了得網自然科學_時間的形狀--相對論史話

關於相對論的謠言粉碎機一、某些偽哲學家*喜歡說的一句話就是：“偉大的愛因斯坦發現了這個世界的奧秘：‘世間萬物都是相對的，沒有什麼是**的。’” 胡說八道！尤其是每當我跟某些人說“這是不會變的”的時候，對方告訴我愛因斯坦的相對論禁止這種想法。我就忍不住大喊一聲：“胡說八道，誰告訴你愛因斯坦說過這句話，別給愛因斯坦臉上抹黑！”事實上，愛因斯坦在晚年一直很不喜歡別人把他的理論叫做“相對論”，他自己覺得他的這個理論應該叫做“不變論”，因為他的理論中*重要的部分是那些數學方程式中的不變量。愛因斯坦深以為自豪的是他發現了宇宙中一些永恆不變的常量，*何況整個相對論都是從“在真空中光的傳播速度恆定不變”這一實驗基礎上發展而來的。如果當年相對論真的如愛因斯坦所希望的那樣叫做了“ 不變論”，我很想知道偽哲學家們是否又要說：“偉大的愛因斯坦發現了這個世界的奧秘：不管世界怎麼變化，永恆的永遠就是永恆的。” 二、有很多人認為相對論是用來造原**的理論，愛因斯坦正是現在人類面臨的核危機的罪魁禍首。日本大地震導致的福島核電站的洩漏又一次帶來了很多這樣的謠言，例如“要不是愛因斯坦，要不是相對論，何至於此” 。
我隻能表示無語。事實是關於原**，愛因斯坦**做過的一件事情是在一封由西拉德起草寫給美國總統羅斯福的信上簽了字，這封信主要講的是希特勒有可能正在研制一種威力巨大的“新型**”，如果研制出來，很有可能改變二戰的進程，美國也應該組織力量進行研制，以阻止可怕的災難性後果。而相對論隻不過是對這種新型**為什麼會有如此巨大的威力的一種理論解釋，即便沒有相對論，這種**也一樣能造出來，隻不過人類不知道為什麼其威力如此巨大而已。這就好比我放了一個屁，把自己臭死了，大家都百思不得其解這個屁為什麼會這麼臭，直到有**化學家和生物學家通過研究發現了臭屁的原理，但是沒有理論仍然不能阻止我放出臭死自己的這個屁。正如有著“活著的愛因斯坦”之稱的霍金指出的那樣：把原**歸咎於愛因斯坦的相對論，就如同把飛機失事的責任歸咎於牛頓的萬有引力定律一樣(參見霍金《果殼中的宇宙》)。
你必須了解的四個概念波普爾的證偽說——科學與偽科學的量尺。
波普爾是一個**的科學哲學家，他闡明了一個被現在科學界廣為接受的道理：所有的物理規律(或者說科學定律)都是永遠無法被“證實”的，通俗來講就是科學規律永遠不可能用擺事實講道理的方法來給你證明，尤其是證明給那些偽哲學家們。乍一聽這個說法，似乎很難理解，其實很好理解。
比如說我現在發現了一個科學規律：天下烏鴉一般黑。那我怎麼證明這個規律呢？我隻能到全世界去抓烏鴉的樣本，每抓到一隻都發現是黑的，然後我就跟你說：“你看，我從全世界抓了那麼多的烏鴉，無一不是黑的，這下你總該相信我關於天下烏鴉一般黑的理論了吧？”你說：“不，你又沒有把地球上的所有烏鴉都抓來給我看，你怎麼就知道沒有一隻白色的烏鴉呢？就算你把地球上所有的烏鴉都抓來了，你怎麼能知道宋朝的烏鴉也都是黑的呢？你又怎麼能知道以後會不會生出白色的烏鴉呢？總之你跟我說什麼都不能讓我相信天下烏鴉一般黑這個理論。”波普爾說得沒錯，確實我無法證明這個規律是正確的，但是我可以大膽地做出一種預言，哪**你跟我說你又在非洲的某個叢林裡面抓到了一隻烏鴉，不用去看，我就敢說那隻烏鴉是黑的。
