相對論、量子力學等理論在未來會被推翻嗎?答案出乎意料

我們經常在網上看到許多民科在否定現在有的科學理論,這其實很可笑。原因也很簡單,因為科學理論的進步亞根本不是依靠“推翻之前”的理論,因為,科學理論比的不是對錯,而是比誰更準。

所以,無論是量子力學、相對論、電磁學理論還是牛頓力學,他們其實都不會被否定。甚至地心說、和日心說也並沒有被否定,他們僅僅是沒有前面的幾個理論那麼準確而已。

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要理解這個問題,我們得先從牛頓力學和量子力學、相對論之間的關係說起。

牛頓的萬有引力定律

不知道大家想過沒有,明明愛因斯坦的廣義相對論描述引力更加準確,為什麼牛頓的萬有引力定律還沒有被淘汰?為什麼初高中生,甚至包括大學生都還要學牛頓的萬有引力定律?

不僅如此,在太陽系中,人類發明的各種航天器,基本上都是依靠牛頓的萬有引力作為基本原理,許多經歷了幾年的航行,到最終到達目的地,誤差僅僅一秒。那在這樣的情況下,我們能說牛頓的萬有引力定律錯了嗎?

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其實,我們並不能。但如果這件事情,我們再細細去思考,就會發現,“萬有引力”真的存在嗎?牛頓是切切實實看到了“引力”的存在,還是說,牛頓僅僅是看到“關於引力的現象”?

很明顯,牛頓看到的是物質之間彼此吸引的現象。

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然後基於這個現象,他提出了萬有引力定律來解釋。可比牛頓早以及和牛頓同一時期的學者,也有很多人看到了這樣的現象,為什麼他們的理論沒有人願意承認呢?

其實也很簡單,那就是牛頓的理論特別準確,理論和現實的誤差小。

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而且科學家是一群激進的人,他們會把現有的理論放到各種極端的尺度上去試錯。牛頓的時代,他的理論也被拿來各種試錯,但萬有引力定律都經受住了考驗。

所以,你發現沒有,其實牛頓理論會成立的前提是它和觀測是匹配的。如果你非要否定它,其實就是要否定觀測到的現象是錯誤的。

這也是為什麼牛頓的理論持續至今還廣泛的用於航空航天當中,真的就是因為太準了。

主流的科學理論

但同時也要知道,面對相同的現象,愛因斯坦則提出了不同的理論。

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他認為

萬有引力的本質是

空的彎曲

。比如:月亮繞著地球轉,是因為地球壓彎了周圍的時空,月球沿著時空的測地線在運動。

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那為什麼廣義相對論能夠取代萬有引力定律,成為主流的科學理論呢?

實際上,就是因為廣義相對論比萬有引力定律更準。說白了,就是因為人類的觀測技術進步了,能夠看到更多極端的尺度,在強引力場下,我們就會發現,廣義相對論要比萬有引力理論要準確,或者說誤差更小。這在1919年,天文學家愛丁頓的觀測中被驗證了。

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所以,你發現沒有?

無論理論叫成什麼花哨的名字,最終比較的就是準確性

新理論和舊理論之間的關係

但我們能說廣義相對論推翻了萬有引力定律嗎?

實際上並不行。因為我們會發現,牛頓的萬有引力定律是廣義相對論在宏觀低速下的近似解。兩者在描述弱引力場時,之間的差別需要到小數點後十多位去找,這個差別遠比大多數的觀測儀器的測量誤差還要小。所以,實際上,廣義相對論是相容了牛頓的萬有引力定律。

不僅如此,我們會發現,新理論和舊理論之間的關係就是相容關係。

量子力學和相對論都相容了牛頓理論,或者我們可以說,牛頓理論是量子力學和相對論在宏觀低速下的近似解。

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所以,實際上,科學的發展也對新理論提出了要求。由於舊理論是基於現象提出來的,和現象是完全匹配的。所以,新理論也需要和已有觀測到的現象進行匹配,換句話說,對於新理論的基本要求就是能夠相容舊理論。

如今科學理論的發展,是沿著更加極端的尺度的方向前進,一頭是朝著更大尺度去的,一頭是朝著更小的尺度去的。在更大尺度上誕生的理論需要相容相對論,在更小的尺度上誕生的理論需要相容量子力學。

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而同時,在宏觀低速下,我們依然還是會繼續沿用牛頓力學,不為別的,就是因為它精度足夠準確,並且還很簡單,這就導致使用成本很低,我們不可能凡事都要用廣義相對論來描述以你的運動規律,因為太麻煩了,而且用到廣義相對論得到的結果又和牛頓理論算出來的基本沒差。

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