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为什么说时空弯曲理论,看起来很荒唐,实际上很科学?

有网友问:有哪些理论看起来很荒谬,实际上科学

科学事物不被人们认识的很多,时空弯曲理论就是一个典型的例子。这个理论诞生100年了,早就成为科学界认识宇宙的基本工具,但在民间还是有许多人觉得很荒唐

时空弯曲理论主要内容

爱因斯坦广义相对论认为,任何有质量的物体,都会对周边时空造成扭曲,时空弯曲就是这种扭曲的结果。这种弯曲在小质量物体很微弱,但在大质量天体周围就显得很明显,主要表现为在周边形成时空漩涡或时空陷阱,这样相互靠近的天体就会有掉入其时空陷阱的趋势,表现出来的现象就是相互之间有引力。

引力是四种力中最小的力,只有强力的10^-38分之一,因此,任何小的物体,包括原子,虽然都会扰动周边时空,但由于其形成的力量太弱小,很难检测出来,更难表现出来。

但巨大天体对时空弯曲的影响就不能忽略了,如太阳,将所有行星都置于其质量形成的时空漩涡中,行星只有达到环绕速度,才不会被太阳的时空漩涡所吞没;经过太阳附近的光线,也会被太阳质量导致的时空漩涡(引力)所影响,让其顺着导致时空弯曲的曲率行进。

时空弯曲理论的证实

为了证实爱因斯坦的理论,早在1917年,英国皇家科学院就趁着全日食之机,派出了两支远征队,一支由戴森带队,前往南美洲巴西的索贝瑞尔;一支由爱丁顿带队,前往非洲西岸的普林西比岛,这两个最佳观测点观察全日食。

结论是:戴森队由于望远镜镜头被热浪炙烤有些变形,观测数据不准确,没有采用;爱丁顿得到精准数据,经过太阳附近的星光发生了1.75秒的偏转,完全符合爱因斯坦广义相对论预言。

人们还根据爱因斯坦的理论,完美解释了几百年来的一个难题:水星近日点进动问题。原来科学界对水星近日点进动问题,主要根据牛顿定律进行,但计算的结果是每个世纪有5557.62角秒的进动,而实际观测到的是5600.73角秒的进动,相差了43.11角秒。

这个是几百年来一直让天文学家们头疼的问题。1916年,爱因斯坦的广义相对论发表了,根据这个理论得出计算水星近日点进动的计算公式为:△ω=24π^3a^2/c^2T^2(1-e^2)

公式中的c 为光速、T 、a、e 分别为轨道周期、半长径和偏心率。根据这个公式计算出来的水星近日点进动与牛顿定律计算差值为43.03角秒,这就与观测值非常接近了,在允许误差的观测范围内了,因此成为广义相对论正确的另一个最重要证据。

对爱因斯坦广义相对论时空弯曲理论的科学验证,当时轰动了全世界科学界,从此广义相对论渐渐被科学界所接受,从怀疑转为确信。在100多年来前赴后继的科学研究中,许多新的发现和理论都是在依托和广义相对论或时空弯曲理论基础上建立起来的,与爱因斯坦理论相关的研究获得一大把诺贝尔奖。

时空弯曲在科学界风生水起,民间大神们却觉得荒唐

基于爱因斯坦广义相对论的预言一个个都被观测和发现所证实,如:黑洞、引力透镜、天体运行规律、恒星星系等的演化规律、宇宙微波背景辐射等等,这些都是在爱因斯坦相对论理论预言之后发现的,这些宇宙存在都精确符合爱因斯坦广义相对论场论的计算。

因此到了本世纪,爱因斯坦相对论已经成为现代物理学最重要的基石,其理论从来也没有任何科学家发现或研究出什么有价值的反证,相反,所有的科学实验和观测发现都符合其理论预期。现在相对论已经成为科学界主流共同遵循的理论,指导着现代科学研究和文明建设的进程。

但这个世界很奇妙,爱因斯坦的理论是科学界的科学,得到了科学界的尊崇,但却在民间广受诟病,尤其是时空弯曲理论,许多人觉得实在荒唐透顶。

比如在我相关的科普文下面,就会有许多质疑,大意是:朗朗乾坤,说什么时空弯曲,谁看见了?这不是睁开眼睛说瞎话吗?

