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对科学的认知 精选

已有 4045 次阅读 2022-8-15 10:17 |系统分类:科研笔记

我们对科学的认识是肤浅的、幼稚的、不确切的、甚至是错误的。科学不等于真理,它始终在前进的路上。

 

1. 正确认识科学

1.1 对世界的认识

宇宙至今约137亿年,太阳系约50亿年,人类有文字记载的历史约5000年,科学进入定量研究仅400年。为了更形象的理解这几个时间的关系,如果我们用24小时来表示宇宙的137亿年,那么科学进入定量研究的400年则只相当于0.0025秒。即我们要用千分之2.5秒搞清楚过去24小时所发生的所有事情,可以想象那是多么艰难。因此,我们现在对世界的认识是肤浅的、幼稚的、不确切的、甚至是错误的,这是非常正常的

人们对世界的认识是一层层地深入,我们永远不必担心没有问题研究了,也永远不能说哪个问题研究透彻了我们既不能刻求前人完美,又不能迷信权威永远是正确的

1.2 科学不等于真理

科学与真理是两个不同的概念,科学不等于真理。科学必须接受证伪,科学的结论必须被证实。有一万个证据支持结论,也不能轻言这个结论就是正确的;有一个证据否定这个结论,这个结论就会被推翻。科学的结论被认为是:到目前为止是正确的,即目前的科学结论是根据目前已知的事实产生的,而非全部事实。科学始终在前进的路上。

1.3 科学仅仅是对自然实在的一种描述

科学不是真实的自然实在,科学仅仅是对自然实在的一种描述,描述的方法并不是唯一的。

例如,地球为什么围绕着太阳运行?在牛顿力学中描述为万有引力。即地球与太阳间的万有引力使地球作曲线运动,围绕着太阳旋转。在相对论中描述为时空弯曲。由于太阳集中了太阳系内99%以上的质量,由广义相对论知,太阳附近的时空是弯曲的。弯曲的时空使地球作曲线运动,围绕着太阳旋转。

 

2. 举例说明

1:现代人的起源

关于现代人的起源。早期,在世界各地都认为是“神创造了人”。在达尔文的进化论发表之后,人们普遍接受了“人是由猴进化而来” 的观点。20世纪90年代有了基因测序技术后,认为现代的人类大约在10万年前起源于南非,从那里迁移到欧洲和亚洲南部,从亚洲继续迁移,于3万年前经白令海峡到达新大陆,于1.5万年前抵达南美。目前很多科学家支持“非洲起源说”,即非洲是现代人的故乡;还有少数科学家则支持“多地区进化说”,即认为现代人是在欧亚非各自起源。

2:时间、空间和光

1)相对论之前对时间、空间和光的认知

人们认为:空间是绝对的、平坦的、不动的和均匀的,空间是刚性的、恒定的,在各点上都是一样的。一根尺,不论是在宇宙的任何地方,长度都是一样的。时间是绝对的、均匀的与恒定的,它像一条无法阻遏的、永远延恒定流逝的河流,但它只朝一个方向行进。空间和时间是截然分开的,它们彼此不会互相影响;空间不与位于空间内的物体相互作用。

科学家已经证明色彩是由物体的原子、分子结构确定的。因此,光被认定是实在的内层结构的属性之一。物体的表面对光的反射情况固然会因大气条件的变化而有所不同,但其在明亮的光照下所呈现的本色只取决于构成物体的原子。

2) 相对论改变了对时间、空间和光的认知

爱因斯坦宣称空间和时间是相对的,只有光速是恒定不变的,真空中的光速永远是每秒30万公里。这个数值是宇宙间一切速度的上限。

A. 时空

空间和时间属于一个体系,而时间是该体系的第四个维度。这个体系得名为时空连续统,或简称为时空。当时间扩展时,空间就会收缩;当时间收缩时,空间就会膨胀。如图,埃舍尔19386月黑白木刻《天与水第一号》,没有缝隙,没有内部重叠。如果鱼代表空间,鸟代表时间,时空连续、统一,这二者是可以互换的。这正表现出爱因斯坦相对论时空观的基本特性:时间和空间是相互关联的,它们是统一的时空整体。

B.当速度达到光速c时的时空

随着运动速度越来越高,过去与未来之间显得越来越接近。当速度达到光速c时,现在便包容了过去的一切和未来的一切,时间便只剩下了一个静止的瞬间,那就是现在。沿行进方向的空间便收缩为无限薄,这就是说,空间成了只有高度与宽度而没有长度的面。欧几里得空间中的一个维度、一个对我们感觉实在而言极为根本的维度,会在光速状态下全然消失!当速度达到光速c时,当旅行者向前看时,看到是只会是自己的后脑壳——这正是马格里特的戏谑性杰作《温室》(1939年)所表现的情景。



C. 色彩与速度

当物体在以接近光速离开观察者而去时,色彩会向红色波长方向移动,称为红移,红移的程度与速度相关;而当物体在以接近光速逼近观察者时,色彩会向蓝色波长方向移动,称为蓝移,蓝移的程度与速度相关。刚从观察者身旁掠过的物体会泛赤红,正向观察者飞奔而来的物体则带上蓝紫色,而恰好位于运动的垂直方的则会带上或橙、或黄、或绿的色调。

物体的色彩在高速状态下也开始会有不同,色彩在相对论看来也是相对的。1905年,爱因斯坦通过一系列公式将多普勒效应和相对论理论结合在一起,给出了光的频率随速度变化的关系,同时也由此解释了光的色彩改变的精确的相对论本性。

相对论从时间、空间和光三方面改变了人们对世界的认识。科学始终在前进的路上。

 

3. 结束语

科学始终在前进的路上。对待科学的正确态度应该是:学习它、掌握它、发展它。学习科学不能仅重视科学知识,要更加重视科学思维与创新才能。仅重视科学知识的学习只是一种模仿,而没有任何的创新。学习应该以思维为基础,而思维是由怀疑和问题所组成的。学习便是经常怀疑,随时发问,怀疑是智慧的大门,知道得越多,就越会发生怀疑,而问题也就随之增加,所以发问使人进步。学习科学的正确方法是:质疑它、批判它、完善它。

科学发展就像长距离接力赛,我们学习前人,就是要接过前人手中的接力棒继续前行,因此我们必须要超越前人。巨人不是用来跪拜的,巨人的肩膀是供你开拓视野而站立的,巨人在等待你的超越。

 

真诚地欢迎您的批评,借用您的智慧完善我的思想




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