你每抓到一隻黑色的烏鴉，我隻能說給“天下烏鴉一般黑”這個理論增加了一分可信度，而一旦有**我們發現了一隻白色的烏鴉，這個理論就不攻自破了。而科學理論之所以能稱之為科學，首先它要能做出一些預言，而這些預言恰恰是要能夠被“證偽”的，也就是說這個科學理論做出的預言是有可能被實驗所推翻的。隻有滿足了“預言”和“證偽”這兩個條件，我們纔能冠以科學之名。反過來說，如果你提出的一個理論並且做出的預言是永遠不可能被實驗推翻的，那麼這個就可以稱之為偽科學了。比如說，你給出了一個理論：有一種屁放出來是香的。於是我們把全天下的人放的屁都收集過來聞一下，發現都是臭的，但是這也沒法推翻你的理論，因為我們並不能證明唐朝的人放的屁也都是臭的。另外，你的這個偉大理論卻不能做出一個準確的預言：在何年何月何地何人會放出一個香屁來。因此，當一個理論隻能“ 證實”而不能“證偽”時，我們暫不能承認它是科學的，隻能當做一種“見解”來對待。波普爾認為所有的物理規律都能隻能算作一種“假說”，它們可以做出大量的預測，指導我們的發明創造，但總有**會因為找到一個不符合理論的反例來要求我們修正理論，但在沒有找到反例之前，我們仍然認為該理論是正確的、科學的，相對論也不例外。
奧卡姆剃刀原理——科學需要什麼樣的假設。
大概是800多年前吧，英格蘭有一個叫奧卡姆的地方，那個地方出了一個叫威廉(這在英國是一個**大眾化的名字，就跟一個中國人叫王剛一樣) 的哲學家，他說了一句話一直影響著科學界直到**，甚至開始輻射到管理學界、經濟學界等，這句話的原文是 “Entitiesshouldnotbemultipliedunnecessarily”，譯成中文意思是“如無必要，勿增實體”。這就是奧卡姆剃刀原理。為啥不叫威廉原理呢？你想啊，如果中國有一個住在桃花島的王剛講了一個流傳後世的**道理，如果叫“王剛原理”那多煞風景，這王剛也忒大眾化了，這種原理聽上去就沒什麼吸引力，但如果叫“桃花島原理”，給人的感覺就**不一樣了，而且從此桃花島也就出名了，還可以大力開發旅遊資源。不過你看不出奧卡姆剃刀原理有啥深奧的內涵對吧？是的，要是不解釋，我也跟你們一樣糊塗。但是一經解釋，就發現不簡單了，那是大大的有道理。
奧卡姆剃刀原理首先說的是這樣一個道理，如果你發現了一個很奇怪的現像，要對它進行解釋而不得不做很多各種各樣的假設，可能不同的解釋需要不同的假設，但是記住，根據奧卡姆剃刀原理，那個需要假設*少的解釋往往是*接近真相的解釋。童話《皇帝的新衣》大家都應該耳熟能詳吧？看到皇帝在大街上光著屁股走路這個奇怪的現像時，**大臣和鄰居家流著鼻涕的小毛都各自有一番解釋。先看**大臣的解釋：一、假設皇帝身上穿著一件世界上*華美的衣服。二、假設隻有聰明人纔能看見。三、假設我是蠢人。所以我看到的是光著屁股的皇帝。小毛的解釋：一、假設皇帝根本沒有穿衣服。所以我看到的是光著腚的皇帝。根據奧卡姆剃刀原理，小毛的解釋 *有可能接近真相！因為他的假設*少。奧卡姆剃刀原理還說明了另外一個道理：如果有某個條件是不能被我們感知和檢測到的，那麼和沒有這個條件根本就是等價的。比如說，天上發生閃電的時候，李大師告訴我們，這是我發功召喚來的一條天龍正在吐火，但是這條天龍你們凡人是永遠不可能看見的，也永遠別想用任何科學手段檢測到，隻有我能看見。根據奧卡姆剃刀原理，李大師的說法和沒有這條龍的存在是等價的。換句話說，我們應當把所有一切不能被我們所感知和檢測的條件都毫不留情地像剃刀刮肉一樣從我們的理論中刮去，毫不猶豫。奧卡姆剃刀原理從提出到現在已經過去了800多年了，這個原理是人類智慧的精華，也是幫助我們看清這個紛繁迷亂世界的 “第三隻眼”。我們將會在本書中看到愛因斯坦如何利用奧卡姆剃刀原理靈光閃動，他就像說破皇帝根本沒有穿衣服的那個小孩(那一年他26歲，在物理界確實可以算是小孩)，一語點醒整個物理界對於光速的普遍看法。如果用我的話說，奧卡姆剃刀原理說的就是——“上帝喜歡簡單”。
思維實驗——在大腦中運行的實驗。
