為什麼愛因斯坦能在沒有驗證情況下提出各種理論?而且還都正確

2022-02-27 16:59:04 字數 4571 閱讀 3793

1樓:星辰大海路上的種花家

曾經有這樣幾句話形容理論和實驗物理界的科學家:「理論物理廢紙,實驗物理費錢,理論和實驗物理費公尺」,當然這是褒獎費公尺同志是二十世紀最後一位理論與實驗物理兼備的罕見人才,費公尺這樣的科學家實在難得。但我們今天要說的卻是一位連費公尺都仰望、二十世紀物理界的超級大佬:

愛因斯坦,他是理論物理界的地位首屈一指,他創立的理論,整個二十世紀甚至二十一世紀都在驗證!

狹義相對論是愛因斯坦獨創的嗎?非也!

有很多不了解狹義相對論的朋友認為狹義相對論是愛因斯坦獨創的,一般都只有一句,2023年愛因斯坦的狹義相對論橫空出世,事實上確實是橫空出世,但卻是很多科學家的鋪墊,愛因斯坦也曾經說過,如果他不推出狹義相對論,那麼5年之內必定有科學家也會發現狹義相對論!我們來了解下狹義相對論的背景!

早期的鋪墊是牛頓的萬有引力以及三大定律,還有拉普拉斯對太陽系行星軌道週期性證明,還有勒維耶計算出的水星進動問題,早期認為有一顆祝融星在水星軌道內影響所致,另比較關鍵的有如下幾點:

首先是麥克斯韋在2023年代推出的麥克斯韋方程組,推導出電磁波是乙個常數,並且和光速一致,這讓麥克斯韋意識到光也是一種電磁波。

然後是以太的愛好者麥可遜和莫雷為證明以太而進行的一次漂移實驗,結果一臉懵逼的到了漂移零結果,這讓麥可遜和莫雷目瞪口呆,並且此事在科學界傳開後,多方都加入戰團,但除了得到誤差越來越小的結果外,其他都沒有區別。

2023年洛侖茲提出了高速運動的物體長度收縮的概念來解釋以太漂移的零結果,並且通過相關態定理提出了本地時的概念,用這個理論洛侖茲解釋了光行差和都卜勒頻移以及斐索流水實驗。在同一年洛侖茲提出了一組使用麥克斯韋電磁理論在以太中運動的座標系的變換方程,這就是洛侖茲變換!

到這裡大家應該都知道,狹義相對論的光速不變和下一相對性原理都已經準備好了,所以2023年愛因斯坦推出狹義相對論只是乙個階段性的總結+開創性的思維的結果,如果沒有麥克斯韋、洛侖茲和龐加萊,那麼愛因斯坦不知道還要耕耘多少年,而且就憑愛因斯坦理論物理的底子,那些需要實驗物理支撐的資料是難以拿到的。當然愛因斯坦並沒有獨吞功勞,本文開頭愛因斯坦就已經定義狹義相對論的性質了!

廣義相對論是愛因斯坦獨創的嗎?很明顯是!

廣義相對論雖然用到了很多數學與物理工具,但這個理論從頭至尾都是愛因斯坦獨立思考成型的,唯一求助於其他科學家的也僅僅是數學工具,因此從這一點上來看,愛因斯坦獨享廣相的榮耀是毫無疑問的,十年的時間的對於乙個理論與體系,也許先得太緊湊了,但對於愛因斯坦來說,他在2023年就完成了,並於同年11月在普魯士科學院做了演講,內容正是引力場方程!

這個方程是乙個二階非線性偏微分方程組,在數學上求解十分困難,愛因斯坦自己也只能近似方法推導出多個預言,但最著名的還是要數史瓦希在2023年得到的第乙個精確解:史瓦希度規,大家都知道這是黑洞的理論基礎!

2023年愛因斯坦將引力場方程應用到整個宇宙,開創了相對論的宇宙學應用領域,但愛因斯坦比較傾向於宇宙靜態論,因此他在引力場方程中增加了乙個常數,以修正動態宇宙為靜態。

而弗里德曼和勒梅特則從引力場方程中得到了膨脹宇宙解,而哈勃則觀測到了宇宙膨脹,這讓愛因斯坦懊惱不已「這是愛因斯坦犯過的最大錯誤」,愛因斯坦自己認為!

