【新科学世界观】相对论与万物至理

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• 更新时间：2021-12-28 08:50:25
• 类别：名师讲座 > 文明讲堂

资源简介：

【新科学世界观】相对论与万物至理

一、宇宙有没有终极密码？

顶级物理学家相信宇宙有一个终极方程，有一把终极钥匙，就像打开宇宙的密码。这个方程统一所有的理论，统一所有的力。

这个大一统理论叫“万物至理”。theory of everything。

万物至理的研究路径包括：牛顿的F=MA， 爱因斯坦的E=MC方，量子力学，超弦理论等。

二、顶级科学家的研究方法是什么？

科学家们认为：我们不是生活在客观世界里，而是生活在思想家为我们打造的思想世界里。

——研究需要透过现象去寻找本源——公理、第一性原理。

科学家研究工作分为两步，第一步是发现公理，第二步是从公理出发去推出结论。

找公理的方法论：

1.第一个是理念世界

顶级科学家都研究第一性原理下面的那个洞，柏拉图把它称为理念世界。

爱因斯坦认为，定律背后都存在一组定律的定律。满足对称性、能量守恒定律、最小作用力原理。爱因斯坦认为这是理念世界，是上帝创造这些规律的元前提。他用元前提为前提，推出那些理论出来。这就是他研究的一个巨大不同的地方。

2.第二个方法叫思想实验

思想实验是在脑子里做纯逻辑推演。凭借想象的飞跃，而不是基于实验数据的归纳。

想象力是突破已知的一个力量。

总结：

第一，从根基理论出发，根基就是第一性原理，根基越深，带出来的东西越多；

第二，破界创新，我们对世界的认知都在某种隐含假设中，公理或公式的背后也有某种隐含假设，发现逻辑失洽的地方是破界创新的机会。

三、科学家寻找终极密码的历程

1、天文学的发展：

罗勒米天文学模型：地球是宇宙中心，地球静止不动，太阳绕着地球转，所有其他的行星也绕着地球转；天体做匀速圆周运动。

哥白尼天文学模型：太阳是宇宙的中心，地球围着太阳转。天体做匀速圆周运动。

开普勒天文学模型：太阳是宇宙的中心，每个星球围着太阳做椭圆形运动。

现代天文学：宇宙浩瀚无垠，太阳只是其中之一。人类未知的空间还很大。

天文学的发展历程是一次次打破隐含假设的过程。

2、物理学力学的发展

（1）牛顿统一了天上地下，F=MA

（2）麦克斯韦统一了电力和磁力。把电力磁力的方程变成一个方程，电磁波。

发现电磁波的速度和光的速度是一样的。

（3）爱因斯坦发现牛顿和麦克斯韦的理论不融洽。创立了狭义相对论。

狭义相对论推导过程：

速度=距离／时间

光的运动速度=光运动的距离／光运动的时间。

时间是绝对的，速度是相对的。

如果运动速度到光的速度呢？

如果是光速运动的情况下，光速不变和时间不变出现了逻辑失洽。

经典物理学中的隐含假设时间是绝对不变的，二者选其一，爱因斯坦认为，光速不变才是真正的那个隐含假设。

快速运动的人和静止的人，如果他们测的光速一样。解决方案只有一个，快速运动时，时间变慢了。这就是狭义相对论。

爱因斯坦继续深挖

黑洞学说，时空坐标变换。r变成时间的坐标轴，t变成空间坐标。两个分别的量变成一个量。如果时间和空间能够被统一，那从逻辑上讲，用时间和空间测量的每个东西也将发生变化。

一个物体运动速度越快，它的质量越大。E=MC方。

打破了质量和能量的边界。

打破了时间和空间的二元对立，提出合一的时空概念。

打破质量和能量的二元对立，提出合一的质能概念。

方法：1.识别隐含假设，发现逻辑失洽。

2.立新的隐含假设，找到两个更根基的东西，相对性原理和光速不变。

3.升维，破二元对立。

（4）广义相对论：

牛顿力学隐含假设是引力体本身。地球之所以绕着太阳运动不是因为太阳对地球有一个引力，万有引力。

爱因斯坦用思想实验的方法推导出：

大质能的物体会造成周围时空场弯曲。如果有其他的物体在这个时空那里运动，遵循最小作用力原理，它就会弯曲的运动。

甚至当光过来的时候都会弯曲。

爱因斯坦甚至测出来光过来之后弯曲的那个度数。

经典力学的万有引力，根本不存在。

质能让时空场弯曲，叫做广义相对论。

广义相对论公式是理解宇宙的那把钥匙。

可以推导出宇宙大爆炸那一刻的情况。

后记：

在万物至理的路上，目前量子力学、超弦理论还无法统一，科学家们还在思维的路上。我们等待破二元对立，最后合一的那把宇宙的秘密钥匙。

柏拉图说，只要逻辑上成立的，现实当中一定成立。如果逻辑与现实发生冲突，那就改变现实。

一个人最宝贵的财富，一个是好奇心，一个是想象力。