說到實驗，你首先想到的是什麼？是跟我一樣永遠不能忘記**次看到老師用火柴點燃倒扣在塑料杯下面的氫氣時，發出的那一聲巨大的**聲和自己的驚呼聲？還是想起傳說中的伽利略在比薩斜塔上面扔下一大一小兩隻鐵球(當然，這隻是個傳說而已)，用它們的同時落地來推翻亞裡士多德的論斷“重的物體比輕的物體下落得*快”？你的腦海中一定翻騰起無數你曾經看到過或者親自做過的實驗。但是你有沒有想過，有一種實驗叫做“思維實驗”，而正是這種思維實驗極大地推動了科學的發展。我知道你心裡已經開始犯嘀咕了，這就給你舉例證明。關於思維實驗的科學*****的例子就是伽利略做的實驗，用來推翻亞裡士多德重物下落得*快的論斷。
(以下對話純屬虛構。) 伽利略說：“親愛的亞裡士多德先生，您不是說重的東西比輕的東西下落得*快嗎？那麼如果我們把一個鐵塊和一個木塊用繩子拴在一起，從高處扔下來會發生什麼？按照您的說法，較輕的木塊下落得慢，因此他會拖累鐵塊的下落，所以他們會比單扔一個鐵塊下落得慢一點，是不是這樣？” 亞裡士多德說：“沒錯，邏輯正確。” 伽利略說：“但是，鐵塊和木塊拴在一起以後，總重量卻要比一個鐵塊 *加重了啊，那麼豈不是他們又應該比單個鐵塊下落得*快？” 亞裡士多德說：“呃……” 伽利略說：“這個實驗我們不用實際做一下了吧，單單就在我們腦子裡面做一下就可以發現您的理論是自相矛盾的。” 亞裡士多德說：“你讓我想想，你讓我想想……” 上面就是一個思維實驗的生動例子，在頭腦中運行的實驗有時候往往比真正的實驗*具有說服力。愛因斯坦就是一個思維實驗的大師，相對論的誕生和思維實驗密不可分，甚至可以說沒有愛因斯坦在大腦中運行的那些實驗，相對論就不可能誕生。在本書中，我將帶你一起領略很多奇思妙想的思維實驗，感受頭腦風暴所帶來的快樂。
佯謬——乍一看肯定是不對的，但沒想到確是真的。
在物理學裡面，經常會遇到一些很有趣的事情，這些事情總是一開始讓你覺得是不可能發生的，但恰恰*後又被實驗證明是千真萬確的。像這樣的事情，中文裡面有一個詞就叫做“佯謬”。佯，就佯裝偽裝的意思；謬，就是謬誤錯誤的意思；佯謬就是佯裝是錯誤的，其實是正確的。在我們這本書中，會出現很多有趣的佯謬。我們先舉一個統計學中**的佯謬的例子給大家看(本例子來源於果殼網)：我高考終於考完了，考得相當不錯呢，終於到了填寫志願的時候，東方大學(簡稱東大)和神州大學(簡稱神大)都是我向往的學校，錄取分數都差不多，到底**志願要填報哪所大學呢？想來想去，為了終生大事我決定報考女生*多的大學，於是我開始在網上搜索兩個大學的數據進行研究。“物理繫，東大男女比例(就是男生數量比上女生數量)大於神大(東大是5：1，神大是2：1，兩所學校物理繫都是男生多)；外語繫，東大男女比例又是大於神大(東大是0.5：1，神大是0.2：1，兩所學校外語繫都是女生多，但東大的男女比例*大一點)……哇，怎麼所有專業東大的男女比例都高於神大啊？那還猶豫什麼呢，我肯定報神大了！”兩個月後我順利地進入了神州大學，正當我得意於我的選擇的時候，我悲劇地看到了一份資料，上面寫得清清楚楚：東大的整體男女比例小於神大。我靠，什麼？！有沒有搞錯？怎麼可能東大的所有專業男女比例都高於神大，但是整體男女比例卻低於神大了呢？！不帶這樣玩我的！！肯定是哪裡算錯了吧？於是我拿出計算器狂敲，卻發現網上的數據沒錯，我也沒有算錯數據，結果卻是千真萬確的。這種情況真的可能發生嗎？是的，這就是**的統計學上的“辛普森佯謬”，看起來不可能的事情真的發生了。
P8-13

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