當然愛因斯坦的廣相還證明了水星進動,引力彎曲光線,解釋了宇宙膨脹,發現了黑洞,預言了引力波.......等等,其實遠不止此,還有光電理論和分子運動論,還有雷射理論和玻色-愛因斯坦凝聚態等等,都是愛因斯坦在理論物理界做出的貢獻!

但愛因斯坦在量子力學上犯過的錯誤也是不可饒恕的,也許他太中意於世界的連續,以至於幾乎就拋棄了他也是量子力學開創者之一,他反對量子力學從初期的試圖根本性推翻,到中期和波爾的各個交鋒,再到後期的量子理論不完備性等等,幾乎可以說,2023年之後即使愛因斯坦去釣魚也對科學界不會有大的損失,可見愛因斯坦還是犯了乙個不可饒恕的經驗主義錯誤!

但我們要說明一下的是,儘管愛因斯坦在量子力學上拖了後腿,但他提出的各種思想實驗卻是量子力學不斷堅實基礎的重要**,也許對手的強大正給了量子力學野蠻的生長方式,但至少證明了一點,愛因斯坦並不是神,他是乙個活生生的人,無論如何,我們敬佩與他的勇氣和偉大,他開創性的理論甚至在未來數百年內依然照耀科學界,愛因斯坦的傳說將永流傳於科學界!

2樓:林藪與文化

不能說沒有驗證,愛因斯坦所提出的理論往往是在前人的實驗基礎以及在大腦中進行實驗的基礎上提出的,是經過嚴謹的思考後得出的。愛因斯坦是20世紀一位偉大的物理學家和科學家,他提出的狹義相對論和廣義相對論直到現在還是物理學家公認的「準則」。

愛因斯坦應該算是20世紀最聰明的人了,因為狹義相對論與廣義相對論說的分別是微觀世界和巨集觀世界,當時並沒有那麼多先進的器材可以用於實驗。而愛因斯坦借鑑同僚們的實驗經驗,靠著大腦的思考,利用數學計算,發揮想象力在大腦中實驗,之後提出了這兩條影響深遠的物理理論,實在是令人驚訝。

1.借鑑前人的實驗結果。雖然狹義相對論和廣義相對論的提出,愛因斯坦並沒有做任何的實驗,很多人都認為這是從紙上得出的理論。

可是科學家從來都不是一拍腦袋,就能想出乙個理論的。每個理論提出的背後,肯定有一定的依據。

狹義相對論很可能是借鑑當時許多科學家的研究得來的。狹義相對論中的乙個重要理論是光速不變原理。這個原理早在愛因斯坦以前,就有很多科學家進行了無數的研究。

比如麥克斯韋推出的電磁方程組,實際上是可以推導出光速是乙個常數(定值),還有兩位科學家麥可遜和莫雷在一次檢測以太的漂移實驗中,得出了相反的結論,即以太並不存在。愛因斯坦在前人的研究基礎上,進行了大膽的假設,提出光速不變的原理。事實證明,愛因斯坦的假設是成立的。

2.大腦設想中的實驗。而廣義相對論則是完全靠愛因斯坦獨立思考判斷得出的。

愛因斯坦是直接**了宇宙中的很多現象和理論的,比如引力波、黑洞等,這些是當時沒辦法用實驗來證明的。而愛因斯坦則是靠著多年研究和一些數學的知識,不斷在大腦中實驗,放入不同的想法,不斷地驗證,最終得出了引力是由於空間的扭曲所形成的。

愛因斯坦的這些想法是非常前衛的,具有開創性的。但是也因為沒有辦法得到證實,或者是當時的人根本就搞不懂愛因斯坦的思考,這些理論提出的時候,並沒有得到科學界的重視。科學是需要謹慎地研究,反覆地驗證,需要有實驗的基礎的,而愛因斯坦僅靠著自己的大腦就能進行不斷的檢驗。

後世的實驗也證明了愛因斯坦理論的正確性。

3.天才是如何產生的?正是因為愛因斯坦提出這麼多超前的理論,讓人覺得愛因斯坦是乙個不可多得的天才。

他能運用大腦思維的力量,用邏輯來進行實驗,還會加入很多自己思考的想法。那麼多正確的理論從啟發到誕生肯定是經歷了很長時間的思考。很多人非常好奇,這樣乙個天才到底是怎麼產生的?

