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“暗物质”和“暗能量”其实是给现有理论打的两块补丁


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“暗物质”和“暗能量”其实是给现有理论打的两块补丁
在古代世界,无论东西方,都有把经典奉为“神圣”的传统,人们习惯于把“知识”当作不容置疑的“真理”。直到今天,仍有很多人把“科学知识”等同于“真理”,其实我们弄清楚了科学理论是怎么来的,也就明白了它到底是不是永远正确的“真理”。
严格意义上的科学只讨论经验世界之内的事,它都包括哪些内容呢?
根据不同的研究目的可以把科学分为三部分:
一、找规律
找规律就是通过观察以及各种实验,来研究世界到底如何运转。
比如自由落体运动。在两千多年里大家都认同亚里士多德的观点:物体下落的快慢是由它们的重量决定的,物体越重,下落得越快。
但是伽利略通过观察和推理,认为物体下落快慢和重量无关,并通过斜面实验证明自由落体运动是匀加速运动,测得该运动的精确数学表达:v^2=2gh
规律是相对客观的,不同的人在相似条件下做实验能得到相似的结论。但是该公式包含一个隐含条件:地球表面的短距离运动,半径的变化可以忽略不计。当然这个条件是到了牛顿时期才加上的。
二、应用
应用就是利用发现的规律,开发技术,发明工具,应用于现实世界。
比如发现了自由落体运动的规律,能很容易推导出抛物运动的规律,可以用于计算弹道。
三、解释
解释就是发现各种规律之后,进一步研究为什么世界如此运转。
由于宇宙本质对于人类而言相当于一个黑箱子,解释相对于规律就没有那么的客观,不同的科学家可能会有不同的解释。最终哪种解释被大家认可,取决于哪种解释能被用于更普遍的规律。
伽利略发现了自由落体运动规律之后,他并没有进一步解释,为什么自由落体运动是匀加速运动?是什么力量让物体下落的速度不断增加?
直到牛顿提出万有引力定律,即任何两个物体之间存在由质量引起的相互吸引力,其大小与两物体的质量成正比,与两物体的距离平方成反比。
万有引力定律既能解释自由落体为什么如此运动,也能较好解释观测到的大部分天体运动。但是不能很好解释水星轨道旋紧、谱线红移、光线引力偏折等现象。
爱因斯坦提出的广义相对论能更好解释上述现象,但是在经典力学的适用范围内,用广义相对论计算要比用万有引力定律复杂得多。而且,对于天体力学中的二体问题,难以用广义相对论进行数学处理。所以,广义相对论并不能取代万有引力定律。
在20世纪70年代,科学家观测宇宙一些星系中的恒星运行速度时发现,越远离核心的星系,其绕中心旋转的速度并不都是衰减下去,而是具有和内圈恒星相似的速度。
无论是万有引力定律还是广义相对论,都没法解释这一现象。在没有更完美理论的情况下,科学家引入了“暗物质”和“暗能量”的概念,使现有理论和实际观测到的现象相匹配。
其实并没法确定“暗物质”和“暗能量”一定存在,或者可以说,“暗物质”和“暗能量”是给现有理论打的两块补丁。



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