愛因斯坦和牛頓是否被嚴重高估了?

題主:
愛因斯坦和牛頓的核心成就,用兩頁紙就能寫清楚。
他們的貢獻真的有那麼大嗎,是不是被嚴重過譽了?


老愛,你瞅啥?

老牛,關我X事。

答主認識有巨大變化,評論區的諸位因為答案修改所以我只能刪除,抱歉~現在修改如下:

先列乾貨(加粗為特別重要):

1,牛頓貢獻:

物理:牛二定律,萬有引力,動量守恆,角動量守恆、顏色理論、反射望遠鏡、冷卻定律。

數學:和萊布尼茨平分微積分,二項式定理、各種數值方法。

經濟:金本位制度,打擊偽幣穩定英國經濟。

黑點:性格偏執,超級噴子,打壓學術對手不擇手段,手段堪稱卑劣晚年沉迷神學,痴迷鍊金術,微粒說被托馬斯楊打臉。

2,愛因斯坦貢獻:

物理:廣義相對論,狹義相對論,質能關係,光量子,創立宇宙學,量子糾纏和玻色平分凝態物理,解釋布朗運動,受激輻射理論,固體比熱理論。

數學:證明四維流型的場方程和測地線為一個基本方程(和一位蘇聯科學家平分),愛因斯坦求和約定。

和平:著名和平主義社會活動家,先持絕對和平主義(反對一切戰爭),後轉變為新和平主義(支持反納粹、反法西斯的正義戰爭),日本種蘑菇的推手之一,戰後呼籲和平利用核能。對以色列建國和建國後的教育事業有重要貢獻。

黑點:對前妻不地道,德國骨科,經常出軌,有一個下落不明的孩子,量子力學被玻爾打臉

說明:1,不是字長就牛逼。2,同門類里按照重要性遞減。3,所謂黑點只是大家撕逼時用的,具體是不是黑點,有多黑我會在後面試著分析。然後我試著解釋這些東西,而不是只是列一個個名詞。因為大家對牛頓的理論比較熟悉,所以他的介紹篇幅短一點,絕非貶低老牛

——————————————作為人類之光的牛頓————————————————

牛二定律:一般我們說的牛頓三定律其實不完全準確,因為牛一定律就是慣性定律,這是伽利略提出來的;牛三定律是動量守恆的推論(P=F*T,P1=P2,T1=T2,自然F1=F2)。只有牛二定律是完完全全屬於牛頓的基本定律,當然,整個經典力學大廈中最重要的也是牛二定律

萬有引力:這個理論的偉大之處在於將天上的群星和地上的蘋果聯繫了起來,論證了無論天上地下都遵守同一套極為優美簡潔的力學定律,此前天文學最偉大的定律之一:開普勒橢圓軌道定律(行星的軌道是橢圓,太陽在其中一個焦點上)只不過是它的一個推論。

動量守恆:前面已經說了它是可以推出牛三定律的更基本定律,本質是物理規律的空間平移不變性(很燃有沒有)。

角動量守恆:轉動版的動量守恆,開普勒面積定律只是這個定律在橢圓軌道中的推論(面積定律:「單位時間行星和恆星連線掃過的面積相等」)。本質是物理規律的空間旋轉不變性(燃+1)。

以上三者加上伽利略的慣性定律,就建成了經典力學的理論框架,20世紀物理革命之前,所有的力學家無非就是研究各種求解的數學技巧和工具。

當然,從物理思想上看,從作用力出發的矢量力學和從作用量出發的分析力學有很大的不同,但是數學形式上上經典力學一直沒有逃出牛頓建立的框架,所以說直到物理革命以前力學都是姓牛的沒有任何問題。

經典力學的偉大毋庸置疑,從日月盈虧到潮漲潮落,從自由落體到四季交替,當時人類能看到的所有力學現象都能用它解釋,無一例外。哪怕到了20世紀,阿波羅登月也只用到經典力學的知識

—————————————————人類文明第一書———————————————

《自然哲學的數學原理》一書在科學界開天闢地,影響力更遠遠超越自然科學領域,伏爾泰參加牛頓葬禮以後受到極大震動,回國後大力宣傳牛頓的思想用以抗衡神權,直接促使了啟蒙運動的誕生

顏色理論:《光學》是牛頓的另一部巨著,同樣解釋了當時所能看到的一切光學現象(包括直線傳播、折射、衍射、色散),而且書中的實驗設計堪稱天才。可惜的是他採用了完全錯誤的微粒說為基礎,因此具體論述在今天看已經價值不大。即便如此,書中「白光可以分解為更基本的七色光」,以及「不同顏色光混合成新顏色「的結論依然沒有過時,甚至因為太過常識而沒有人在意。

反射望遠鏡:工欲善其事必先利其器,牛頓反射望遠鏡徹底消除了老式望遠鏡的色散和模糊問題,對提高觀測進度有極其重要的作用,對古典天文學的意義可能僅次於伽利略改良天文望遠鏡(開創加成)。今天最新的光學望遠鏡科技含量已經不知道必當時高了多少,但原理上講還是牛頓望遠鏡的子孫。

新的實驗工具和實驗設計同樣是人類天才的體現,可惜的是物理作為實驗科學,實驗物理學家卻總是被人低估。牛頓也是一樣,世人只記得他是理論大牛,卻忘了他同樣是實驗界的天才

冷卻定律是一個唯像的理論,意思是物體冷卻速度同表面積成正比,統計熱力學發展起來以後這是理想模型的一個顯然推論,但在當時可以算作熱力學的先聲。

———————————————數學界的牛頓—————————————————

微積分:無需解釋,理工科大學生的噩夢,數學教你做人的開始。有人說20世紀以前數學經歷過三次革命,分別是從有限到無限的分析革命,從歐式到非歐的幾何革命,從符號到結構的代數革命,而牛頓就是分析革命的先驅和主將之一。現在公論牛頓和萊布尼茨獨立發明了微積分,因為切入點完全不同兩者的體系也有很大差別,萊布尼茨重視符號而牛頓重視幾何。今天我們能學到的大部分是萊布尼茨的符號體系,而牛頓的符號只有f"(x),和分析力學裡的對時間導數符號還有一些殘留。萊布尼茨在傳承上能全面壓倒牛頓是有理由的,首先他的符號不依賴幾何作圖,書寫簡潔。但更根本的理由是他將x和y的線性主部分別表示為dx,dy,可以分別計算十分靈活。這種差異一方面展示了萊布尼茨深厚的符號研究功底,另一方面也展示了牛頓對數學看重實用、重視幾何直觀的態度。

需要特別說明的是,牛頓雖然創立了微積分,但無論是他還是萊布尼茨都沒有真正理解微積分,今天教科書里不說人話的微積分定義是歷經柯西、戴德金、魏爾特斯拉等大數學家一步步摸索出來的,這也是牛頓一生豐功偉業中極少數沒有打掃乾淨的戰場。

二項式定理:就是x+y任意次方的展開。今天看平平無奇的一個排列組合推論,但是在沒有排列組合概念的大清年間還是很了不起的。此定理可用來求近似解(比如可用來求平方根的近似值),在工程運算中也有廣泛的應用。

數值方法:除了上面說的二項式定理,牛頓還在求解複雜的力學方程的時候發展出了很多求近似值的方法,本質上講這類方法都是利用泰勒展開以多項式逼近。牛頓難得的地方在於給出了以計算機科學標準看也很標準的迭代演算法,具體有牛頓下山法,牛頓導數法等等,今天計算機系學生還要學它們。

最後必須要插一句:所謂牛頓、阿基米德和高斯是三大數學家的說法,只是美國數學教師克萊因的一家之言,並無學術公認,這個克萊因也不是希爾伯特的老師。但是牛頓超一流數學家的地位是毫無疑問的。