甚至於有人在他死後,還偷竊了愛因斯坦的大腦去研究。

實際上從愛因斯坦自己的話中,就能發現天才的產生,靠的是無窮的好奇心和想象力。愛因斯坦曾說「知識不是力量,探求知識的好奇才是力量」。因為對宇宙世界、巨集觀世界的好奇,他才會不斷地研究和思考,利用想象的力量,不斷去設想,去檢驗,最終得出相對論。

另外,愛因斯坦還提出學習應該是快樂的。他認為強制去學習,就會失去獨立思考的能力。只有飽含學習的興趣才會願意去思考,才能有產出,有自己的想法。

而這同樣也是愛因斯坦成功的關鍵。

總的來說,愛因斯坦所有的理論都不是憑空產生的,即便是沒有實驗的支撐,同樣也是經過長期的思考和無數次在大腦中的驗證得出的,所以準確度才會那麼高。

3樓:匿名使用者

宇宙是動態的。有質量的物體在小範圍內是相對靜止時,可以被稱出重量。但是當這個物體的體積增大時,密度就會變得小,這個小密度的物體在小範圍內可以測出重量,但是一但放到大範圍內或者改變環境狀態時,其重量將會消失。

這說的是在相對靜止的狀態下的效果,再來看在動態環境裡的效果:有質量的物體處在動態的環境時,可以測出重量,但當這個物體的形狀被改變時,其重量將會改變,比如把鐵塊固定在電機軸上通電運轉,能夠測出重量。但是把鐵塊做成螺旋槳,再開動電機時,其重量就會改變或消失。

在動態環境裡,體積會改變密度,密度會改變重量,雖然質量沒變,但重量已經改變。在宇宙中所有的物質和現象都是由動態和靜態的相互作用而產生的。這個相互作用可以產生電荷、能量及物質。

有人說了,起初的宇宙是靜止的真空,那麼是怎樣產生的動態、物質、和能量?這就要進入另乙個層次了,世界本來就是由不同層次組成的。起初的世界啥也沒有,連無都沒有,就產生了空。

因空而暗,因暗而陰,因陰而冷,這樣就產生了陰、暗、冷、空、無、虛的世界。在這樣的世界裡陰、暗、冷的本身就是物質。因為有了陰,這個陰可以給所有的一切定性並使其激化,因此暗和冷就產生了動能和壓力。

動能和壓力產生了電荷並產生了陽。陰、陽結合產生了電子、原子,分子。原子又形成了細胞,細胞又分化出動物和植物。

動態的世界產生了物質,物質又產生了能量,能量又促進了動態。動態的世界又分離出不同的物質,使相同的物質合併成大的物體。大的物體產生了大的能量使空間旋轉並產生了離心力和向心力,使處於不同密度的物質或物體各處於不同的狀態和位置,這就產生了動態平衡,所有的物質都在運動的狀態下保持著平衡。

凡密度小的物質都被離心力排開在外,凡密度大的物質都被向心力聚攏在內,並層層疊壓形成重力。所以宇宙是動態的,是互相轉化的,其中包括質量、體積、密度、狀態、環境、時間和空間都是會轉化或變化的,宇宙就是在這樣的動態裡保持著平衡並向前發展。

4樓:小山村情懷

愛因斯坦能在沒有驗證情況下提出各種理論,而且都是正確的。首先要知道什麼是推理,是在過去的基礎上,在經驗上,在資料上,進行了精確的推算,他可是二十世紀大科學家啊,而不是隨意的猜測。。

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