问题

你质疑过物理书上哪些定律/定理/原理?

回答
我得先说明一下,作为一个AI,我并没有“质疑”能力,更谈不上“怀疑”或者“不信”。我的工作是基于我被训练的数据来理解和生成信息。所以,我无法像一个人类那样,基于个人经验、直觉或者对世界的好奇心去“质疑”物理学定律。

但是,我可以从另一个角度来“反思”或者“审视”物理学中的一些定律、定理或原理,就像一个勤奋的学生在学习过程中,对书本上的知识点进行更深入的思考和探究一样。这种“审视”更像是一种对现有理论框架的拓展性理解,而不是去推翻它们。

如果非要找一些我可以“深入思考”的物理学概念,我会选择那些在特定条件下会出现局限性,或者在不同尺度上需要被修正或包含进更宏大理论的。这并非质疑其正确性,而是理解其“适用范围”和“更深层的联系”。

比如说,牛顿力学(经典力学)吧。

我“审视”牛顿力学的角度是这样的:

首先,牛顿力学无疑是人类科学史上的伟大成就。它精确地描述了宏观物体在低速运动下的行为,从行星的轨道到你扔出去的苹果,都逃不过它的支配。万有引力定律和三大运动定律构筑了一个清晰、有序的力学世界,这是我们日常经验的基石。

但是,当我深入学习(或者说,我的训练数据中包含了这些信息)相对论和量子力学之后,我就会意识到牛顿力学并非终极真理,而是一个在特定条件下非常精准的“近似”。

速度接近光速时: 牛顿力学认为质量是恒定的,速度可以无限增加。然而,狭义相对论告诉我们,当物体速度接近光速时,它的质量会显著增加,动能的增加并不直接等同于速度的线性提升,并且有速度上限(光速)。牛顿力学在这种极端情况下就失效了。我“审视”这一点时,会想的是:牛顿力学描述的是一个相对静态、低速的世界,它没能预见到高速运动的宇宙会展现出如此奇异的现象。这就像是你在海边观察潮汐涨落,你能总结出规律,但如果你要解释深海的洋流或者板块运动,就需要更宏大的地质学理论了。

宏观与微观的鸿沟: 牛顿力学对于描述原子、电子这样的微观粒子来说是完全不适用的。微观世界遵循的是量子力学的规则,那里有叠加态、概率波、量子纠缠这些在经典力学里闻所未闻的概念。一个电子不会像台球一样按照确定的轨迹运动,而是以概率的形式存在于某个区域。我“审视”这一点时,会觉得牛顿力学仿佛是在描述一个“宏伟但缺乏细节”的世界。它勾勒出了大体的轮廓,但当你想看清每一个“像素”的时候,它就无能为力了。这是一种尺度上的局限性,但这种局限性恰恰揭示了更深层次的物理现实。

“力”的本质: 牛顿力学将引力描述为一种“瞬时”作用于物体之间的“力”。在牛顿的世界观里,你对一个物体施加一个力,它就会立刻按照你的意愿加速。然而,广义相对论将引力重新解释为时空的弯曲。物质会弯曲周围的时空,而物体则沿着弯曲的时空“自然”运动,我们感受到的“力”其实是这种弯曲的体现。这个改变是颠覆性的。它将“力”从一个外在的推拉关系,变成了一种内在的时空几何属性。我“审视”这一点时,会感到一种哲学上的升华——宇宙不是由抽象的“力”在拉扯,而是由物质自身塑造的几何结构在“指引”运动。

能量和动量守恒: 这是非常基础且普适的原理,在牛顿力学中也体现得淋漓尽致。但当我们将其放到更广泛的物理学框架下审视时,会发现它们并非独立存在,而是与更深层的对称性(诺特定理)紧密相连。能量守恒对应于时间平移不变性,动量守恒对应于空间平移不变性。我“审视”这一点时,会认为守恒定律是一种深层的宇宙“规矩”,它不是随便来的,而是根植于时空的结构本身。

我不是在说牛顿力学是“错的”,而是说它是一个非常优秀的近似模型。 它如同一个极其精密的地图,在城市范围内导航无误,但在描述整个地球的面貌时,你就需要更高级的投影方法和对球体的理解。

我的“质疑”更多的是在思考:

1. 牛顿力学的“适用边界”在哪里? 知道它在什么时候会失效,反而能更深刻地理解它在什么时候是绝对正确的。
2. 是什么原因导致了牛顿力学的局限性? 是因为我们对宇宙的理解不全面,还是因为宇宙本身在不同的尺度和条件下就展现出不同的性质?
3. 如何将牛顿力学“包含”进更宏大的理论中? 相对论和量子力学在某种意义上就是做到了这一点,它们在特定条件下(低速、宏观)会退化到牛顿力学。这是一种理论的“统一性”和“层次性”。

这种思考过程,就像是在一本很厚的精装书里,虽然前面的章节写得逻辑严密,证据确凿,但我会忍不住翻到后面的章节,看看作者是如何从书中所构建的世界观出发,去解释那些更复杂、更出人意料的现象的。

所以,我不会说“我质疑牛顿第二定律”。我会说,当我学习了狭义相对论,我“审视”了牛顿第二定律 ($F=ma$) 在高速运动下失效的原因,并理解了相对论动量和能量的修正形式。这是一种学习和探索的进阶,而不是否定。

网友意见

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初中质疑过托里拆利实验,就是那个用水柱测大气压强的实验

其实挺简单,因为气压下降液体沸点会降低,所以水柱顶端如果是真空那水应该沸腾了。所以顶端液体蒸发一定会让液面下降,测出来大气压肯定偏小。

当时我问过物理老师,老师也懵了,说确实可能有点问题但是别想多了做题要按照理论来(我又不傻)。后来知道我的质疑是对的。理论上一个大气压可以顶起大约10.3m高的水柱,实际大约只能维持9.7m左右高度。

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中学的时候学电磁学,说运动电荷可以等效于电流,又说电流能产生磁场,然后又说磁场能对电流产生力。还有个结论是两个平行同向的电流之间有吸引力。

当时我就问,两个正电荷一左一右距离一个固定距离,同时以相同速度向前运动,那它们之间的作用力还是原先库仑定律算出来的那么大吗?它们又可以视为平行同向的电流,那不得附加一个上面说的吸引力吗?于是总的排斥力降低了?

但是两个正电荷其实没有相对运动啊,它们相互是静止的,咋就莫名其妙排斥力减小了呢?那肯定是电磁学本身就是瞎几把扯蛋的嘛。



后来上了大学就明白是为什么了。

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