如何“推翻”相对论和量子力学?你需要这样做才能在历史上留名?
其实并不是说现有的理论都不能推翻,而是要先搞清楚现有的理论是不是错的。如果没有错,为什么要推翻?而人类科学是如何发展的?简单来说,科学是靠你推翻我的理论,我推翻你的理论,还是通过前人后人的努力不断完善一个理论?那么我们需要明白,如果你提出了一个理论,你想要这个理论成功,需要具备什么条件?
首先我们来看看科学是如何一步步发展到今天的天空,这是我们观察和研究宇宙的窗口。人类科学的发展源于古人对天空星光运动规律的解释。在望远镜出现之前的时代,只要我们有一双明察秋毫的眼睛,我们都可以看到太阳的升起和落下,夜晚星星的交替。这是什么?古人说这是太阳在等待一群兄弟再次绕地球运行。
这是对宇宙规律最早的认识,也就是地心说,但哥白尼并不同意这种观点。特别是在行星逆行现象再次被发现后,地心说出现了严重的问题,不得不引入现行轮和偶轮的概念。这样一来,哥白尼觉得宇宙的运行可以如此混乱,于是发表了他的代表作《1543年弥留之际》但是哥白尼并没有为他的理论提出令人信服的数学依据。
主要原因是哥白尼认为行星的轨道仍然是正圆,导致太阳系行星的预测精度不如托勒密的地心计算准确。哥白尼死后去了第谷?布拉,他被认为是望远镜出现之前最伟大的天文学家,因为他的肉眼视力在当时是无与伦比的。
第谷在观测天空的岁月中积累了大量的天文数据,但他的数学能力较差。他认为哥白尼和托勒密是错误的。他把这两个理论结合起来,认为太阳系的其他行星都在绕着地球转,但是太阳是和这些兄弟一起绕着地球转的,他创造了自己的理论。在第谷于1601年令人印象深刻地去世后,开普勒从第谷那里继承了大量珍贵的观测数据,他认同哥白尼的日心说。1609年,开普勒发布了著名的行星运动三大定理,以其精确的数学模型首次为人们构建了一个完善的太阳系模型。后来,伽利略对木星卫星和金星相位的观察更有力地证实了日心说的立场。
开普勒虽然解释了行星的运动,但他说不清行星为什么绕着太阳转,是什么力量使太阳系运动。时间到了1687,人类最伟大、最轰动、划时代的论文《自然哲学的数学原理》发表了。牛顿提出万有引力,不仅为人类解释了地球上所有能看到和想到的物理运动,也解释了开普勒留下的历史问题。人类第一次可以用一套完整的理论完美地描述太阳系所有天体的运行规律。而且这个理论也很有预见性,让人们发现了肉眼看不到的行星天王星。
但是,牛顿的理论支配了人类的世界观200年,却出现了问题。这时,时间已经到了19世纪。随着人类科技和观测能力的提高,人们发现了水星轨道的岁差问题。根据牛顿的理论,任何计算都无法抹平每世纪43.11弧秒的误差,牛顿到死都无法解释为什么两个质量物体会有万有引力以及引力相互作用的方式。
这个问题的解决方案大家都很清楚,那就是1916年爱因斯坦广义相对论的发表,不仅解决了牛顿遗留的问题,完美地容纳了牛顿理论所能解释的一些现象,还做出了人类科学史上最惊人的预言:星光在穿过大质量物体时会发生弯曲。而在1919年,爱丁顿爵士在对日食的观测中得到了证实。
看到这里,我想你已经总结出了一条规律,这不仅是科学发展的规律,也是一个正确理论的必要条件。
科学是如何发展的?正确理论的条件是什么?从哥白尼、开普勒、牛顿到爱因斯坦,相信你会发现,科学是一个不断进步的过程,而不是相互推翻的过程!今天,你能说哥白尼的理论是错误的吗?开普勒三定律错了?牛顿的理论是错的?都不是,他们还在为之奋斗,即使已经被更高的理论取代。但是我们还在学习之前的理论。所以要想超越爱因斯坦,不是推翻相对论,而是完善和补充相对论。
那么你的理论要成功并超越相对论必须满足什么条件呢?
1.首先,你的理论必须解释相对论到目前为止已经证明的所有现象。包括:星光弯曲,引力透镜,引力红移,引力时间膨胀等等。
2.第二,你的理论必须解决相对论现在面临的困境,也就是无法解决的问题。比如描述大尺度下星系的异常自转曲线(暗物质问题)就不能和量子力学完美结合,也就是你的理论必须要把引力量子化,要提到引力是以微fame为中介的方式,要解决引力如此微弱的原因。
3.第三,你的新理论必须在满足以上两点的同时,提出新的可证伪的预测。也就是说,根据你的理论,你可以提出一个新的预测,它是可以被人通过实验和观察来证伪的。
看完以上条件,我想问的是,你能超越相对论吗?推翻是不可能的,只要能超越你,就会被载入史册。
量子力学呢?作为当代相对论,量子力学的完善和成功并不归功于一个人。据估计,20世纪你能想到的所有科学家都对量子力学的发展做出了贡献。这种理论很少受到人们的批评,因为普通人不太理解。你想说人家错了,不知道说什么。
但是,量子力学的成功是显而易见的。目前标准模型中的粒子以及它们的作用方式,基本上可以解释我们所能看到的一些微观层面的现象。但这个理论并不完美,这是普遍接受的。你绝对不可能推翻整个量子力学,但是你可以完善它。
比如现在的标准模型中的粒子,并不能解释宇宙中的所有现象。最熟悉的是里面没有暗物质粒子,中微子振荡的问题无法解决,因为按照目前标准模型中的粒子,中微子被预言没有质量,但实际上中微子有三种味道(电子中微子,?中微子和?中微子是可以相互转化的,这意味着中微子有质量,也意味着宇宙中一定有未知粒子可以赋予中微子质量。
而且目前的标准模型无法解决反物质消失之谜,这也是正负物质不对称的原因。目前我们发现有些介子会有弱相互作用对称破缺,但是没有强相互作用对称破缺粒子。
所以目前有很多问题等着我们去解决和完善,而不是等着我们去推翻现有的理论。因为现有的理论是正确的,你坚持推翻别人。这不是杠杠精吗?!所以按照过去科学发展的规律,即使是一两个世纪,牛顿的理论,爱因斯坦的理论,现在的量子力学都是正确的。但在未来,一定会有更完善的科学理论让我们拒绝目前一切未知的问题。