—————————————————跨界玩票的牛頓———————————————

金本位制度:不懂經濟,無法評估這個成果。但是金本位屬於經濟制度的基礎框架,創立者在經濟學界的地位絕對低不了。這裡有一篇資料論述的較為詳細,大家可以參考:[url]http://h.wokeji.com/idea/kzd/201506/t20150610_1270881.shtml[/url]

打擊偽幣:偽幣對國家經濟的沖級相信不用科普,牛頓任皇家造幣廠廠長之前英國偽幣橫行,據牛頓本人估計有超過20%是偽幣!他上任以後雷厲風行,大力整頓內部人員,培植告密者,搗毀諸多偽幣廠,處死眾多造假犯,手段雖略顯酷烈,但對英國經濟的穩定不可不謂善莫大焉。

————————————————牛頓的刀下之鬼————————————————

胡克

萊布尼茨

說完貢獻,下面說一下黑點。首先牛頓的人品肯定是沒得洗,睚眥必報,氣量狹小,趕盡殺絕。但是要看到他並非天生惡人。考察一下,他的劣跡基本出現在和胡克關於萬有引力大撕逼以後。這個胡克也不是什麼易於之輩,當過皇家學會的實驗主任,業務水平高不說,脾氣也臭。萊布尼茨當年拿著自己發明的遊絲稱來到皇家學會交流,胡克硬說是抄襲他的創意。在牛頓剛加入皇家學會的時候就他對牛頓多方刁難,當時因為光學的學術分歧對牛頓非常不友好,同樣有近似人身攻擊的言論,氣得牛頓一怒之下差點退出皇家學會,最後也只是掛個名,再也不發表文章。至於兩者的徹底決裂則是因為萬有引力。有一次哈雷(就是哈雷彗星那個哈雷,看看牛頓故事裡出現的都是什麼等級的人……)問他行星的軌道問題,他吹牛說自己不但知道是橢圓而且能算,哈雷就請他算一下,他又推脫說不能太容易告訴別人,否則顯不出知識的可貴。哈雷覺得他在吹牛,細節不談,反正後來就找到了牛頓,牛頓給他算出來了。哈雷看到牛頓的理論驚為天人,建議牛頓趕緊出版,牛頓就在哈雷的資助下出版了《原理》一書。(牛頓一輩子沒什麼朋友,哈雷算是少數說得上話的)。胡克看了以後大發雷霆,認為牛頓剽竊了自己的想法,責令牛頓修改成兩個人共有的理論。牛頓何許人也,當下就把所有標註胡克的引用全部刪了,出了第二版。這下胡克更炸了,兩邊勢不兩立。但是牛頓的《原理》實在太diao,以至於他的聲望一瞬間就遠遠壓過了胡克,胡克只能幹跳腳。後來胡克去世以後牛頓更是對胡克進行了極其不地道的清算,廢棄處理掉胡克遺留的大量實驗器材不說,還燒光了他的畫像,搞的我們現在連胡克長啥樣都不知道,上面的圖也只是想像圖。

公正的說,胡克有手稿為證,他確實產生了萬有引力的思想,也猜測了引力和距離的平方成反比,但是他沒有相關的數學能力,無法解釋天體的運動,說牛頓剽竊他的想法也未免太過。牛頓的偏激是一方面,胡克也有過火的地方,各種因素之下才導致了這一場悲劇。

當然了,他和萊布尼茨的論戰就沒得洗了,當時兩人撕逼誰先發明微積分,牛頓發動自己的親信痛罵萊布尼茨,甚至自己穿馬甲上陣,老實人萊布尼茨噴不過,居然還讓英國皇家學會來當仲裁(當時英國皇家學會是學術權威),這不撞牛頓槍口上了嗎?牛頓搞了一個全是自己人的學術委員會宣布萊布尼茨剽竊,把萊布尼茨給氣得火冒三丈也找雅克比(是的,他就出自那個顯赫的伯努利家族)之類的歐陸好友祝拳,這下事情越鬧越大,把整個歐洲大陸的學者都卷了進來,直接導致英國數學界和大陸數學界上百年的老死不相往來,因為牛頓的符號體系實在是不先進,英國數學落後德法百年之久,直到後來大數學家哈代(就是發掘拉馬努金的那位)重啟和歐洲大陸的大規模學術交流,建立英國分析學派,重振英國數學,英國才又重回數學中心,這是後話,表過不提,不過牛頓因為私心,客觀上是產生了很大負面作用的。

類似的事情還有一些,不過都沒這兩件事大,就不提了。總而言之,牛頓天生的性格很不友好,又加上後天受了很多窩囊氣(尤其是學術上被胡克強力打壓),所以才形成偏激易怒的性格。另外要說的是,他人品雖然談不上好,但並沒有突破起碼的學術道德(比如剽竊、作假),至於作姦犯科就更是沒有了,所以他雖然不是一個可愛的人,但總歸不是一個壞人

——————————————作為黑暗彌賽亞的牛頓———————————————

前面已經說了,而且在當時的那個年代,是個文化人就要信聖經,就像中國古代人都強調父子君臣一樣,這是一個大的文化環境,所以我認為算不得什麼黑點,只能說是偉人受限於時代而已。但是他修訂基督教歷史這件事值得好好說一下。牛頓本人自視甚高就不用說了,加之他的生日是聖誕節(按儒略曆),所以有一些神秘主義傾向(無責任猜測,他可能覺得自己是一個聖徒,甚至就是基督轉世)。具體來說,他一方面對基督教非常虔誠(那個年代的西方人都這樣),但是又非常看不起教會的那幫人。在當時,普通人是沒有聖經的解釋權的,只有教會才有。因此他做了一個驚人的舉動:自己考證聖經的年代,自己解釋聖經!這個傢伙把所有能收集到的聖經版本全部找來一一研讀對比,再結合當時已知的一些歷史知識(主要就是歐洲中東一代,和咱們神秘的東方力量沒什麼關係),得出了全新的一套編年史,和教會宣傳的完全不一樣,具體來說當時教會宣傳人類歷史始於公元前四千年多一點,而牛頓以猶太原版舊約為基礎,綜合諸多其他文本,得出的結論是人類歷史始於公元前一千多年,誕生在埃及。這在當時可是絕對的異端,也是殺頭的大罪,他的很多手稿也沒有發表,不過還是有一部分被集結出版了叫做《Chronology》,還有好幾個版本。雖然由於分析的出發點非常荒唐,原始材料也主要局限在聖經,但是這一套分析方法遠遠超越了當時的人文學者,對後世有比較正面的影響(不同材料交叉印證、定量研究、建立數學模型等等)。比如歷史大牛吉本就對此書推崇備至,認為單憑此書就可以讓牛頓不朽(此人是誰?《羅馬帝國衰亡史》的作者……)。至於為啥教會沒找他麻煩就不太清楚了,畢竟我對神學不感興趣。前段時間又有不少牛頓的手稿被發掘出來,其中有不少相關內容,PBS還拍了一個紀錄片,叫做《牛頓的黑暗秘密》,B站就有,有興趣的可以看看:[url]http://www.bilibili.com/video/av3472747/[/url]

簡而言之,牛頓這傢伙中二到了極點,cosplay文科大牛博覽群書、旁徵博引、詳加考證,再以理科大牛的科學研究方法分析資料,最終寫成一本挑戰教會權威的巨著,而他內心深處的動力可能是「老子這麼牛逼才配解釋聖經,你們TMD什麼玩意」。中二到牛頓這份上,十輩子都值了。

鍊金術:這個沒啥好說的,在當時連基本的化學概念,如元素、反應等都沒有,而要點石成金需要在亞原子層面操作物質,離當時的科技水平實在是差了十萬八千里,就算是牛頓也填不上這個坑,只能說造化弄人,他在上面浪費了這麼多金錢時間。

