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爱因斯坦是怎么发明了一百年之后才得到检验的理论?

 大隆龙 2017-08-19

可以说相对论是一种发明,而不是发现,是经验类认知工具的一种。发现只有对经验来说,包括观察、观测、实验数据等等,而经验源自生命对外部环境的应激性,人的经验来源是生命应激性、更来自应激性的升级,不仅仅是人利用自身的生物能力,还可以利用各种工具(工具本身的可靠性是局部范围的)。

极伟大理论都是对原经验高度概括的顿悟,也可以说是用的归纳法,并不是思维观念上的假设。从牛顿惯性定律到爱因斯坦光速不变,在他们之前都是已知的,牛顿和爱因斯坦都抛弃了其他科学家的以观念的假设解释假设,而是用已知建立科学理论,而理论又成为放大原经验的工具,这一点上说,科学理论的探索本质上是发明新的可靠性经验认知工具。

爱因斯坦之前就有迈克尔逊-莫雷实验,迈克尔逊-莫雷实验是1887年迈克尔逊和莫雷在美国克利夫兰做的用迈克尔逊干涉仪测量两垂直光的光速差值的一项著名的物理实验,结果证明光速在不同惯性系和不同方向上都是相同的。当时的人类认知无法理解这个实验结果,直到爱因斯坦的狭义相对论问世,直接以实验结果作为基本假设,从时间-空间概念这个观念上进行改变。爱因斯坦的伟大不是他的相对论本身,因为人类可以发明出无数个理论来解释光速不变,而是爱因斯坦给出了人类认知自然的方法,那就是以经验为基础,相对论是一种经验公理化理论,而不是观念公理化理论。

1913年春天,马克斯·普朗克和奥托·能斯特两位日后的诺贝尔奖得主来到了苏黎世劝说爱因斯坦加入他们位于柏林的研究所。普朗克询问爱因斯坦当前的研究工作,爱因斯坦说他正在思考新的引力理论,如果他能彻底解决这一问题,将取代牛顿的万有引力定律。普朗克对这位年轻人深表同情,“作为一名前辈,”他说“我必须建议你放弃它。首先,你不可能成功;其次,即便你成功了,也没有人会相信你。”但是爱因斯坦通过自我努力以及咨询数学家后来还是完成了举世瞩目的广义相对论理论创建,广义相对论是今天宇宙学的基础。而广义相对论的原初,就是狭义相对论。他将狭义相对性原理推广到广义相对性,利用在局部惯性系中万有引力与惯性力等效原理,思维工具则是黎曼几何。所以整个相对论,光速不变这一概括归纳性经验都具有基石性的作用,如同牛顿第一定律惯性定律一样,这是经验类认知的法则。

看到有人疑惑光速不变,其实光速不变是实验的结果,19世纪末科学家们也在像今天的人们一样迷惑,爱因斯坦的伟大就是直接以实验结果作为其理论的原经验,也就是狭义相对论基本假设之一,“没有为什么?”是天才顶级科学家的特征,也是其精神信仰,这一点我在之前的文章《精神信仰与科学成就有关联性吗?从牛顿和爱因斯坦看职业与信仰》阐述过。而同时期的其他科学家却抱着迷惑去解释迷惑,就陷入了思维的泥谭。科学,本质是一种经验类认知,而不像哲学,是观念类认知,在观念中是无法找到答案的,只来各种想象。

今天,如果揭示光速不变的原因,同样的,需要新实验的结果,建立经验公理化理论,即使不是公理化理论,也需要以新的实验结果为基本依据的思维再加工。揭示真空的奥秘,或许可以理解光速不变的原因。光,可能是一种真空能量波,在真空中,没有时间和空间,所以光速中时间静止,空间上只是一个没有长度的点。最近几年,也有很多诺贝尔奖获奖领域是对真空的研究。

由此可以看出科学探索中的假设,都是将已知的经验作为其基础假设,其实这就是一个原经验的归纳。而纯思维观念的假设,不会带来任何有价值的新科学理论,那是以观念解释经验,本质上和宗教、哲学没什么两样。

科学探索中的想象力,或者说起作用的想象力,核心关键是抓住了对实验经验的重新顿悟理解。科学理论,本质上是一种经验类认知工具,是意识工具化的结果,从而可以用建立的新工具实现对原经验的加工放大。

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