离我们日常生活的,在这些尺度下得到的理论自然会让人觉得极其高深。