微粒說被打臉:這個話分兩頭,物理學乃至自然科學本身就是不斷試錯的理論,脫離現象談理論就是耍流氓,在當時並沒有發現光波動的鐵證:雙逢干涉,牛頓以微粒說為基礎,確實能解釋當時的各種光學現象,雖然現在看來「不同微粒的撞擊力度不同導致了折射」非常荒唐,但是在當時確實是一套完美符合現象的科學理論。楊的貢獻不可謂不大,但牛頓的理論也不應因為被楊證偽而視為垃圾。

—————————————————牛頓腳下的巨人——————————————

阿基米德

海塞姆

費爾馬

笛卡爾

伽利略

到了這裡相信大家可以看出牛頓的實力,此人實在太過驚世駭俗,已經到了「只要參加就奪冠」的曠古絕今之境界,如此通才人類史上恐怕找不到第二人。然而,細細分析他的重大貢獻,以相近時代的人為參照物,其實都還有脈絡可尋:

實驗和數學結合的方法,以及牛頓第一定律都可以歸功於伽利略,F=ma所體現的思想伽利略也有——力是加速度的原因(由此可見伽利略上古神獸可不是浪得虛名)。守恆率在阿拉伯學者海塞姆和笛卡爾的著作里有類似的思想(文藝復興前阿拉伯學者的水平是全面超越歐洲人的。可以參看南京大學李俊教授的公開課:科學啟蒙。笛卡爾更進一步直接定義了動量,但是他的錯誤在於認為動量是標量),萬有引力定律和胡克的猜測非常接近,微積分往上可以追溯到阿基米德,前輩數學家費爾馬有直接思想來源,萊布尼茨更是直接平分秋色……

有人說牛頓更多的是一個偉大的綜合者,而不是偉大的開拓者。這顯然太貶低牛頓了,不說徹底確立實驗和數學結合的科學方法是一件偉大的開拓,單說把宇宙萬物用統一套理論解釋就是牛頓天才的創新。但是客觀的說,牛頓確實是站在了巨人的身上才能取得如此大的成就(雖然這句話本意是噴胡克),而這些巨人就是前文提到的這些顯赫的名字。

把牛頓的豐功偉績拆開一個個看,似乎也不是那麼遙不可及(當然,同時做到這麼多確實是曠古絕今)。這並不會損耗牛頓的偉大,卻給了愛因斯坦一個絕地反殺祖師爺的機會。到底愛因斯坦有什麼絕活,我們下回再說。

———————————————愛因斯坦的星辰大海———————————————

說老愛之前首先要先介紹一下背景,否則真有人覺得愛因斯坦只是一個比較牛的科學家而已,和祖師爺沒法比。其實牛頓和愛因斯坦都是開創者(當然牛師爺的輩分要高,領域要廣)。牛頓是物理學,乃至整個科學的開山祖師,而愛因斯坦是現代物理的奠基人。

19世紀末20世紀初的時候,隨著麥克斯韋經典電磁學大廈的落成(標誌性事件是赫茲探測到電磁波),經典物理的大廈宣告竣工,而大家經常聽到的說法是:當時的物理學家們盲目樂觀的認為物理已經到頭了,世間的奧秘已經全部知曉,物理學家無事可做了。代表者當然是我們可愛的腫臉天尊開爾文(其實兩朵烏雲就是他說的,這是一位有驚人洞察力的偉大科學家)。然而溫伯格(和老楊、威騰一個檔次的超級大牛)給出了另一種說法,他認為當時的物理學家不是太樂觀,而是太悲觀了:他們徹底放棄了從物理層面去理解化學、生物等其他自然科學的嘗試,而是退縮到涇渭分明的物理世界中,不越雷池一步,溫伯格的《終極理論之夢》對此有精彩的闡述,和這個帖子關係不大就不展開了。

然而,物理學革命還是來了,兩朵烏雲劈下的雷電把整個經典物理體系燒得千瘡百孔,所有,注意我說所有的經典理論全都要重寫:經典力學被相對論性力學取代,經典電磁理論被量子場論取代,人類的認知範圍被擴展到無遠弗屆:從基本粒子到宇宙起源都被納入了物理學研究的範疇。現實世界也受到了物理革命的了巨大衝擊,隨便兩個個例子:1,原子彈不光是人類能控制的最強力量,還奠定了當今核威懾下的整個政治框架,比起伏爾泰、霍布斯等把牛頓的公理體系引入社會學科掀起現代啟蒙運動也不堪多讓。2,第三次科技革命也要感謝大規模集成晶元、半導體、光纖傳輸等技術,而這些技術的根基全部在物理。

這場革命不光在物質角度深刻,在精神角度也同樣深刻。經典力學乃至麥克斯韋的電磁理論都是符合人類直覺的(至少不衝突,人對電和磁的經驗很淺,科學家說什麼就是什麼),所以牛頓的理論被學術界接納比較順暢。相對論以及量子物理則是完全反直覺的,近代科學家在上世紀初的科學革命見了各種大風大浪以後才發現原來常識算個鳥,宇宙比人類所能想像的還要瘋狂得多得多,時間、空間、物質、觀測等等最基本的概念都要重構,這在人類歷史上可以說是前所未有的。這代表著人類——至少是最精英的那一部分——開始擺脫刻在我們基因里的認知模式,開始衝破硬編碼在腦子裡的思維局限,真正從純客觀的角度,用純數學的語言來理解世界。這個過程毫無疑問是痛苦的,也是反人類的,所以直到今天挑戰相對論的民科還數不勝數。

最後甚至可能是最重要的:物理革命的火種燒到了到其他學科,並深刻影響了它們的知識體系——化學(狄拉克的名言:化學所需的所有方程已經被找到了,剩下的就是如何求解的問題)、生物(薛定諤本人就是分子生物學的開山祖師)、醫學(搭分子生物的順風車,利用物理學家搞出來的新工具如核磁共振、X光透視等)、天文(天文已經快成物理的下屬學科了)、地理(和天文同理),甚至開創了一個全新的學科:宇宙學(愛因斯坦創立的)。 被世紀之交的物理學家放棄的終極理論之夢又被重新點燃:整個自然科學體系有了明顯的層級結構。人文學科最終被滲透我相信也只是時間問題,當然這個時間可能會很長很長。

可以毫不誇張的說,20世紀科學的進程就是物理帝國向其他學科滲透和征服的進程,而愛因斯坦就是這個帝國的皇帝——這不是我說的,而是泡利(他的尖酸刻薄可排歷史第一)說的:「他(慶祝我獲得諾貝爾獎)的演講,就像一位老國王把王位傳給他最喜愛的小兒子」。

ps:要強調的是,這絕不是說物理高其他學科一等,而是物理給其他學科提供了一個非常堅實的基礎,具體學科的問題由於複雜度原因還是需要相關領域的專家來解決。

扯了這麼多,就是想說從時代背景來看,愛因斯坦面臨的挑戰和變革並不比牛頓小,而應該說是各有千秋

———————————————愛因斯坦的燒腦遊戲———————————————

然後我們可以談談老愛的具體理論了,愛因斯坦和牛頓不同,科普方式也不同。牛頓的理論框架大家高中就學了(雖然數學工具不夠),而愛因斯坦的理論大部分人只停留在知道一些似是而非的說法,不明覺厲的程度。所以老愛這邊我的重點會放到解釋這些理論上(尤其是相對論),篇幅也會比牛頓長很多,順序也不會按照重要度排序,而是按照邏輯順序:

狹義相對論:大家可能聽過一些傳言,相對論其實不是愛因斯坦發明的而應歸功於其他科學家,比如洛倫茨或者龐加萊等。這個問題楊老說得最透徹,我就不班門弄斧了,直接引用之:「龐加萊懂得了相對論的哲學,沒有懂得它的物理;洛倫茲懂得了它的數學,也沒有懂得它的物理。只有年輕的愛因斯坦能創建出此革命」。如何賦予數學公式物理意義才是物理學家最根本的工作,是愛因斯坦徹底澄清了洛倫茨變換中每個符號的物理意義,因此狹義相對論姓愛實至名歸(否則我可以說麥克斯韋方程組也得改名,因為裡面的三個半方程都不屬於麥克斯韋)。

