本期文稿:
亚里士多德是一位著名的哲学家,但至少在某些方面,他不能算是一个科学家,因为他十分相信思维的力量,他的很多结论只是自己觉得没有问题,而并没有做实验去验证,这就是我之前提到的科学和哲学的不同(大家千万不要误解,我并没有贬低哲学)哲学只注重结论,而科学不仅注重结论,更注重得到结论的过程。他曾经想过一件事,那就是—如果有两个铁球,一个大,一个小,大的重一些,小的要轻一些,如果他们同时从高处向下落,那是大的铁球先落地?还是小的铁球先落地?还是他们同时落地?这个故事应该很多人都听说过,结论就是:两个铁球同时落地,但亚里士多德的结论却是—当两个物体一重一轻同时下落时,一定是重量大的物体首先落地。亚里士多德为什么会得出这个错误的结论呢?这就是因为他没有做实验来验证他的结论,按照科学的说法,没有做过实验证明的答案不能叫做结论,而只能叫做猜想,不管你这个猜想听起来有多么正确,多么有道理都只能是猜想,那这个正确的结论是谁提出的呢?是著名的科学家伽利略他做了很多次的实验,有一次实验最为知名,那就是他在比萨斜塔上做的公开实验,向世人证明了,亚里士多德的猜想是错误的(不过其实伽利略并没有在比萨斜塔上做实验,只是一个故事罢了,但是这并不影响我们说的实验科学),伽利略提出的正确结论是,当两个物体一重一轻同时下落时,两个物体同时落地。伽利略的这个实验,打开了“实验科学”的大门,实验科学的意思就是:每一条结论都必须能经得住多次试验的验证,这种实验精神来自伽利略这也是为什么人们称伽利略为“现代科学之父”也就是说,伽利略把哲学家和科学家的工作分开了,哲学家负责思考,科学家负责实验。
因为有伽利略的基础牛顿总结出了他的三大运动定律,我们先了解最易理解的牛顿第三运动定律:
两个物体之间的作用力和反作用力总是在同一条直线上,大小相同,方向相反。
牛顿的运动定律给牛顿带来了很多成就。但是,这个运动定律所揭示的一个事实却让牛顿很不舒服,这个事实就是:物体间的运动状态都是相对的,所以,宇宙中不存在一个绝对静止的状态。这个物体处在什么位置,处在哪个空间都是相对的。没有绝对位置,也没有绝对空间。这一点其实在生活中不难理解,可推广到宇宙,牛顿就感到难以接受了,他觉得,如果宇宙中没有绝对静止,那这个宇宙也太没秩序,太没意义了。这也就是说,两个人使用同样的表,为同一件事计时,一点误差都没有,但两个人的表上显示的数字却不一样,这怎么可能?
其实,这不但可能,而且是必须的。这就要说到我们之前说到的光速了,我们之前提到了迈克尔逊莫雷实验,实验的结论让整个物理学界大为震惊,因为,他否定了牛顿运动定律这就等于说,一辆小汽车在公路上行驶,旁边开过一辆比汽车速度快的火车,那辆火车的速度,不管是跟地面还是跟开着的汽车比,都是一样的。
这在速度慢的世界里,确实不可能,但在在速度快的世界里,速度可以快到光速,这就完全可能了,这就又要说到之前提到的狭义相对论了,在这里,我再从新说一下,狭义相对论包含以下两个基本原理:
(1)相对性原理:不管观察者处于什么运动状态,物理定律不变
(2)光速不变原理:任何光线都以确定的速度c运动着,不管这道光线来自静止的还是运动的物体。
狭义相对论中光的速度是恒定的,两个物体发出一束光,相同的时间,光的速度一样可走的距离却不一样,而在第三者测量中“相同的时间”里,两个物体所经历的时间也是有区别的。
是不是感到很惊讶,时间可以跟着速度变化,可快可慢,时间是相对的,绝对的时间也不负存在。举个例子:一个人坐飞机顺着地球方向往东飞行,他所经历的时间就比往西的乘客更短,这个结果已经被实验证实,变成了一个准确的结论,说白了,就是时钟变慢,速度越快,时钟变慢的就越明显,甚至有可能出现儿子比妈妈还要老的情况。也就是说,如果你想让自己增寿,可以绕着地球往东飞,飞一年大概可以向前穿越16秒,坐上人类能做出的最快的飞行器,也只能穿越100多秒,如果坐上达到光速90%的飞船,大概能穿越一年零七个月如果制造出光速99%的飞船地球上的时间就会以7倍的速度流逝,很神奇吧,那么,下一章,我将为你继续讲述有关相对论的知识,我们下章见!