说这些话的人甚至连地球是圆球形的都不愿意承认,实在是现代科学已经把地球的样子都照得太多了,才不得不认这个账。即便如此,外国也还有某个宗教组织不认账,到处筹钱声称要做一架自己的火箭,飞上去看一看才算数。他们认为全世界的科学家都是骗人的,只有自己去看了才是真的。

现在那些不相信时空弯曲的人,相信了地球是圆的人,也笑这帮傻蛋:愚蠢得地球是圆的都不知道。但他们根本意识不到自己是五十步笑百步,同样是不相信全世界的科学家,只想凭自己眼睛看到才是真的。

但眼睛看到的就是真的吗?非也

时空弯曲根本不是靠眼睛看见有一条弯弯的线条,摆在你的面前,时空是透明而无所不在的,在弯曲的时空下,光也弯着走,而我们人类眼睛看到的所有事物都是依靠光,这些光传递到我们眼中我们才能够“看见”,没有光,眼睛就什么也看不见。

而光弯曲了,不会被我们的眼睛看到,我们看到的感觉到的永远都是直线。科学家们看到远方的星光经过太阳偏移了1.75角秒,不是他们的眼睛看到了弯曲的光线,而是这颗行星本来应该在相差1.7角秒的位置,由于太阳重力对时空弯曲的曲率,这颗行星传递过来的光顺着太阳时空弯曲的曲率行进,科学家就根据它本来应该的位置计算出偏移了1.75角秒,仅此而已。

所以时空弯曲是看不见摸不着的,我们周围的时空都由于各种质量导致了弯曲,但小质量物体对时空的弯曲极小,小的可以忽略不计,只有大质量天体才变得有意义和可测量性。

时空弯曲不但会导致远方天体视觉上的误差,还会导致时间的尺缩钟慢效应,在越大的重力场附近,时间就流逝得越慢。这个理论也被许多人诟病,同样觉得荒唐。

但现在在许多科学研究领域,尤其是在天体观测和航天活动中,如果不用爱因斯坦的时空弯曲力理论或尺缩钟慢效应调整纠正,活动的精准度就会大打折扣,就会失之毫厘谬以千里(其实远远不止千里万里),无法到达目的地,甚至不知所踪。

把科学看成很荒唐的根源和土壤

之所以许多科学事物被民间看得很荒唐,主要是因为全世界公民的基本科学素养都很低。咱中国民众的科学素养虽然一直呈现上升趋势,但根据中国科协发布的调查报告,即使到了现在,具有基本科学素养的人也只占全体公民的10.56%。

近十几年的全体公民具有科学素养的占比数据是:2005年1.6%、2010年3.27%、2015年6.2%、2018年8.47%,虽然呈现稳步增长,但总体来说,具有科学素养的人群比例还是很少的。

大家不要以为高学历或者高学术地位的人,基本科学素养就一定很高,其实不然。科学素养与文化层次虽然有一定联系,但没有必然联系。古今中外,都有一些这种所谓“高人”,是反智反科学的主力军。而正是公民基本科学素养的缺失,才给了他们兴风作浪的土壤。

正是这些所谓高学历高学术地位的“民科”,打着科学反科学才更有迷惑性和危害性。由于他们置身于广大愚昧的土壤中,有时候一呼百应,混淆了科学真相,严重阻碍了科学和文明的进步。

这也是现代科学还有许多被认为荒谬的原因,如:大爆炸宇宙模型、宇宙膨胀、暗物质暗能量、中微子、质能方程、量子力学中的量子纠缠、不确定性原理、波函数塌缩、双缝干涉等等,一般人看来都是匪夷所思,实在是荒唐可笑。

但这些理论有着严密的科学方法论证,有许多早已经是深入我们生活的科学事物。如果没有这些科学的认知,就没有机械能、电能、核能、电脑、航空航天、现代医学等技术,我们现在的生活就很可能还在刀耕火种时代。

当然,这些科学理论有些在科学界也有争议,也可能在未来会被更准确的理论替代。但这种争议必须严格限定在理性和以科学精神、科学方法为依据的前提下进行,凭着拍脑袋和吃喝拉撒的逻辑就想否认某个科学理论,才是真正的荒唐可笑。

作为一个吃瓜群众,只有不断地认真学习,才能够理解科学理论的精妙,即便要反对某个理论,也要先学习弄懂弄通,然后才能钻牛角尖。本人就是一直在学习中,愿与各位朋友共勉。欢迎讨论,感谢阅读。

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