扯了半天,狹義相對論到底說得啥呢?其實他說的就是在光速不變+慣性系相互等價(物理定律不變)這兩個前提之下的一整套時空體系。在這個時空體系里時間和空間無法分離,但是存在絕對時空。牛頓認存在絕對空間,絕對時間,不同的參照系中時間和空間是一致的,但是狹義相對論說沒有絕對空間,沒有絕對時間,在不同參照系中時間和空間不一致。但是,再強調一次,時空一起構成一個閔可夫斯基空間,這個空間在不同的的參考系裡四個維度分量不同,但是總的時空間隔是絕對的。 狹義相對論嚴重衝擊了人類的常識,加上一些科幻作品的渲染,因此經常被誤讀,下面列舉一些要點並加以澄清:

1,運動時間變慢並不是說運動中的物體光傳遞到靜止物體上變慢了,不是,就是時間本身的收縮,就是兩個參考系中時間流逝不一樣,同時的相對性是整個相對論的核心,一定要理解這點! 同理,在不同參考系中空間本身的度量也不同。

2,單獨的時間或者空間都是相對的,生子佯謬中兩兄弟如果都在慣性參考系中,就會你看我年輕,我看你年輕,這是完全合理的,一定要理解這點,相對就相對在這裡。

3,超光速就能回到過去完全是個錯誤的說法!更不是什麼追上了以前發出的光,看到了以前的景象。準確的說是,如果傳遞從A到B兩個事件因果信息的媒介超光速,那麼存在一系列參考系,在這些參考系中,B和A的時間會反轉,B發生在A之前。 舉個具體例子:A表示門口開槍,B表示門裡的人中彈。那麼以門口為原點建立兩個坐標系,第一個a相對門口靜止,b相對門口運動。那麼,如果子彈速度是兩倍光速,那麼b需要相對a至少以1/2光速的速度運動,此時b中事件發生順序是先中彈,後開槍。如果子彈速度是3倍光速,那b就只要1大於/3光速相對a就會逆轉順序。 但是,需要強調的是,對a,不管信息速度有多快,還是先開槍,後中彈!! 如果你強行把超光速的數值帶到公式里,你也得不到負時間,而是得到虛時間,也就是-1開根號得到那個虛數,這是個什麼鬼東西世界上沒人知道。

4,我們生活的時空,如果以時間為軸就形成四維閔科夫斯基空間,距離公式和歐式空間不一樣!歐式空間用勾股定理,各個分量的平方和構成距離的平方,而閔科夫斯基空間是時間的平方減去三維空間距離平方和!或者你用虛數時間構成時間軸,那就是傳統的歐式空間了。非常非常反直覺,難以理解,但是實驗告訴我們就是這樣。 ps:動畫片里的虛數空間往往描述成一團黑,沒有大小距離概念等等,其實這更像黑洞,不是虛空間,虛空間只有數學描述,目前還沒有圖形化形象

再強調一遍,狹相裡面,時空的間隔是不變的!是存在事件間的絕對距離的,這個距離就是閔可夫斯基空間里的距離,時間和空間的平方差,這個值不管什麼參考系,都是個定值!所以相對論這個名字其實很差,愛因斯坦自己也不太喜歡。

只要徹底理解了光速不變(這是麥克斯韋方程組的推論,根源在於電磁場的傳播僅和電磁震蕩的頻率有關,和參考系無關)和慣性系等效原理,狹相的所有推論和公式都能自然推出來,而且數學不複雜,包括洛倫茨變換,質能公式,等等。 因為數學不複雜,提出公式的洛倫茨的歷史地位也遠不如給出物理解釋的愛因斯坦。

質能關係:E=MC2恐怕是知名度最高的方程之一了,甚至在大眾眼中它就代表著科學。事實上這個方程雖然只是狹義相對論的一個推論,但是物理意義重大,確實值得大書特書。說愛因斯坦造了原子彈是不公正的,但同樣認為他和原子彈毫無關係就更不靠譜,如果沒有質能關係很可能根本不會產生造原子彈的想法。退一步說即使要造,奧本海默和費米們對原子彈威力也將毫無概念,可能試爆時直接炸死上百個一流科學家。質能關係告訴我們小球和做功只不過是一個硬幣的兩面,徹底顛覆了「物質」這個詞的概念。以今日的物理觀點看,能量是遠比質量基本的概念。12年獲得炸藥獎的「上帝粒子」希格斯理論,就是一個描述質量起源的理論。該理論中我們宏觀物體的質量絕大部分來自於將基本粒子束縛在一起的強相互作用勢能,小部分來自於希格斯粒子生成的元質量,而這兩者都是能量。這個方程雖然簡單卻足夠本質,足以和F=MA媲美

在狹義相對論創立過程中,愛因斯坦展示了驚人的物理直覺,硬是從不可能出問題的地方看出了問題,顛覆了統治人類上萬年的「時間、空間」概念,並創造出了一個統一牛頓三定律和電磁學的偉大體系。毫無疑問,單憑此貢獻,愛因斯坦就足以位列偉大的物理學家之列。然而光憑這個還不足以同牛頓扳手腕,我們的愛爺爺還有壓箱底的大招,這就是:

——————————————愛因斯坦的彎曲時空———————————————

廣義相對論:自伽利略牛頓奠基現代科學以降,所有的科學理論發展都遵守一個模式:1,觀測到新的現象。2,科學家提出理論解釋。3,新的觀測驗證或證偽該理論。所有,所有自然科學的發展全都遵守這個模式,注意,我說的是所有自然科學,而不只是物理。現代科學中從達爾文的進化論到孟德爾的遺傳子假說,從門捷列夫的元素周期表到盧瑟福的原子核理論,從哈勃的宇宙膨脹到暗物質理論,從魏格納的大陸漂移到磁極翻轉,物理生物化學天文地理,所有學科的所有理論都符合這個模式,無一例外!甚至最瘋狂的量子力學也發端於黑體輻射的紫外災難。除了一個,唯有一個天外飛仙,不食人間煙火的理論突破了這個模式,而它有個顯赫的名字,它叫做廣義相對論

廣義相對論相出來的時候,沒有社會生產的需求(現在應用也不多,太超前了),沒有無法解釋的實驗現象(水星進動的誤差牛頓力學也能解釋:還有未發現的星體),沒有多少人幫忙(趙崢老師的話:其他人都是Delta),是個純粹的腦洞派三無理論。它惟一依靠的就是愛因斯坦變態的物理想像力和直覺,所有人都還在糾結時間空間的概念,還在批評狹義相對論,還在提出一些看似尖銳實為佯謬的問題,愛因斯坦已經遠遠甩下他們,抓住了狹義相對論的本質問題:慣性繫到底是個什麼東西

然後就是十年一劍,三無理論一戰成名,餘威延續百年。直到去年,我們人類的生產力終於追上了愛因斯坦的步伐,廣義相對論的最後一個預言:引力波,被LIGO探測到。在這一個世紀,廣義相對論七戰七勝,完美收官

下面開始科普,雖然我努力刪減,但還是會涉及到一些數學,如果實在看不下去就跳吧,大概知道說的是啥就行。廣義相對論的思就是:徹底拋棄慣性系的特權,讓一切參考系等價。通俗點說狹義相對論中不同的慣性參考系的區別在於時間和空間的線性尺度不同。而廣義相對論中,不同參考系的區別在於時間和空間的彎曲程度不同 。注意,是時空,不是空間。時間空間作為一個整體被彎曲了。

