世界播報:人類在地球上得到的物理規(guī)律，為啥能夠放之宇宙而皆準？

本文基于回答網(wǎng)友問題：為什么物理學(xué)家相信地球上的物理規(guī)律推廣至宇宙范圍還能成立？

我的回答是：不是物理學(xué)家相信不相信的問題，而是事實就擺在那，由不得誰相信不相信。物理學(xué)家只不過是一群發(fā)現(xiàn)規(guī)律并研究規(guī)律的人罷了，除了物理學(xué)家，還有許多科學(xué)家也在發(fā)現(xiàn)和研究規(guī)律，如天文學(xué)家、地理學(xué)家、化學(xué)家、生物學(xué)家等等。

(資料圖片)

這些發(fā)現(xiàn)和研究規(guī)律的人們，本來就不只是局限于地球，許多發(fā)現(xiàn)本來就是從宇宙中來的。宇宙是什么，是我們認知的所有，包括地球上的一切，因此，即便在地球上發(fā)現(xiàn)的，也是宇宙的一部分。

人類對地球和宇宙的觀測、探索得到的認知，只有符合自然規(guī)律的才叫科學(xué)，如果只是從表面現(xiàn)象去了解，然后牽強附會得到的認識，如果不符合自然規(guī)律，就不是正確的認識。因此，只要是真正的科學(xué)發(fā)現(xiàn)就是對自然規(guī)律的認識，都是推廣至宇宙范圍還能夠成立的。

隨便舉幾個例子：

1、愛因斯坦的狹義相對論和廣義相對論，是迄今為止對宇宙運動規(guī)律最深刻和最準確的解釋，狹義相對論是通過光速極限和光速不變原理，論證了時空物質(zhì)三者不可分割的統(tǒng)一性和相對性；廣義相對論是通過建立引力場方程，論證了質(zhì)量會導(dǎo)致時空彎曲，由此形成的各種效應(yīng)。

這些內(nèi)容解釋起來很復(fù)雜，但其中的幾個論斷比較具體。

一個是狹義相對論中的速度時間膨脹效應(yīng)，說的是速度與時間的關(guān)系，又叫鐘慢效應(yīng)，就是速度越快地參考系里時間流逝得越慢，反之越快，遵循的公式為：t"=t/√[1-(v/c)^2]

這里，t"表示時間膨脹效應(yīng)值，t是低速系或者說我們地球上觀測者的時鐘，v為第二個時鐘相對低速系時鐘的移動速度，c為光速。

有很多人認為這只是想象，因為這種效應(yīng)在速度接近光速時才能夠明顯，而人類現(xiàn)在旅行的速度很慢，不要說接近光速，就是光速的百分之一也無法達到，這樣就既無法在地球更無法在宇宙中驗證這種效應(yīng)。

其實這種效應(yīng)早就驗證過了，所有驗證都精準符合愛因斯坦速度時間膨脹效應(yīng)公式。如GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，就必須運用相對論時間膨脹效應(yīng)公式調(diào)整高空衛(wèi)星和地面時間，才能讓導(dǎo)航精準；在飛往星際的探測器上，同樣需要這種調(diào)整，才能到達目標。

在微觀粒子領(lǐng)域，由于其運動速度快，就更能驗證這種效應(yīng)了。μ子是一種輕子，質(zhì)量約為電子的207倍，在實驗室中μ子的平均壽命只有2.197μs，也就是0.000002197秒。當宇宙射線轟擊大氣層時，會有一定量的μ子產(chǎn)生，但由于其壽命太短，理論上是無法到達地球表面的。

但事實上，科學(xué)家們還是在地球表面檢測出了許多μ子留下的痕跡，這是為什么呢？其實就是由于μ子速度接近光速，時間膨脹效應(yīng)讓其壽命大大延長，它們才能夠到達地球表面留下痕跡。

