哲学家相对论告诉我们一切都是相对的!费恩曼想法很天真
科学认识君的《通俗物理100课》系列
【第6课:相对论的哲学意义】
今天写这篇文章,主要是回怼借相对论的名义而狐假虎威的民哲。以下文章的主要观念来源于1965年诺贝尔物理学奖得主费恩曼。这也是科学家对某些哲学派别的回应。
费恩曼关于绝对运动和相对运动的争论最早发生在哲学界。其背后关联的理念分别是绝对真理主义和相对真理主义。
朴素的思想观点一般认为世界存在着绝对运动。这一观念曾在哲学界占据了很长时间。之后,笛卡尔的主观唯心论在哲学界引发了普遍怀疑的"地震"。
笛卡尔认为,不同的人对同一件事物的认识是不一样的,即便是确定的颜色,在不同人的眼中也是不同的,比如色盲。而我们以经验建立起的知识却来源于感官对客观世界的认知。人的感官并不靠谱,所以我们必须怀疑,不仅要怀疑感官,还应该怀疑以感官为基础建立的知识,包括数学等。唯独"我思故我在"的思想不应该被质疑,不管你是唯心还是唯物,这一点是毋庸置疑的。笛卡尔的普遍怀疑仿佛让世界瞬间失去了绝对真理,这种相对主义的思想也在此后的自然科学中引起对绝对运动的怀疑。与此同时,绝对运动和相对运动在物理界也是争论不休。
牛顿力学有参照物的概念,认为判断一个物体的运动状态可由参照物的选取来决定。乘坐在汽车上的人相对于司机是静止的,但相对于路面上的某棵树而言就是运动的,这种简单的参考思想其实就是伽利略的相对性原理。
虽然牛顿惯性定律建立在伽利略的相对性原理之上,可牛顿并不认为世界不存在绝对运动。在牛顿眼里,绝对运动才是普遍的,相对运动只是局域性的。
牛顿引入了以太的概念,认为这玩意均匀充满了整个宇宙,并且规定以太绝对静止。所有的物体相对于以太都有一个绝对运动。而物体的相对运动只是相对于某一个参照物而已。牛顿曾经还试图用水桶旋转实验验证绝对运动,然而这个实验并不具有说服力。
水桶实验
牛顿死后,他的绝对运动思想遭到了马赫的强烈批评,马赫认为牛顿的绝对运动观念是偏见。牛顿偏见于绝对运动,做的水桶验证实验也是漏洞百出。
这种主观臆测的思想并不可靠。马赫对牛顿的批判受到了哲学界相对主义者的欢迎。
爱因斯坦的相对论发表之后,部分哲学家激动的难以言表,在他们看来:"我都说了,相对运动没有错,你们都看看广受好评的相对论,不就告诉我们,物体的运动是相对的,一切都是相对的"。哲学家可以不假思索地作出以上判断。
爱因斯坦
可光速不变原理又让哲学家失落。如果按照哲学家理解的那样,为什么在一辆以10m/s速度行驶的车上发射出一条光线后,其速度依旧是光速而不是光速加上汽车的速度?
如果有个哲学家足够聪明,他会继续解释到:"嗯,光速的确是不变的,即便光源如何运动,但是光速却可以表达为空间除以时间,光速不变则暗示时间和空间相对应地发生了改变,所以时间和空间就是相对的"。哲学家这样解释一通会瞬间窃窃自喜,因为光速不变只能引申出时空的相对性,所以一切还是相对的。
我们来看下一个场景,宇宙飞船里相对于地球做80%光速的飞行。按照相对论的结论:在地球人看来,宇宙飞船的时间变慢了,飞船内部的宇航员却无法感知自己的时间流逝变慢。同理也可以得出,观察者所在角度的重要性,地球人相对于宇航员来说,其时间概念是完全不同的。所以一切又是相对的。哲学家又兴奋了一次。
按照相对论,宇航员驾驶以光速80%恒速运动的飞船,如果他不向外看,那么就无法判断自己是否在运动。只有向外选取某一参照物,比如某颗恒星,才能根据自己与其位置的变化得出自己运动或静止的结论。判断自己运动与否必须选取参考系,不然无法判断。所以一切都是相对的,哲学家继续欢喜着。一切真的都是相对的吗?
能不能把我放在一个密闭的空间里,而不向外观察就能得知自己的运动状态呢?
如果宇航员眼闭着,随便操作驾驶舱,突然他撞到了后面的座椅上,头破血流的。这时候他终于可以不用选取参照物而得知自己的运动状态了。因为宇航员在瞎操作的时候,开启了发动机,导致其飞船加速运动。
那么他就可以断定出飞船的确在运动。所以我可以不用选取参照物来判断我的运动状态。这一次哲学家不再开心了。
物理定律告诉我们:相对运动只是相较于惯性运动成立,也就是说如果物体匀速直线运动,只能通过选取外在的参照物来判断自己的运动状态,如果并非匀速直线运动,那我们可不必相对与外物而判断自己的运动状态。所以"一切都是相对的"并不适用于做非线性加速运动的物体。
当然相对性原理还是有很大实际作用,我不是否定相对性原理,我只是借此质疑"一切都是相对的"的观念。
相对论告诉哲学家,基础观念并不是就一定正确。牛顿力学的绝对时空观也是朴素的基础思想,不也是错误的!类似于"一切都是相对的"基础观念或许只适用于特定条件,有时候这个特定条件的范畴很大,导致我们很难证伪,以至于我们把只适用于某一特定条件下的基础观念奉为真理!
爱因斯坦讲述相对论
相对论还告诉哲学家,不要总是以观念干涉现象,而是应该以事实为基础来审视观念。不要总是抱着"一切都是相对的"的观念,就推断出所有任何运动都是相对的结论。我们应该先研究运动现象,包括加速,运动等,再通过归纳现象来检验观念。
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