廣義相對論中引力是幾何效應,是物質彎曲時空以後導致物體包括光運動的改變的效應。 不光是光線彎曲,連時間都被引力場影響,所以黑洞那種極端的情況會有類似時間靜止的現象出現。我們都知道牛頓慣性定律,不受力要麼靜止要麼勻速直線運動。而愛因斯坦拓展成物體不受力就沿著測地線運動。所以在廣義相對論框架里引力的效應和加速度的效應是一樣的,這叫做「愛因斯坦等效原理」,他統一了加速度和引力。注意,我這裡說的是物質,而不是質量,因為廣義相對論中一共有四個東西對引力有貢獻,它們是:能量和三個方向上的動量。更統一的說,這四項是一個東西在時間和空間四個維度上的分量,而這個東西才是物質的根本。

雖然等效原理告訴我們引力場和加速度可以等效,但是因為並不存在均勻同向的引力場,導致了潮汐力和測地偏移的存在(也就是離引力源的距離不同,受力大小和方向不同,相信初中水平就能理解),所以引力場無法通過坐標變換消掉,嚴格闡述等效原理要用到瞬時局部慣性系的概念,這裡就不展開了。下面講兩個常見的錯誤:

1,愛因斯坦第一個提出光線會彎曲。大錯特錯!牛頓光學認為光是有質量的粒子,所以按照牛頓力學一樣能算出來光線會彎曲!只不過數值大約只有相對論算出來的一半。愛丁頓搞的實驗數據支持廣相,因為實際值和廣相的預測值接近,比牛頓體系算出來的大得多。

2,那個廣為流傳的科普圖,大球壓床單壓出個凹陷那個。畢竟是科普不能說錯,但是很容易讓人誤解,因為大球是依靠重力才壓出來的,而質量彎曲的是時空本身,沒法形象的畫出來,只能用數學語言描述。

我們人類是三維空間的生物,一個球面的彎曲也要放到三維空間中來看,所以經常會有人問「時空彎曲是否說明有更高維的時空存在?」答案是並不,數學書描述彎曲的語言叫做曲率,而曲率分為外曲率和內曲率,圓柱體表面的曲率就是外曲率,需要放到三維空間中看,而球面的曲率是內曲率,在球面上就可以探測出來。我們時空彎曲是內曲率彎曲

愛因斯坦引力方程定量的刻畫了物質和時空彎曲的關係,用惠勒的話說就是:物質告訴時空如何彎曲,時空彎曲告訴物質如何運動

下面開始出現大量數學,不想看可以跳過。

剛才說了,物質造成了時空的彎曲。在我們熟悉的宏觀低速視界,也就是歐式幾何的世界所謂測地線就是直線,所以我們說兩點之間直線最短。那麼彎曲時空中呢?就是兩點之間測地線最短。測地線的定義就是切向量對曲線距離的協變微分處處為0的最短的線(微分為0還可能是最長的線)。 這麼定義測地線是合理的,因為張量的協變微分是張量,處處為0就表示任何坐標系中這個值都是0,不隨坐標系改變。

所謂張量,就是一種依照坐標系變換規律變換的數學工具,有了這個東西,隨便什麼坐標系都能用統一的方程描述。大家不熟悉張量,可以這麼理解:標量就是0階張量,矢量1階,矩陣2階,再往上就沒有直觀對應了。0張量比普通張量更強,不光是按照特定規則改,而是完全不變,0。

定點的曲率有嚴格定義,矢量沿著包含該點的閉合曲線平行移動一圈回到原點(不是坐標的原點!)以後,兩個矢量的差,對曲線包圍面積的微分。

彎曲的時空中怎麼平移呢?這種平移是平坦空間平移的推廣,等於"移動距離各個分量"和"原始矢量各個分量"之間的線性組合,描述這個線性組合各個係數的,就叫做聯絡。

那麼聯絡咋來的呢,讓我們考慮平移的意義,按照矢量的定義,移動前後的差值也是一個矢量(多說兩句,假設A從p點平移到q點,成為A』,這個差值不是說A"-A,因為兩個矢量不在一個點上,而是指任意一個在q點的矢量B-A『,這個差是矢量,這是數學上矢(向)量空間的定義:同一點的矢量可以加減,結果都是矢量。不在同一點的矢量直接加減的結果不一定!所以A"-A不是矢量!)

這個矢量當然是個張量(矢量就是1維張量),換言之應該能在任何坐標系下面都是統一描述的,這樣定義的平行才有價值,否則坐標系一換,你的矢量差就亂變,沒法統一。換言之,矢量的平移是從數學的考慮,定義出來的一種東西。在平坦空間中就退化成簡單的歐式平移。

按照這麼些定義,就能吭哧吭哧的列方程,然後吭哧吭哧的把聯絡解出來,解用什麼表述呢?用度規張量。

那麼啥是度規張量呢?簡單的說,度規張量是給定空間(這裡的空間是數學上的空間,物理上的時空也是空間)的一種內在屬性,相當於空間給定了,度規張量就給定了,當然具體值在各個點可能不同。

更進一步,度規刻畫的是空間中距離和坐標的關係。比如平坦空間中,兩個點a和b距離是啥?距離就是x平方+y平方+z平方(我們日常生活需要開方方便後續運算,在數學上則沒必要開方),那麼度規就是一個單位矩陣。四維閔科夫斯基空間(狹義相對論中的空間)度規是對角線為-1,1,1,1的矩陣。這兩種空間度規雖然不一樣,但都是常量。有些空間度規是隨坐標改變的。同時這兩種空間四個軸都正交,距離不涉及時間*空間這種量,但是有的空間坐標軸不正交就會出現這種量。這麼些情況更複雜一些,但是總而言之,度規是一個空間的內在屬性,就像普通坐標系中一個刻度表示多大單位一樣,一旦空間給定,度規就定了。

所謂給定,是張量意義下的給定。比如不同坐標系同一點度規很可能不同,但遵守張量的法則。再強調一次,張量不是不同坐標系下一樣的量,而是」依照坐標變換規律對應變換的量「,換言之你在a坐標下算出一個張量,在b坐標下他是可能會變,但是只要告訴你a是怎麼變到b的,你就能對應的算出來,在這個意義下,度規是惟一的。

羅嗦兩句,同一個度規其實有多種形式,比如一個二維空間距離定義為4xy,那麼我們可以寫成4*xy,也可以寫成3*xy+1*yx(不管什麼空間,坐標都是數值,是可以交換乘的,張量的各個分量也是數值也可以交換乘,但是張量本身不能交換乘!)。那麼為了運算簡單,大家就定義度規是對稱的,也就是用4xy=2xy+2yx的形式。你說我不服,偏要用4xy+0yx的格式,也是等價的,只不過運算變得很複雜。

好了,曲率張量粗略的概念講完了。我們時空的黎曼曲率張量是四維的,愛爺爺用了一些手段折算成了一些二維張量的組合。這個方法叫做縮並,就不展開講了。

物質這邊的定量描述是能量動量張量,這個描述的是物體所具有的能量動量(這是一個東東在四個維度的分量,一定要建立起這個概念!)的密度(密度代表對單位求導)在四個維度的分量,拿能量部分來說,就是能量的密度(能量和質量是統一的,可以就理解為我們常說的密度的推廣,嚴格說還要區分密度和流,不過都當作密度理解沒問題的)在時間軸,x軸,y軸,z軸的分量。動量密度的三個分量同理。 這個動能張量是兩維的,第一個維度是說你是啥東西的密度(能量?動量?),第二個維度是說你是啥上面的分量(1時間+3空間)。

有了這些基本概念,下面我們來看相對論的方程就不會一臉懵逼了:

大量數學結束。

左邊的G叫做愛因斯坦張量,由黎曼曲率張量縮並而成,描述的是時空彎曲的程度。右邊的G是萬有引力常數,c是光速,這兩個是常數。T是能量動量張量。如前所說,廣相描述的是物質對時空的彎曲,也就是這兩個東西之間的關係。(前面說了,完整刻畫四維彎曲需要四個自由度。方程中的兩個R分別是兩階縮並和四階縮並以後的曲率張量和曲率標量,g則是度規)