另一個例子是廣義相對論的時空彎曲理論，就是在質(zhì)量作用下會導(dǎo)致時空彎曲，質(zhì)量越大時空彎曲得越厲害，光線也會順著彎曲的時空前行。早在廣義相對論出臺不久的1919年，著名天文學(xué)家愛丁頓就率領(lǐng)遠征隊，特意從英國前往遙遠的非洲，通過觀察日食驗證了經(jīng)過太陽這個大質(zhì)量天體附近時的星光的彎曲情況，經(jīng)過計算，彎曲度與愛因斯坦場方程計算相符。

隨后，廣義相對論的理論預(yù)言一個個被證實，如黑洞被發(fā)現(xiàn)，就是時空彎曲達到無限曲率的例子；還有著名的水星近日點進動問題，也符合理論預(yù)期；引力透鏡、引力波、引力紅移、引力時間膨脹效應(yīng)等等相繼被發(fā)現(xiàn)和驗證，都證明了無論距離我們多遠，宇宙天體都受到這個規(guī)律控制。

2、現(xiàn)在的化學(xué)周期表上有118種元素，其中自然界存在92種，人造元素26種，這118種元素在宇宙任何地方都適用?，F(xiàn)在人類的探測器已經(jīng)到達過太陽系所有行星，還到過一些矮行星和衛(wèi)星，通過分析那里的大氣和地質(zhì)狀況，不外乎都是由這些元素組成。

人類的探測器雖然還無法飛到太陽系以外，但望遠鏡已經(jīng)能夠看到距離我們135億光年的地方，也就是135億年前的宇宙，那時還是宇宙剛誕生不久，通過光譜分析，宇宙所有能見天體也是由已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的這些元素組成。

為什么人類能夠通過觀測，得到遙遠物質(zhì)的成分呢？這是因為科學(xué)家們可以在實驗室模擬各種宇宙環(huán)境，如在強子對撞機中得到10萬億度的高溫，模擬了宇宙大爆炸萬億分之一秒時的狀態(tài)；也能夠在實驗室得到各種元素在不同環(huán)境溫度下的光譜標準，就可以套用在對遙遠距離天體的觀測上。

3、地球演化和生命進化，也受到宇宙大環(huán)境的制約。人類在地球上發(fā)現(xiàn)的任何事物或規(guī)律，都不是地球上孤立存在的，而是與宇宙演化這個大環(huán)境息息相關(guān)，并受到其制約。因此現(xiàn)在研究的地球構(gòu)造、環(huán)境氣候、生命起源與進化等所有學(xué)科，都不能不與宇宙演化結(jié)合起來。

現(xiàn)代宇宙標準模型認為，宇宙誕生于138億年前，太陽系誕生于46億年前，地球隨著太陽系同時誕生，生命在40億年前左右出現(xiàn)，生命從最原始的原核單細胞，分化進化到如今千姿百態(tài)的動物、植物、微生物物種，每一步滅絕和再生，都與太陽系的運動導(dǎo)致地球環(huán)境變化有關(guān)。

所以，地球上發(fā)現(xiàn)的一切規(guī)律，都是宇宙規(guī)律的一環(huán)，當然就能在整個宇宙適用了。

看待科學(xué)發(fā)現(xiàn)的兩個錯誤傾向/

一個傾向是，認為科學(xué)發(fā)現(xiàn)是人類短淺目光的看法，根本不能代表宇宙規(guī)律。在我文章的評論區(qū)里，經(jīng)常看到這樣的言論：用才100年的科學(xué)去衡量宇宙是自不量力、人類看宇宙就如螞蟻看人類、科學(xué)不能證明的東西不等于不存在等等。

另一個傾向是，憑著東拼西湊的一點吃喝拉撒的常識，就腦洞大開，隨意貶損已經(jīng)被科學(xué)界公認的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和理論，提出自己驚世駭俗的理論，認為洞悉了宇宙真諦。如聲稱推翻了相對論、發(fā)現(xiàn)“加速系+引力波+物質(zhì)波”，要賣肝賣腎爭諾獎等等。

這兩種傾向都是不具備科學(xué)精神，不懂科學(xué)方法的反智反科學(xué)的認識。人類有記載的歷史才幾千年，有科學(xué)的歷史才幾百年，對宇宙的認識當然還很有限，但只要是科學(xué)，就必須是撥開現(xiàn)象看本質(zhì)，從規(guī)律上得到的發(fā)現(xiàn)和理論。否則就不是科學(xué)，或者是偽科學(xué)。

