科学|人类历史上的4次认知革命,竟是由这个问题引发
第一次认知革命
400多年前 , 一位40来岁的中年男子 , 他正在忙着测量光的速度 , 此时他手持着计时的工具 , 并点亮油灯 , 等待着几公里外再次传来的光 。 但是光速实在太快了 , 他们没能测得光速的准确值 。
这次的失败并没影响到他在人类历史上的地位 , 他善于用实验来寻找因果 , 还打造了许多实验工具 , 比如:望远镜 , 为此狠狠地挣了一笔 。 通过望远镜 , 他发现了木星也是有自己的卫星 , 从根本上颠覆了地心说的根基:天体都是绕着地球转 。
在那个时代 , 他就是个异类 , 除了发现许多颠覆三观的天文学现象 , 他还喜欢玩思想实验 , 他曾经想象如果有一个人在一个密封的船舱里 , 这艘船行驶的速度接近于匀速 , 这时候船舱内的人很难分得清船是不是在动 , 如果这个人原地起跳 , 他还会落到原地 , 他把人随着船在动的这种现象叫做自然属性 , 我们现在管这个叫做惯性 。
他的思考和解决问题的方法被后人津津乐道 , 一次次颠覆着那个时代固有的认知 , 刷新了人们对于宇宙的认识 , 他也被誉为物理学之父 。 没错 , 他就是伽利略 。
伽利略可能从来不会想到他的测光速实验和对于惯性的思考打开了潘多拉的盒子 , 前者其实是狭义相对论的起点 , 而后者则是广义相对论的起点 。
第二次认知革命
伽利略去世后没多久 , 一位天才横空出世 , 他继承了伽利略的衣钵 , 把物理学推向了一个全新的高度 , 这位天才就是牛顿 。 他还对伽利略的理论进一步的体系化 。 有人曾说:天不生牛顿 , 万古如长夜 。
这主要是因为牛顿竟然仅仅通过纸和笔就准确地描绘了世界运转的规律 , 还能准确预测各种现象 , 这让牛顿时代的人佩服得五体投地 , 也让许多学者认为人类是可以触碰到了宇宙的终极奥义 。 于是 , 人类开始在牛顿指引的道路上疯狂发展 , 并塑造了如今的科技文明 。 这是前无古人的 , 但在物理学史上 , 这却是后有来者的 , 那他们是谁?
第三次认知革命
无争论不学术 , 在牛顿之后 , 物理学界高手频出 , 然而在随后的200年里 , 唯一能够比肩牛顿的只有另一个英国的天才 , 他就是麦克斯韦 , 他和牛顿最像的地方莫过于数学超级好 。
在麦克斯韦初出茅庐时 , 物理学家们都在电和磁的领域疯狂试探 , 他的前辈法拉第无限接近于统一“电”和“磁”的现象 , 但因为数学不好最终失败了 。
麦克斯韦在前辈的基础上大胆假设 , 小心求证 , 得到了著名的麦克斯韦方程 , 成功地完成了前辈未竟的事业 , 成功了统一了“电”和“磁” 。 麦克斯韦方程获得了与牛顿力学同样的成功 , 突破了人类对于电磁学的固有认知 , 同时还揭开了第二次工业革命的序幕 , 人类开始步入了电气时代 。
第四次认知革命
然而细心的科学家却发现 , 麦克斯韦方程和牛顿理论在“光速”上格格不入 。 那牛顿和麦克斯韦在光速的问题上是如何不对付的呢?
按照牛顿的理论 , 探讨光速就需要找个参考系 , 然而麦克斯韦理论下得到光速并没有假设参考系的存在 。 麦克斯韦方程下得到的光速c=1/ε0μ0 , 其中ε0 , μ0都是常数 , 因此光速也是常数 。
于是 , 科学家们为了不让两个伟大的理论之间存在矛盾 , 假设了存在绝对的参考系 , 光相对参考系中传播 , 速度就是光速 。 如果一定要这样假设 , 那就必须找到绝对参考系 , 科学家也把绝对参考系叫做:以太 。 可惜 , 科学家们花了几十年时间用各种办法都没能证明以太的存在 , 相反实验结果却更倾向于以太不存在 。
就在科学家们都束手无策时 , 一位26岁的瑞士伯尔尼专利局的三级技术员 , 在1905年连续发表了4篇具有开创性的论文 , 其中第三篇就解决了这个问题 , 发表这些论文的作者就是大名鼎鼎的爱因斯坦 , 而这一年也被历史所铭记 , 被称为爱因斯坦奇迹年 。
推荐阅读
- 科学|迄今为止地球上速度最快的人造物体是什么,答案是井盖?
- 中华人民共和国商务部 中华人民共和国科学技术部公告
- 科学|章鱼可能不是地球鱼?这是怎么回事?
- 科学|既然所有的生命都要走向灭亡,那生命的意义是什么?
- 科学知识|「图片新闻」兰州市欣欣嘉园社区和倍豪智创科技中心联合开展“探索七彩世界·普及科学知识”实践活动
- 海蒂·拉玛|海蒂·拉玛:好莱坞里的女科学家
- 又一巨星陨落!他这句话激励自己也激励所有人
- 庞涓|培养出庞涓、孙膑等大人物,自己却从不露面,历史上真有鬼谷子吗
- 白色月光|《白色月光》完结之后,“渣男”与“小三”都是一场人类自我惩罚
- 环球科学猫|科学家发现2300万年前的“树叶”!给人类提了个醒?