再複習一遍:廣義相對論從完全不同的角度解釋了引力是個啥:引力是物質引起的時空彎曲效應,因為時空彎曲了,測地線也就更改,路徑自然更改。 這麼個方程表明了,引力是一種幾何效應,是時空本身的一種改變,所以引力場雖然由物質產生,但是作用到物質上的效果(加速度)和該物質的質量無關。你彎曲一張紙,紙上的文字不管中文英文大小,改變方式是完全一樣的。

廣義相對論完全統一了牛頓力學和電磁學,並作出了巨大的擴展,這樣一個天上的理論再華麗的讚美也顯得蒼白無力,希望大家以後提到廣義相對論不要再不明覺厲,而是有一些基本概念。

———————————————愛因斯坦的小打小鬧———————————————

待續

———————————————愛因斯坦的江湖恩怨———————————————

待續

———————————————愛因斯坦的撩妹技巧———————————————

待續


前段時間在巴黎六大亨利龐加萊研究所(IHP)圖書館拍的,牛頓數學論文集,第八卷,近800頁。這還是牛頓晚年無心學術想著造幣的情況下,都整理出這麼厚的文集,巔峰時期只需3年!兩頁紙,做目錄的目錄的目錄么?!
此外,整個書架幾乎全是關於牛頓的東西。這裡可是六大的IHP,其地位想必你也不知道!

你見過有幾個從事科研的能做到著作等身的?更不用提那本自然科學的數學原理了!

像你用這種方式想整出個大新聞的,我還是頭一回見!


下列內容摘自:
《你知道嗎?——現代科學中的100個問題》 作者阿西莫夫

問題2:你認為誰是迄今最偉大的科學家?

如果所提出的問題是「誰是第二偉大的科學家」,那就很難回答了。因為,據我看來,至少有十來位科學家可以看作是第二偉大的科學家。例如,愛因斯坦,盧瑟福,玻爾,巴斯德,達爾文,伽利略,麥克斯韋,阿基米得等,都可以算得上。

事實上,世界上很可能根本沒有第二偉大的科學家。既然有那麼多科學家都能如此合適地看作第二偉大的科學家,既然在上面列舉的科學家中很難區別出到底誰更偉大,我們只好停止進行這項評選,乾脆說他們都是名列前茅的選手。

但是,由於我們所提出的問題是:「誰是最偉大的科學家?」所以,要回答這個問題是沒有多大困難的。我認為大多數科學史家都會立刻異口同聲地說,牛頓是世界上從未有過的最偉大的科學家。儘管他也有他自己的一些缺點,例如,他是一個很糟糕的演講者,還或多或少是個膽小怕事的人,是一個喜歡自我憐憫的好哭的人,而且有時還容易灰心喪氣,但是作為一個科學家來說,那是沒有人能夠和他相比的。

他由於研究出微積分而為高等數學奠定了基礎。他由於進行了把陽光分解為光譜色的實驗而奠定了現代光學的基礎。他由於發現了力學上的三大定律並推導出這些定律所起的作用而奠定了現代物理學的基礎。他由於研究萬有引力定律而奠定了現代天文學的基礎。

任何科學家只要具有這四項功績中的一項,就足以成為一位顯赫的科學家,如果所有這四項貢獻都是他一個人作出的話,那他就會毫無疑問成為名列首位的科學家。

當然,牛頓的偉大還不只限於他的這些發現。更重要的是他作出這些發現時所採取的方式。

古希臘人曾把大量科學思想和哲學思想彙集在一起。柏拉圖、亞里斯多德、歐幾里得、阿基米得和托勒密等偉大人物,在兩千年當中一直像巨人一樣屹立在後代人的心目之中。後來阿拉伯和歐洲的許多偉大思想家都沒有能夠越過古希臘人一步,在不引證古人的見解來支持其想法的情形下,都不敢提出自己的新見解。尤其是亞里斯多德,更是他們心目中的泰斗。

到了十六和十七世紀,才有一些實驗家,如伽利略和波義耳等,敢於提出古希臘人的見解並非全是正確的。伽利略推翻了亞里斯多德在物理學上的某些論斷,並作了不少工作(牛頓後來的三大運動定律就是對伽利略這些工作所進行的概括)。儘管如此,歐洲當時的知識界仍然不敢背離他們長期以來所崇拜的希臘人。

到了1687年,牛頓出版了他用拉丁文寫的名著《數學原理》。根據大多數科學家的看法,這是自古以來第一部最偉大的著作。在這部著作中,他提出了他的物體運動三大定律,他的萬有引力理論以及許多其他問題。他以嚴格的希臘風格應用了數學,並以最完美的方式把各種現象聯繫在一起。凡是讀過這部書的人,都不得不承認世界上終於出現了一位不但可與任何一個古代思想家並駕齊驅,甚至勝過他們的偉大思想家,不得不承認他所提出的宇宙圖案不僅是無懈可擊十分完善的,而且從它的合理性和必然性方面來說,都大大勝過希臘文獻中所提到的東西。

隨著這個偉大人物和這部偉大著作的出現,古希臘人加在人們思想上的枷鎖終於被打碎了,現代人在智慧上的全部自卑感永遠被打破了。

在牛頓逝世以後,亞歷山大教皇用以下幾句話談到了他:

自然和自然規律隱藏在黑夜之中。
上帝差遣牛頓來到我們當中。
於是,他揭開了自然這謎,創業立功。

之前和朋友討論過,人類什麼時候覺得自己最接近神?我的答案是:萬有引力定律和力學三定律推導完成的那一刻。想到牛爺當晚走出房門,看天上斗轉星移,看地上生機勃勃,心中知道這所有現象都能用半頁紙上寫下的公式清楚地定量解析,心中必定是尼奧一眼看穿世界源代碼,萬物盡在掌握的充實感。如果穿越到此時牛頓的身體里,輕浮如我,恐怕立刻就要對天吼一聲「你的代碼也沒加密吖!」,然後順手把自己的名字改成「耶和華-B」。(直譯為齊天大聖)


你倒是說說他們成就有哪些。


王健林的資產用11位數字就可以表示,他的錢真有那麼多嗎?是不是被嚴重過譽了?


如果只論科學,歷史上只有一個人,可能有資格說牛頓被高估了,這個人是愛因斯坦。
可是實際上,愛因斯坦是這麼說的:

我常常在深夜凝望著牛頓的畫像,在和這位亘古未有的科學巨匠的目光交流中,我似乎感受到了無窮的力量和克服困難的勇氣。

整個就是一個腦殘粉啊。
實際上,大部分科學家都是這麼看牛頓和愛因斯坦的。
至於可以有資格說牛頓和愛因斯坦都被高估了的人,估計還沒生下來。


愛因斯坦已經偉大到讓凡人只能仰視了,例如說沒有愛因斯坦的天才,廣義相對論完全可能推遲幾十年甚至更久才被人類發現並掌握。
但愛因斯坦在科學的地位其實是不能和牛頓比的——雖然相對論顛覆性的革命,將牛頓力學降到了特殊性規律的地位上去,然而作為先行者……
艾薩克·牛頓根本就是科學與數學之神!!!
甚至沒有必要列舉牛頓的成就。在牛頓之前,人類的生活方式與500年前甚至1000年前區別不大,而在牛頓身後至今不到300年,人類掌握的力量已經可以在前牛頓時代自稱為神!
Nature and Nature" law lay hid in night ; God said,"Let Newton be," and all was light。
自然與自然的定律,都隱藏在黑暗之中;上帝說"讓牛頓來吧!"於是,一切變為光明。


這大概是整個物理學系統在知乎被黑的最慘的一次。


第一,牛頓和愛因斯坦的成就,兩頁紙根本就寫不完,二百頁都不一定!題主是知道的太少了吧。牛頓《自然哲學的數學原理》只有一頁?你以為牛頓就只有三定律嗎?微積分,動量守恆的原理和推導,天體運行的計算,要多少頁?愛因斯坦的狹義相對論論文倒是挺短,兩頁紙能推出E=mc∧2?廣義相對論十頁紙能推導出愛因斯坦方程?更不要說愛因斯坦還由光電效應揭示了光的波粒二象性,還提出了自發輻射和受激輻射係數(AB係數)……兩頁紙能寫完?兩頁紙結論公式都寫不完,也就能列舉完成就的名字吧。

第二,成就的高低,不是用量來定的,而是質。他們兩個是開啟物理學質的飛躍的人!


