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牛顿的自然定律:牛顿和爱因斯坦的历史上排名第二

网络 2022-11-13 10:00

通常的科学家排行榜认为,牛顿是历史上排名第一的科学家,爱因斯坦是历史上排名第二的科学家。牛顿和爱因斯坦俩个人,都是达到当时时代巅峰的人物,无论是智力还是成就都是最强悍的。

苏联著名物理学家朗道曾经将物理学家分成了从1到5的五个等级,前一个等级对自然科学的贡献大约比后一个等级大10倍。这个排名里面排第1等的科学家有玻尔、海森伯、狄拉克和薛定谔等创立了量子力学的著名科学家。那爱因斯坦在哪里呢?由于爱因斯坦的贡献太过突出,朗道将他与牛顿单列一等,排第0.5等。

有一个著名的评价:上帝说要有光,于是就有了牛顿 。

艾萨克·牛顿是英国皇家学会会长,英国著名的物理学家,百科全书式的“全才”,著有《自然哲学的数学原理》、《光学》。

他在1687年发表的论文《自然定律》里,对万有引力和三大运动定律进行了描述。这些描述奠定了此后三个世纪里物理世界的科学观点,并成为了现代工程学的基础。

他通过论证开普勒行星运动定律与他的引力理论间的一致性,展示了地面物体与天体的运动都遵循着相同的自然定律;为太阳中心说提供了强有力的理论支持,并推动了科学革命。牛顿的主要成就有:在力学上,牛顿阐明了动量和角动量守恒的原理,提出牛顿运动定律 。

在光学上,牛顿发明了反射望远镜,并基于对三棱镜将白光发散成可见光谱的观察,发展出了颜色理论。在数学上,牛顿与戈特弗里德·威廉·莱布尼茨分享了发展出微积分学的荣誉。他也证明了广义二项式定理,提出了“牛顿法”以趋近函数的零点,并为幂级数的研究做出了贡献。

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牛顿的发现直接促成了第一次产业革命,火车、汽车、飞机、各种机器设备的发明都离不开牛顿力学定律的应用和计算。导弹、火箭、飞船、卫星也离不开万有引力定律的应用。

工业革命还促进了社会革命,包括法国大革命、各种资本主义革命,导致专制帝权被推翻,人类进入了更加民主的阶段,革命性地解放了生产力。

可以说,牛顿不仅仅是物理学家,在数学领域也是历史上最牛的数学家之一。可以说,艾萨克·牛顿世界上有史以来最伟大的数学家、理论物理学家、实验物理学家、化学家、哲学家。

爱因斯坦是足以与牛顿大神并驾齐驱的人物,从科学贡献的角度来看,爱因斯坦的贡献绝对首屈一指

爱因斯坦( Albert Einstein , 1879 -1955)于1905年在德国《物理学年鉴》发表论文《论动体的电动力学》,首次阐述了狭义相对论的基本思想和基本内容:相对性原理和光速不变原理(认为真空中的光速沿任何方向、对任何惯性系都一样)。

爱因斯坦学术生涯的最高点是1915年独立提出了广义相对论这个颠覆传统平直时空观念的引力理论。这个理论把不拘一格的物理直觉和精巧自洽的黎曼几何完美结合。用非常干净的数学演绎出一个天马行空的却极其精简的理论。而这个天马行空的理论却偏偏比所有其它理论更精确地预言了强引力场下实验观测倒的物理规律。

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另外,广义相对论本身是狭义相对论的推广,而狭义相对论本身也是爱因斯坦10年前独自提出来的。他提出这个的时候年仅24岁。而这个狭义相对论本身就已经十分厉害了。它一出现就颠覆了几百年来坚若磐石地牛顿力学的绝对时空观。告诉人们时空是相对的,物质和能量是可以相互转化的。并创造了E=MC^2这个几乎是最出名的物理公式。

二十世纪的物理学有两个重大的理论革命。一个是相对论,一个是量子力学。爱因斯坦在独自创立相对论的同时,还是量子力学的重要奠基人之一。他在提出狭义相对论的同年还成功提出了光电效应的量子理论,并与实验结果匹配得很好。晚年他指出了量子纠缠的EPR佯谬,这个佯谬为后来量子信息的发展指明了探索方向。

最后,爱因斯坦获得诺贝尔奖的成就并非相对论,而是光电效应这个相对弱一些的成果(依然十分厉害了!)。原因是相对论在当时实在是太超前了,以至于诺贝尔奖委员会都不得不小心谨慎行事,反正把奖送到爱因斯坦手上就成。

爱因斯坦厉害的地方是,一方面,他知道一些数学,对于数学中很妙的地方有直觉的欣赏的能力;另一方面,他对物理中的现象也有他的近距离的了解。他跟所有人都不同的地方就在于,他既能近看,又能远看。这就好像电影中既有近距离的镜头,又有远距离的镜头;能从近处又能从远处自由地切换,那就很厉害了。大多数人都只有一个镜头,或只能从近处看,或者只能从远距离看,不会自由切换。

除此之外,爱因斯坦很多理论还只是假说,很多未被直接验证,甚至很有可能在未来被更伟大的科学发现所推翻。举个例子,宇宙寿命目前测出来是138.2亿年,而宇宙目前的半径测出来是453亿光年,宇宙边缘的天体相对于宇宙中心的远离速度远超光速,这要按照相对论的质量计算公式是不可解释的。爱因斯坦本人对量子力学一直持抵触态度,比如量子纠缠他无法解释。他一直致力于统一场理论研究但是无法突破。

迟早有一天,一个新的伟大理论将会诞生,能够解释一切谜团,将相对论与量子力学统一为更科学的大统一理论,对人类生产力的发展再次产生巨大推动,那一位科学家将一跃超过爱因斯坦和所有量子力学家,成为集大成者。

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