伽利略的偉大和狹義相對論

本帖於 2026-02-17 08:04:22 時間, 由普通用戶 jw2009 編輯

一般認為伽利略是現代科學之父,但是這一評價遠遠沒有反映出伽利略的真正偉大,伽利略真正偉大的思想在他死後的很長一段時期裏並沒有被充分認識和接受,這也說明了這些思想的穿透性。這裏談兩個他所提出的重要思想:

1)相對性原理:伽利略認為隻有相對運動才有物理意義,他用了一個處於勻速運動的船的觀察者和岸上的觀察者的例子來說明,船上的那位觀察者隻有在看到岸時才會意識到船在相對於岸的運動。

牛頓曾經想把這條列在他的力學原理中,但是考慮再三又把他去掉了,因為牛頓認為他的慣性定律能夠包含相對性原理的技術問題,而更重要的是,牛頓不能接受一個絕對運動沒有意義的物理世界。

在牛頓以後的幾百年一直到狹義相對論的問世,物理學界對伽利略的相對性原理的態度是敬而遠之,雖然提不出什麽反對,但是沒有接受。

2)伽利略的另一個重要思想是:他認為物理定律(Laws of Physics)應該對所有慣性坐標係是一樣的。

      這個思想十分穿透,整個物理學界對此不知所措,他們雖然知道牛頓力學符合這個要求,可能是偶然的吧。

19世紀出現了一位當時最偉大的物理學家,麥克斯韋爾,他在仔細研究了法拉第的電磁學實驗數據後寫出了著名的麥克斯韋爾方程組,這是電磁學領域裏的牛頓力學!

在牛頓之後一百多年人們有了一個時空變換,稱為伽利略變換,使用這個變換,牛頓力學的方程是符合物理定律

應該對所有慣性坐標係是一樣的這個要求的,但是當人們把麥克斯韋爾方程組使用這個伽利略變換,方程組對慣性坐標係不再協變,即伽利略的這個要求是不對的?!

麥克斯韋爾方程組裏有一個代表光速的物理量,既然是速度,那麽一定有著一個相對應的坐標係,那麽這個方程組背後隱含的坐標係到底是什麽呢?當時的人們開始設計各種實驗想尋找麥克斯韋爾方程組背後的坐標係,以太。

直到1905年,愛因斯坦在研究了麥克斯韋爾方程組後提出解決方法:

1)相對性原理成立。他說當你讓導線在磁場中運動和把磁鐵相當於導線運動,就導線中會產生電流這一物理現象有不同嗎?換言之,到底是導線在相當於磁場在運動還是磁場在相當於導線在運動是沒有意義的,隻有它們之間的相對運動才有物理意義,這個意義就是導線中產生了電流。

2)光速在真空中對所有慣性坐標係是不變的。

愛因斯坦認為隻要認定了這兩條公理,通過修改時空變換,問題都可以解決。

愛因斯坦狹義相對論的這兩條公理其實就是伽利略那兩個思想的再述,我們可以把狹義相對論的這兩條公理用伽利略的語言改寫:

1)相對性原理成立;

2)物理定律對所有慣性坐標係不變。

如果物理定律對所有慣性坐標係不變,那麽代表電磁力學的麥克斯韋爾方程組對所有慣性坐標係是應該不變的,即麥克斯韋爾方程組裏代表光速的那個物理量是常數,這就是為什麽愛因斯坦要認為光速是不變的。

總結:

愛因斯坦的狹義相對論的思想完全就是從他那裏來的!不僅狹義相對論,愛因斯坦把物理定律對所有慣性坐標係不變這個思想推展到包括非慣性坐標係,由此發展了他的廣義相對論,但是這個思想是從伽利略那裏來的。

伽利略生活的年代是中國明朝的中晚期,他死於牛頓出生之前,而牛頓出生於1642年,中國明朝是1644年結束的。在他那個技術如此簡陋物質十分不豐富的時代,他已經提出了那些極具穿透性帶著綱領性的科學思想,說他僅僅是一位現代科學之父,完全是無知。他死後的牛頓不能接受他的思想,堅持認為世界有個絕對的時空,牛頓以後幾百年裏的科學家們一直追隨著牛頓的這個錯誤思想,直到愛因斯坦。愛因斯坦做的不就是在說,伽利略是對的嗎?這時的世界已經是伽利略死後幾百年了,所以伽利略才是現代科學的精神教父。

 

請您先登陸,再發跟帖!