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爱因斯坦的相对论在今天的物理学理解中仍然有效吗?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2022-06-17 09:08:11

我们对一种物理理论的有效性的信心必须与它所得到的实验证实的数量有关。就跨越各种各样领域(通常是理论缔造者完全没有预料到的)的相互联系确认的绝对量而言,我们必须承认,广义相对论(GR)的实验确认量与狭义相对论(SR)的实验确认量完全不同,而狭义相对论的实验确认量又与量子力学(QM)的确认量完全不同。

这主要取决于这三种理论提供独特预测的领域;日常生活中唯一被证实的GR预测是GPS信号校正,允许卫星高度的时间间隔较短;地球上所有其他的“日常引力”都被牛顿引力所覆盖,GR就是为了在如此弱的场强下模拟牛顿引力而构建的。

爱因斯坦的相对论在今天的物理学理解中仍然有效吗

SR在各种各样的现代设备和量子力学中得到了证实,它被原子和核物理的几乎每一个方面、许多现代电子学、任何涉及激光的东西、许多化学和越来越多的生物活动所证实。至于那些发明者远远没有想到的东西,我们可能会看到这样的事实:铁至少有三分之一的可压缩性是由量子力学的泡利不相容原理造成的,而泡利不相容原理又是将SR以量子场论的形式应用于量子力学的结果。

当然,当一个人在理论发明者所处理的领域之外移动时,所有的理论都可能被视为更广泛的理论的近近化——与流行的观点相反,如果这些理论继续通过该领域内的所有测试,这并不会使这些理论在其领域内无效。我们相信他们在自己的领域内不会失败,这是由已经获得的大量证实性证据决定的。

因此,如果明天,一个新的实验要得到一个似乎在它的领域(例如在原子物理层面)否定量子力学的结果,它将会遭遇到巨大的怀疑,需要绝对超乎寻常的努力来证明我们接受它的合理性。

如果它似乎在它的领域里否定狭义相对论,那么它将受到极大的怀疑(就像几年前明显超光速的中微子信号一样),并不遗余力地证明我们接受它是正确的。

如果它似乎否定了GR,是的,会有很大的怀疑,它会因为错误而被淹没,但阻力不会达到同样巨大的规模。马上,一些研究人员就会开始重新研究GR指向的那些在某种程度上很麻烦的东西——比如暗物质(它是由什么组成的)、暗能量(为什么它看起来这么大)、引力波(为什么我们看不到任何);他们将寻求形成一种新的理论,该理论的结果将与暗物质的作用相一致,然后可能能够检验暗物质的作用等,看看它们是否只是为了拯救GR而构建的。
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