不爱尖叫的鸡|既然相对论是对的，经典物理学有错误，为何高中还要学错的东西？
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本文参加*** #科学了不起# 系列征文赛 。
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在高中阶段 ， 我们所学的物理学都是经典物理学 ， 无论是牛顿运动定律 ， 仍是牛顿万有引力定律 ， 都属于这个范畴 ， 牛顿是开山鼻祖 。 牛顿的经典物理学是建立在绝对时空观的基础上 ， 以为时间和空间是独立存在的 ， 并且这两个参数在任何参照系中测出来都是一致的 ， 时空是绝对的 。
然而 ， 与经典物理学相反的是 ， 爱因斯坦的相对论则是得出了相对时空的结论 ， 以为时间和空间是同一的 ， 并且这两个参数在不同参照系中测出来是不一样的 ， 时空是相对的 。
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时至今日 ， 物理学家还在通过各种高精度的实验来证实相对论的正确性 。 此前 ， 直接探测到的引力波和捕捉到的黑洞照片都是相对论的强有力证据 ， 但这些现象无法被经典物理学所解释 。
既然相对论被证实是对的 ， 这意味着基于完全相反时空观的经典物理学存在巨大的缺陷 ， 为什么我们还要在高中学习错误的东西呢？
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事实上 ， 这个题目对物理学理论有着很深的曲解 。 物理学理论并没有绝对的准确 ， 或者错误 ， 只能说它们的适用范围是不一样的 。 这就比如在初中时 ， 根号-1是没有意义的 。 到了高中 ， 学过复数之后 ， 根号-1即是虚数单位i 。
经典物理学并非凭空想象出来的 ， 而是物理学家对于自然规律的一种总结 ， 用数学工具加以规范 。 正由于如斯 ， 经典物理学可以很好地描述我们生活中的各种物理现象 。 事实上 ， 就连火箭发射这样对精度要求非常高的情况 ， 用经典物理学就足够了 。
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倘若速度接近于光速 ， 或者引力效应非常强 ， 经典物理学就无能为力了 ， 其描述精度与实际观测结果会泛起较大的偏差 ， 这个时候就会用到爱因斯坦的相对论 。 许多实验已经证实 ， 相对论能够正确描述亚光速和强引力场下的情况 。
当然 ， 相对论也能用于描述宏观低速和弱引力场的情况 。 但相对论的数学模型比较复杂 ， 日常生活中用起来很不利便 。 为了进步完全可以忽略不计的精度 ， 用相对论得不偿失 。
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在日常生活中 ， 经典物理学的精度已经足够高 ， 没必要用相对论 。 这就比如圆周率是无理数 ， 人类已经计算到小数点后的31.4万亿位 ， 但我们平时只用几个小数位就足够了 ， 就算是航天精度也只要几十位 。
因此 ， 我们并不能说经典物理学是错误的 ， 只是这套模型的适用范围有限 。 相比之下 ， 相对论的适用范围更广 ， 不但可以像经典物理学那样描述低速弱引力场的情况 ， 而且还能描述经典物理学所无能为力的高速强引力场情况 。
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【不爱尖叫的鸡|既然相对论是对的，经典物理学有错误，为何高中还要学错的东西？】同样地 ， 相对论也不是万能 ， 也是有适用范围的 。 一旦物理前提达到极端的程度 ， 例如 ， 奇点 ， 相对论就会完全失效 。 这意味着必定还有适用范围更广的理论 ， 它不但能描述相对论效应 ， 而且还能描述超越相对论的东西 。
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