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这听起来像算命先生的禅语
然而结果表明
这是伟大的洞见
伽利略绝非徒有虚名
为说明伽利略工作的重要意义
我们首先建立一套能判断物体是否处于绝对运动状态的亚里士多德网格系统
进一步看它是不是一套有效的科学理论
有效的科学理论可以预测可观察的结果
能够通过实验测量得到验证
在这里
实验指的是对物体的测量
如测量钟摆的摆动
测量燃烧的蜡烛火焰发出的光的颜色
或者测量欧洲核子研究中心大型强子对撞机中的亚原子粒子的碰撞
我们稍后再讨论这个实验
如果从一个科学观点不能得出可观察的结果
那么无论它多么迷人
都不是理解宇宙运作的必要理论
在一个充斥着各种各样想法和观点的世界里
这种方法行之有效
他可以把正确的观点选出来
就像把小麦从麦壳里捡出来一样
哲学家罗伯特
罗素曾用中国茶壶打比方来说明坚持那些没有可观测效果的概念是徒劳的
罗素声称
他相信在地球和火星之间
有一个中国茶壶在运行
它太小了
无法被现有最强大的望远镜发现
如果人们建造了一个更大的望远镜
并对整个天空进行了长时间的仔细观察
仍没有发现茶壶存在的证据
罗素会说
茶壶比预想的要小一些
但仍然存在
这是我们通常所说的移动的球门门柱
但罗素接着说道
尽管茶壶可能永远不会被观察到
对于怀疑它存在的人来说
存在一个茶壶仍然是一个无法容忍的假设事实上
无论多么荒谬
其他人应该尊重罗素的立场
罗素并不是主张他有权独自妄想
而是说
一个无法通过观察来证明或反驳的理论是毫无意义的
因为无论你对他多么的深信不疑
他却什么也教不了你
为了理解宇宙
你可以发明任何自己喜欢的理论
但如果这些理论无法被观测
或者导致可以被观测的结果
那么他们就是非科学的
依据这样的逻辑
如果能够设计出一个实验室来验证绝对运动的概念
那么绝对运动的概念将具有科学意义
例如
我们可以在一架飞机上建立物理实验室
通过对所能想到的物理现象进行高精度的测量
进而再一次挑战有关运动的问题
架设一个钟摆
测量它摆动的时间
利用电池
发电机和电动机进行电学实验
或者观察核反应并对核辐射进行测量
如果空间足够大
我们可以在飞机上进行人类历史上所有的实验
本书的一个核心观点是
如果飞机没有加速或减速
无论在上面做任何实验
结果都不能告知我们的运动状态
即使往窗外看也没有用
因为可以这样说
我们站在窗前静止不动
而地面却从身边以六百英里每小时的速度飞过
能得到的结论是
相对于飞机
我们是静止的
或者相对于地面
我们是运动的
绝对运动并不存在
因为它不能被实验测量
这就是伽利略的相对性原理
现代物理学基石之一
对我们来说
这事并不为奇
因为我们已经有了相对运动的直观经验
例如
如果你坐在静止的火车上
旁边站台的火车缓缓驶出车站
也许一瞬间
你会感觉到好像自己在移动
我们很难检测到绝对运动
因为它并不存在
这种相当哲学的思考
得出了一个有关空间性质的深刻结论
我们向爱因斯坦相对论迈出了第一步
从伽利略的论证可以得出关于空间的什么结论呢
这个结论是
如果不能检测到绝对运动
那么用来定义静止的特殊网格就没有价值
因此绝对空间也没有意义
让我们更进一步研究这一重要认识
我们已经确定
如果可以定义一个覆盖整个宇宙的亚里士多德特殊网格
那么相对于该网格的运动
即是绝对运动
我们认识到
特殊网格的想法应该被抛弃
因为不可能设计出一个实验
能来确定我们是否在运动
也无法确定网格应该被固定在什么位置
如果没有亚里士多德的特殊网格
那么我们应该如何定义一个物体的绝对位置
我们在宇宙中的什么地方
这些问题就毫无科学意义
唯一能确定的是物体的相对位置
也就是说
无法在空间中确定物体的绝对位置
即使我们认定绝对空间没有意义
把宇宙想象成一个包含运动物体的巨大盒子
是无法被实验所证实的
以上分析非常重要
值得一再强调
伟大的物理学家查理
费曼曾经说过
无论你的理论多么美丽
你多么聪明
还有你是谁
只要他们与实验不符
那就是错误的
这是科学的关键
反过来说
如果一个概念不能通过实验来检验
那么他的对错就无从判断
也就没有意义
当然
我们仍然可以假设这个不可测试的想法是正确的
这样做带有偏见
具有阻碍未来进步的风险
所以
既然没有办法来确定亚里士多德网格
我们不如从绝对空间和绝对运动中解放出来
那又会怎样
接下来我们会在第二章中发现
从绝对空间的重担中解放出来
对下一个世界的爱因斯坦发展他的空间和时间理论起到了至关重要的作用
现在
我们已经从绝对空间中获得自由
但我们还没行动起来
为了激起读者的兴趣
这里提前透露一下
如果没有绝对空间
两个观察者就没有依据就一个物体的大小达成一致
如果我说
随着绝对空间的消失
一个球的直径是四厘米这么板上钉钉的事情也变得不确定了
你一定会惊掉下巴
至此
我们已经详细讨论了空间和运动的关系
那么时间呢
事实上
时间已经进入我们的思维
用来描述运动的速度
可以用英里每小时来衡量
或者用在特定的时间间隔内运动的距离来定义
那么
有什么关于时间的说法吗
我们是否可以做实验来证明时间是绝对的
或者是否应该抛弃时间这个更加根深蒂固的概念
伽利略摒弃了绝对空间的概念
但他的理论根本没有触及绝对时间的观念
他仍认为时间是绝对的
绝对时间是指完美的时钟
可以在宇宙的任意角落滴答滴答的同步运作
飞机上的时钟
地面上的时钟
太阳表面的时钟需要足够坚固
还有一遥远星系的轨道上的时钟
若能正常计时
它们将永远显示相同的时间
令人惊讶的是
这个看似显而易见的假设
与伽利略所说的没有任何实验可以告诉我们是否处于绝对运动状态的说法是直接矛盾的
更难以置信的是
最终摧毁绝对时间的证据
竟然来自中学物理课上与电池
电线
电机和发电机有关的实验
为了摒弃绝对时间这一概念
我们必须要进入十九世纪发现电和磁的黄金时代