題主,在回答你這個問題之前,先讓我們來看一下歷史上的人們是如何評價牛頓的吧;

18世紀英國最偉大的詩人,傑出的啟蒙主義者亞歷山大·蒲柏為牛頓寫了著名的墓志銘:
Nature and nature"s laws lay hid in night;
God said "Let Newton be" and all was light.
自然和自然律隱沒在黑暗中;
上帝說,讓牛頓去吧!遂一片光明。
——亞歷山大·蒲珀

在牛頓去世後的第四年,他的親戚為他建立了一座雄偉的紀念碑,上面刻著的墓志銘總結了他的一生;
Isaacus Newton Eques auratus,
Qui animi vi prope divina,
Planetarum motus, figuras,
Cometarum semitas, Oceanique aestus,
sua mathesi facem praeferente,
primus demonstravit;
Radiorum lucis dissimilitudines,
Colorumque inde nascentium proprietates,
quas nemo anteá vel suspicatus erat, pervestigavit.
Natur?, Antiquitatis, S. Scriptur?.,
sedulus, sagax, fidus Interpres.
Dei O.M. majestatem philosophia asseruit;
Evangelii simplicitatem moribus expressit.
Sibi gratulentur mortales
Tale tantumque extitisse
Humani Generis Decus.
Nat. XXV Dec. AD. MDCXLII. Obiit XX Mar. MDCCXXVI
FINIS

伊薩克.牛頓爵士
安葬在這裡.
他以超乎常人的智力,
第一個證明了行星的運動與形狀;
慧星軌道與海洋的潮汐.
他孜孜不倦地研究 光線的各種不同的折射角,
顏色所產生的種種性質.

對於自然,歷史和 &<&<聖經&>&>, 他是一個勤勉,敏銳而忠實的詮釋者.
他以自己的哲學證明了上帝的莊嚴,
並在他的舉止中表現了福音的純樸.

讓人類歡呼
曾經存在過這樣一位
偉大的人類之光.

伊薩克爵士生於1642年12月25日.
卒於1727年3月20日.
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從上面的兩段兩段悼詞可以看出,世人對牛頓的的評價之高,幾乎是突破天際了,簡直就是「天不生牛頓,萬古如長夜」的即視感啊···

那麼問題來了,牛頓的成績究竟如何,配得上如此高的評價嗎?
(以下內容轉自網路,略作修改)
鏈接地址:牛頓傳奇:當智商高到一定程度,情商就不重要了

在我看來,牛頓老師的一生是天才的一生,戰鬥的一生,也是孤獨的一生。一輩子沒有朋友,也沒有結過婚,很可能到死都是處男,可架不住人家牛逼啊···

要知道牛頓是個遺腹子和早產兒,出生時體重不到5斤,沒吃過DHA和RHA配方的奶粉。親娘改嫁後跟文盲姥姥度過無聊的童年,沒有任何的早期智力開發和學前啟蒙,7歲上學以前腦子裡空空如也,牛媽媽對他的期望僅僅是認識點字然後回家務農。但是牛頓上中學後已經熟練掌握了拉丁語希臘語西班牙語和英語,然後被推薦進了劍橋,20出頭就當了盧卡斯教席的終身教授。然後就寫了本書。
牛頓的那本書叫什麼名字呢?
——《自然哲學的數學原理》

這本書有什麼作用?
建立了一套用數學語言解釋世界的原理,這標誌著近代科學的誕生啊!

而且,牛頓老師在科學圈裡曾經很有權勢,被女王封了爵位成了貴族,人稱牛爵爺,官至皇家造幣局局長兼皇家學會會長。如果阿爾伯特沒有辭了以色列總統的話和他有一拼。說他有權勢並不僅是官大,主要還是貢獻大。如果17世紀就有諾貝爾獎的話,牛頓老師至少能連續壟斷4屆物理學獎(分光計;力學體系的構建;反射望遠鏡;萬有引力),同時為了表彰他在煉金方面的造詣,再奉送他一屆化學獎。

而且這孫子鼓搗出了流數術,所以菲爾茲數學獎也要給他。要知道,他的這些發現基本都是在26歲以前獲得的,30歲以後牛頓就開始玩票了,成天琢磨上帝和煉金,以及怎樣把萊布尼茨搞臭,捎帶手的把以前的發現整理成書。所以你能想像到他在當時的歐洲是如何的一呼萬應,敢跟他叫板的只有萊布尼茨和大主教貝克萊。牛老師死的時候,全英國的貴族以給他扶柩為榮,全歐洲的名流蜂擁倫敦。來自法國的傻逼文科生伏爾泰在國葬現場大受刺激,回去就寫了首詩,嫉妒之情溢於言表啊·····

總而言之,牛頓老師的一生是天才的一生,戰鬥的一生,輝煌的一生。壯哉,我大牛逼頓!

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評論里有知友問伏爾泰寫了什麼?
這就是答案(出自某歷史考卷···)

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居然有人拿牛頓和上帝比,雖然他很牛逼但他畢竟不是牛頓。


先說答案,愛因斯塔和牛頓實至名歸,沒有被高估。

給大家講一個故事吧,關於地心說與日心說的故事。

1 地心說與日心說

1.1 地心說

自古以來,人們就觀察到日出日落:

很自然的我們會認為,太陽會圍繞地球旋轉(中心藍色的是地球,繞著轉的黃色的是太陽):

太陽好解釋,但是火星的運行軌跡就比較難了。

我們在地球上觀察到的火星軌跡是這樣的( 圖片來源 ):

火星看上去就像在天空「徘徊」(古人把行星稱為「徘徊者」或者「planetai」,這也是行星的詞源),不像是繞著地球運轉啊。

古人絞盡腦汁,終於想到了怎麼安放火星的運動。

那就是火星圍繞太陽轉,並且跟隨太陽圍繞地球轉:

這樣的模型就可以解釋,地球上觀察火星的軌跡了( 圖片來源 ):

這就是地心說,認為地球靜止不動,而所有天體都圍繞地球轉動。在此前提下,嘗試對天體的運動進行解釋。

克勞狄烏斯?托勒密(約100年-170年[1]),是一位埃及希臘數學家。在他的著作《至大論》中,完善了地心說。

1.2 日心說

如果,我們換一個視角,把太陽當作中心,地球、火星都在各自的軌道上,圍繞著太陽轉,也可以解釋火星的軌跡:

是不是清爽了很多?這就是日心說。

來,看下,日心說下的太陽系運行vs地心說下的太陽系運行( 圖片參考 ):

地心說看起來真是一團糟。

尼古拉·哥白尼(1473年2月19日-1543年5月24日)是文藝復興時期波蘭數學家、天文學家,他提倡日心說模型,提到太陽為宇宙的中心。一般我們認為哥白尼真正讓日心說走上了歷史舞台。

1.3 小結

托勒密以及地心說,確實可以解釋和預言大量的天文現象。但是太複雜。

並且隨著新的天文觀測事實的出現,原有的模型無法解釋,就需要修正。

比如為了解釋太陽和月亮與地球間的距離變化,只有讓地球不在正中心,稍微偏離一點。可以想像,這讓計算更加複雜。

這麼複雜的模型,以及當時沒有電腦這樣的工具,讓天文學的發展已經舉步維艱。

哥白尼以及日心說,建立了全新的模型,問題一下變得簡單(並不說非要哥白尼來發現日心說,沒有哥白尼,我想或許開普勒也會提出日心說吧。但是歷史上,確實是哥白尼摘下桂冠)。

