我觉得,这个提问之后其实隐含了一个陈旧的科学史的叙事逻辑,那就是:中世纪的多数人认为地球是平面,所以这时候没人思考“万有引力”。然后少数人认可“地球说”(哥伦布的叙事乱入),但是被往往认为是荒谬的,因为“地球反面的人会掉到太空之中”。后来牛顿发现“万有引力”,令这个问题得到解决。
然而在实际历史当中,在中世纪之前的古典晚期,古希腊天文学就已然普遍认为了大地是静止的“球”,但不会自转。地球上的各种事物按照自己的“自然倾向”朝向地心,所以一切地上的事物都能贴在地表上。这种学说一直流行于中世纪。
这个观念直到哥白尼提出日心说之后,又重新成为了一个问题,因为日心说中的地球是运动的(公转兼自转),这时候就要回答为什么地表的事物没有被甩出去。
就我所知,牛顿实际上也没有从现代的天体物理角度去解释“引力”本身的性质,他认为实际上是上帝用某种力量把宇宙给锁在一起的,最终相互抵消,相互牵制成为一个平衡态。如果从现在人的角度来看,他应该算是给出了一个比较好的数学模型或者猜想……而已。
至于远距离作用力并不难想象到,因为当时已然观测到了磁力现象,所以牛顿认为磁力就说明了某种远距离力量的可能。他反对以太说,倒也不是因为掌握了现代物理。
因为是牛顿“发明”了引力,而非“发现”。
四大基本力中,引力是最难与其它三个力统一的。因为它本质上不是一种“力”。
广义相对论实际上证明了引力不是力。并不是有质量的物体之间会产生引力,而是质量会弯曲周围的空间,从而改变靠近物体的运行轨迹,质量越大,这种空间弯曲就越大。
比如一个沿着平面做直线运动的球体,前面出现一个巨大的球体,把平面砸了一个半球型的坑。之前的小球体不会直接越过这个坑,而是会从平面进入“曲面”,沿着坑壁围绕大球体转动。
但是万有引力定律依然是力学的基石,因为它对人所认知的运动现象拟合度极高,依然具有极高的实用价值。
牛顿其实是用自己发明出来的一套认知模型高精度拟合了运动,而不是发现了运动本身。
但是反过来讲广义相对论是不是世界本身呢?终究相对论和量子力学还无法统一在一起,弦理论还做不到,还需发展。也许有一天一种大一统理论又同时颠覆了相对论和量子力学,而被寄予厚望的弦理论则被扔到了故纸堆里。谁知道呢?
这其实就是自然科学的真谛:自然科学是人所认知的世界,而非世界本身,被人的认知模式所决定,不存在脱离人的认知的自然科学。
就算放到现在,你去问100个没有受过现代教育的人“放开手后,东西为什么向下落而不向上飞?”,如果有任何一个人的状态是眉头紧锁若有所思、而不是哈哈大笑骂你智障,请告诉我,我愿意赌一百块钱。
经验这种东西太可怕了。在亿万年的进化中,我们靠着经验存活至今,副作用就是我们几无可能跳出经验来看问题。
试问除了牛顿,全世界有哪一个文明有人思考过“东西为什么会往下落”这种最经验的问题?
伟大如亚里士多德这种人物,也只是局限于“物体往前动是因为一直在受力”、“重的东西落得更快”这些现在初中生都会明显指出错误的问题之中。
我认为牛顿、爱因斯坦他们最伟大之处就是打破了经验告诉我们的“最常规最正确最不用去质疑的问题”。
如果没有爱因斯坦,我个人认为相对论的发现要往后推迟一二百年甚至更长。(尤为难能可贵令人惊讶的一点是,与教科书描述的不同,爱因斯坦1905年提出狭义相对论的时候似乎并不知道迈克尔逊莫雷实验否定了以太的存在。)
但是量子力学不同。没有普朗克引起的量子变革,最迟不过二三十年,就会有另外的人提出相似的理论。
读者可能会疑惑了,量子物理不是一直以反直觉反经验著称吗?其实,量子力学的每一步都是数学先行的,提出刚开始毫无逻辑支撑的数学表达式(最典型的例子是普朗克的黑体辐射公式和薛定谔方程),连提出者都毫无信心。这不叫反经验,因为这里根本就没有先前的固有经验存在。(所谓的世界“只允许连续不允许间断”这种经验本身就不是一个非常坚固的经验)
按照量子领域数学先行、一贯靠猜的惯例,狭义相对论更有可能是被这样发现的:薛定谔方程被自然而然的量子场化来描述粒子之间的相互作用,但是并不能解释实验发现的反粒子,进而狄拉克方程被“猜”出,人们研究狄拉克方程归纳出了洛伦兹不变性,得到狭义相对论。这可能是外星物理的发展历程。(在地球上的情况是,由于爱因斯坦的存在,狭义相对论先被提出,薛定谔方程与其兼容的结果导致了狄拉克方程)。至于广义相对论,沿着量子物理的发展历程,我看不出有哪一步可以导出广义相对论。没有爱因斯坦,牛顿的万有引力定律或许至今还是最准确的引力理论,或许当今的一个研究热点就变成了“如何将万有引力定律与狭义相对论兼容”。。。
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