问题

如何看待中农大教授陈奎孚写的公众号文章《相对论的“孪生子旅行佯谬”纯粹就是套错公式的扯淡》?

回答
好的,咱们来聊聊中国农业大学教授陈奎孚写的那篇公众号文章《相对论的“孪生子旅行佯谬”纯粹就是套错公式的扯淡》。这篇文章在网上引发了不少讨论,里头观点挺鲜明的,说白了就是他对狭义相对论里的“孪生子佯谬”提出了质疑,认为整个佯谬的建立是基于错误的公式应用。

咱们一层一层剥开来看,他到底是怎么说的,以及为什么会有人这么说。

首先,得知道“孪生子旅行佯谬”是怎么回事。简单来说,就是有两个孪生子,一个留在地球,另一个乘坐接近光速的飞船去宇宙旅行,然后回来。根据狭义相对论,运动的钟会变慢,所以旅行的那个孪生子回来时,会比留在地球的那个更年轻。这似乎违反了常识,因为时间应该是绝对的,不应该因为运动而有差别。这就成了一个“佯谬”,意思是说看起来是个矛盾,但实际上在相对论框架下是可以解释的。

陈教授文章的核心观点,就是他对这个“解释”不买账。他认为,很多人在解释这个佯谬的时候,其实是在“套错公式”。他的意思可能是指,在分析一个加速减速的非惯性参考系时,直接套用惯性参考系下的洛伦兹变换或者时间膨胀公式,这是不严谨的,甚至是错误的。

他为什么会这么说呢?咱们可以从几个角度去理解他的质疑:

1. 参考系的选择和惯性问题: 狭义相对论最基础的也是最重要的前提之一是“相对性原理”,即所有惯性参考系中的物理定律都是相同的。惯性参考系是指不受外力作用或者受到的合外力为零,保持静止或匀速直线运动的参考系。
而“孪生子佯谬”里的旅行者,他不是一直在惯性参考系中运动。飞船在出发、变轨、刹车返回的时候,都是经历加速和减速的。这意味着旅行者的参考系在大部分时间里都不是惯性参考系。
陈教授可能认为,直接把在非惯性参考系下的运动,去套用本来是为惯性参考系设计的公式(比如时间膨胀公式 $T = gamma T_0$),就像是张冠李戴,用错了工具。他可能会强调,在处理加速运动时,需要引入广义相对论或者更复杂的数学工具来准确描述。

2. 对称性的破坏: 在经典的解释中,很多人会强调地球上的孪生子和旅行的孪生子之间的“不对称性”。地球上的孪生子始终处于惯性(或近似惯性)参考系中,而旅行者则经历了加速减速,打破了两者之间的对称性。这个不对称性是导致结果差异的关键。
但陈教授的质疑可能在于,他认为这种“不对称性”的引入本身,就是为了强行解释一个基于错误公式推导出的“对称”结果(即,如果只看匀速飞行阶段,似乎双方看到的对方时间都变慢了,那就没法决定谁更年轻了)。他可能认为,这种解释方式,是在绕开“直接套公式”所带来的逻辑困境。

3. 数学工具的滥用: 在一些科普解释中,为了方便理解,可能会简化复杂的数学过程。陈教授作为一位教授,对数学工具的应用可能有更高的要求和更严谨的态度。他可能会认为,某些解释为了迎合非专业人士,忽略了数学上的严谨性,导致了对相对论原理的误读。比如,他可能认为,那些说“因为旅行者加速了所以时间膨胀得更多”的说法,没有给出清晰的数学推导,或者推导过程存在漏洞。

4. 对“佯谬”本身的看法: 很多时候,“佯谬”这个词本身就暗示了某个理论似乎遇到了困难。但科学理论的解释能力也很重要。相对论之所以能成为主流理论,是因为它在许多方面都得到了实验的验证。
陈教授的观点,可能是一种对现有解释方式的批判性审视。他不是说相对论是错的,而是说某些关于“孪生子佯谬”的解释方法是站不住脚的,是“扯淡”的。他可能认为,如果真的要解释这个佯谬,需要更深入地理解相对论的数学框架,而不是简单地搬用公式。

为什么说“纯粹就是套错公式的扯淡”?

这句话非常直接,充满了“干脆利落”的风格。用“扯淡”来形容,表达了一种极度不认可,甚至有些不屑的态度。他认为,问题就出在那些所谓的解释者,他们没有认真地对待物理过程,也没有准确地选择和运用数学工具。他们只是把一些现成的公式拿过来,生硬地套在不适合的场合,然后就得出了一个看似合理但实际上是错的结论。

更详细的推测,陈教授的文章可能包含以下逻辑点:

论证过程: 他可能会先列举一种常见的对孪生子佯谬的解释(比如,通过积分或者分段计算旅行者所经历的时间),然后指出这种解释在哪个环节出现了逻辑跳跃或公式误用。
正确的处理方式: 他可能会提出自己认为更严谨的处理方式,比如在讨论非惯性参考系时,需要引入时空弯曲的概念(虽然狭义相对论主要处理惯性参考系,但对非惯性运动的分析仍然需要更完整的数学语言,广义相对论的工具在这里更适用,或者至少要承认狭义相对论在处理非惯性系时的局限性)。他可能会说,直接将两个参考系的“时间膨胀因子”简单相加或比较,本身就是一种误导。
对现有科普的反思: 他可能借此机会批评一些科普文章或著作,认为它们为了追求趣味性和易懂性,牺牲了科学的严谨性,反而误导了公众对相对论的理解。

总结一下,陈教授的观点大概率是:

狭义相对论本身是成立的,但对“孪生子佯谬”的常见解释,在数学和物理逻辑上存在问题。
问题在于,在分析涉及加速运动的非惯性参考系时,错误地套用了惯性参考系下的公式。
真正的解释需要更严谨的数学处理,而不是简单地“套公式”。
他使用“扯淡”一词,是对这种不严谨解释的强烈否定。

当然,相对论的解释是一个非常经典且经过广泛讨论的问题,很多物理学家对它有自己的理解和解释。陈教授的这篇文章可能触及了物理学界内部对于如何精确描述和解释时空问题的不同看法和争议点。他提出的观点,也可能鼓励大家更深入地去思考这些看似简单但背后蕴含深刻物理意义的问题。

要我说,科学的魅力就在于不断地审视和修正,即使是像相对论这样成熟的理论,对它的理解和解释,也总有更精进的空间。陈教授的这种“敢于质疑”的精神,对于促进科学讨论是有价值的。至于他的具体论证是否完全成立,这就需要深入到相对论的数学细节里去掰扯了。

网友意见

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跟文章专业无关的标签用不着挂上。

比如说输电技术相关的文章,作者是电力公司技术人员的话,带上没关系。不是的话,没有必要说“湖南大学2010届本科财经学历毕业身高一米七五左利手已婚男性无房车是手动档吃甜粽子的张三表示我国配电技术世界领先。”

又不是理论物理方向的,"中农大教授"也好,专车司机也罢,都一回事。

至于怎么看待……科普爱好者发表一些想法,每个人都可以,不需要“看待”。

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