日心說,開啟了現代天文學的時代。解放後的天文學家,在新的模型的基礎上展開工作,讓整個天文學都獲得了長足的進步。

2 牛頓和愛因斯坦

沒有牛頓和愛因斯坦,物理也會像地心說一樣,充滿了混亂。

2.1 牛頓

牛頓之前也有物理方面的研究。

比如,丹麥貴族第谷,在國王賜予的小島上觀測了20年的天文數據。他的助手開普勒通過這些數據,花了6年的時間推算出了開普勒第一、第二定律,又花了十年時間推算出了開普勒第三定律。

開普勒第二定律,在相等時間內,太陽和運動著的行星的連線所掃過的面積都是相等的:

而牛頓的力學三定律、萬有引力定律,可以輕鬆的推出這些定律(當然,力學三定律是牛頓在開普勒、笛卡爾這些巨人的基礎上歸納總結的)。

之後的科學家,就在牛頓開創的現代物理學基礎上,構建出了宏偉的物理大廈。

2.2 愛因斯坦

開個腦洞,要是愛因斯坦沒有發現廣義相對論。或許我們還是可以讓衛星上天,但是我們會發現通過衛星進行的GPS的定位總是有誤差。

於是,我們就開始修正,或許是增加、改變某個常數,或許是增加、修改某個方程,最後用十幾個方程模擬出類似廣義相對論的效果。

直到最後,人類在增加到一百個方程的時候,另外一個「愛因斯坦」發現了廣義相關論。

2.3 小結

事物發展有他的客觀規律,歷史車輪滾滾向前,物理學終究會出現,相對論終究會出現。但是,牛頓、愛因斯塔正是開創時代的英雄。

3 粒子物理學

現代的粒子物理學或許也在等待某一個英雄。

可以看下,現在粒子物理學的標準模型( 圖片來源 ):

雖然標準模型對實驗結果的解釋很成功,但它也有很大的缺陷。首先,模型中包含了許多參數,如各粒子的質量和各相互作用強度。這些數字不能只從計算中得出,而必須由實驗決定。弱電對稱破缺還沒有滿意的解釋。再次,理論中存在所謂的自然性問題。最後,這理論未能描述引力。

真的應該這麼複雜嗎?

「天不生仲尼,萬古如長夜」。


你們上大學的目的不是讓你們搞出什麼東西,而是讓你們有自知之明自己搞不出什麼東西。


用不著兩頁,一頁a4紙就可以概括他們的成就【寫正反面,環保節約】。

但這一頁紙貫穿了科學。


牛頓說自己站在巨人肩膀上才取得成就,但到現在為止。有第二個人爬上巨人肩膀上了嗎?


神的成就用兩個字就能寫清楚:創世。

神是不是被嚴重高估了?


上帝創造世界,一頁就能寫清楚。918個字,一張A4紙足能放下。


1:1起初 神創造天地。1:2地是空虛混沌.淵面黑暗. 神的靈運行在水面上。1:3神說、要有光、就有了光。1:4神看光是好的、就把光暗分開了。1:5神稱光為晝、稱暗為夜.有晚上、有早晨、這是頭一日。1:6神說、諸水之間要有空氣、將水分為上下。1:7神就造出空氣、將空氣以下的水、空氣以上的水分開了.事就這樣成了。1:8神稱空氣為天.有晚上、有早晨、是第二日。1:9神說、天下的水要聚在一處、使旱地露出來.事就這樣成了。1:10神稱旱地為地、稱水的聚處為海. 神看著是好的。1:11神說、地要發生青草、和結種子的菜蔬、並結果子的樹木、各從其類、果子都包著核.事就這樣成了。1:12於是地發生了青草、和結種子的菜蔬、各從其類、並結果子的樹木、各從其類、果子都包著核。 神看著是好的.1:13有晚上、有早晨、是第三日。1:14神說、天上要有光體、可以分晝夜、作記號、定節令、日子、年歲.1:15並要發光在天空、普照在地上.事就這樣成了。1:16於是 神造了兩個大光、大的管晝、小的管夜.又造眾星。1:17就把這些光擺列在天空、普照在地上、1:18管理晝夜、分別明暗. 神看著是好的.1:19有晚上、有早晨、是第四日。1:20神說、水要多多滋生有生命的物.要有雀鳥飛在地面以上、天空之中。1:21神就造出大魚、和水中所滋生各樣有生命的動物、各從其類.又造出各樣飛鳥、各從其類. 神看著是好的。1:22神就賜福給這一切、說、滋生繁多、充滿海中的水.雀鳥也要多生在地上。1:23有晚上、有早晨、是第五日。1:24神說、地要生出活物來、各從其類.牲畜、昆蟲、野獸、各從其類.事就這樣成了。1:25於是 神造出野獸、各從其類.牲畜、各從其類.地上一切昆蟲、各從其類. 神看著是好的。1:26神說、我們要照著我們的形像、按著我們的樣式造人、使他們管理海里的魚、空中的鳥、地上的牲畜、和全地、並地上所爬的一切昆蟲。1:27神就照著自己的形像造人、乃是照著他的形像造男造女。1:28神就賜福給他們、又對他們說、要生養眾多、遍滿地面、治理這地.也要管理海里的魚、空中的鳥.和地上各樣行動的活物。1:29神說、看哪、我將遍地上一切結種子的菜蔬、和一切樹上所結有核的果子、全賜給你們作食物。1:30至於地上的走獸、和空中的飛鳥、並各樣爬在地上有生命的物、我將青草賜給他們作食物.事就這樣成了。1:31神看著一切所造的都甚好.有晚上、有早晨、是第六日。


現在,你,給我用兩頁紙說清楚愛因斯坦不起眼的工作之一,玻色愛因斯坦凝聚,就現在。

另外,愛因斯坦場方程如此簡潔難道不是偉大嗎


作為物理學根基性人物,誰好意思說他們是「過譽」的,沒有他們的理論的話物理學的架構要顛覆了,一切物理學的延伸都是從他們的理論開始拓展的,就像沒有你爸媽哪能跑出你啦,業內大神也不敢說他們是過譽的,還不老老實實的說「根據他們的理論延伸」這種話,除非你自己是千年不遇的大神、天才,關鍵是有確鑿的證據證明這兩人的理論有誤,否則沒有資格隨意批判這兩個人的學術成就,別老是眾人佳醉唯我獨醒的狀態


蚍蜉撼大樹,可笑不自量。


兩頁紙能讓你學十年。。。。這是在有老師的情況下,就是這麼吊。
高中時看過厄勞的《物理學史》,頗有天不生聖人,萬古如長夜之感。說實在的,世界上哪位偉大的科學家的成就不能用兩張紙寫完?何況你還沒說紙有多大,是不是兩面都寫。。。。。即便是歷史上那幾位實力約等於一個研究所的數學家,其成就,估計也填不滿兩張紙。偉大的革命導師馬克思,半張紙都不用,可他是千年偉人啊。
再比如說一個很多人就記著和愛因斯坦之間的論戰的玻爾。一年前我在圖書館找到一套波爾文集,我覺得我就算畢業了再在學校待幾年都不一定能瀏覽一遍。單看厚度,大概是十多本紅樓夢疊起來那麼高。科學家的發現很多時候只有一小部分會被普通人記住,而科學家做的一些微小的工作卻不會被別人所熟知。實際上他們發現了很多東西,特別是一些打基礎的科學家。比如數學家阿波羅尼奧斯的《圓錐曲線論》,裡面的定理多到我看花眼,當然這些都可以用「阿波羅尼奧斯深入研究了圓錐曲線」而把他的所有發現都一筆帶過。。。所以,用這樣的方法去看科學家,每個人都是被高估的。。。


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