人類經(jīng)過幾百年的發(fā)現(xiàn)和探索，已經(jīng)積累了一系列的理論，如我們從小學(xué)到大學(xué)學(xué)習(xí)的數(shù)理化知識；有了一整套觀測和認知世界的方法，如依靠望遠鏡和顯微鏡觀察世界，采取定性和定量的方法分析世界等等。

科學(xué)精神就是承認人類文明的成果，并愿意遵從科學(xué)界經(jīng)過長期實踐證實的理論和方法來進行科學(xué)發(fā)現(xiàn)和研究；科學(xué)方法就是用已經(jīng)形成的定律和公理進行邏輯論證，采用科學(xué)界公認的方法觀測、實驗和實驗，并經(jīng)得起任何人采用這些方法重復(fù)檢驗。

這樣得到的成果，就是科學(xué)成果。凡是科學(xué)的成果，尤其是基礎(chǔ)科學(xué)，是對自然規(guī)律的認識，沒有國界和地域限制，也是放之四海方知宇宙而皆準的。

而那些憑著吃喝拉撒的常識，順著自己的想象任意得出的結(jié)論，既不能通過科學(xué)理論進行邏輯自洽，也無法用世界公認的科學(xué)方法驗證，由此科學(xué)界根本不會搭理，甚至嗤之以鼻。

由此，就引起一撥人的公憤，認為科學(xué)界排擠這些“民間科學(xué)家”，悲憤莫名，要“賣肝賣腎爭諾獎”，但諾獎同樣只認用科學(xué)理論和科學(xué)方法驗證的成果。因此，這種人雖然賣了悲催，但這種所謂“科學(xué)成果”到了哪個科學(xué)殿堂，都會被拒之門外。他們只有一條路，就是忽悠不具備科學(xué)常識的瓜民，危害人間。

科學(xué)史學(xué)家把這種人稱為“民科”，可能許多人對“民科”這個詞很反感，認為難道民間科學(xué)家就不值得尊重嗎？其實這是偷換概念，所謂“民科”并不是指民間科學(xué)家，也不是只有民間才有，而是指那些僅憑妄想就企圖推翻某個重大科學(xué)理論、創(chuàng)立自己“偉大”理論的“妄人”群體。

不管是民間人士還是“官家”人士，只要具備科學(xué)精神，按照科學(xué)規(guī)律和科學(xué)方法得到的發(fā)現(xiàn)和理論成果，這些發(fā)現(xiàn)和成果有能經(jīng)受任何科學(xué)機構(gòu)的重復(fù)驗證，得到的成果就是科學(xué)成果，就是對自然規(guī)律的發(fā)現(xiàn)和利用。

科學(xué)永遠在路上，沒有盡頭/

人類現(xiàn)在的文明程度還很低，根據(jù)卡爾達舍夫指數(shù)來測算，人類文明程度還只有0.73級，連一級都沒有達到。而二級和三級宇宙文明是我們想都不敢想的“神級”文明，因此，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展還任重道遠。

宇宙中還有許多人類沒有發(fā)現(xiàn)和認識的東西，比如暗物質(zhì)和暗能量。別說整個宇宙，就是在地球上，也還有人類沒有探知的許多問題，等待科學(xué)去發(fā)現(xiàn)和認識。因此，科學(xué)發(fā)現(xiàn)和理論對整個宇宙通用，并不是說對未知世界的通用。

每個階段的科學(xué)都不是終極真理，都可能有不準確甚至錯誤謬誤的地方，隨著研究和發(fā)現(xiàn)的進一步深入，許多發(fā)現(xiàn)和理論都有可能需要修正甚至被否定，這并不等于現(xiàn)在的科學(xué)就不是科學(xué)?，F(xiàn)在的科學(xué)永遠是現(xiàn)在最正確的認識，只有當更深刻的認識否認了這個認識，這個科學(xué)才應(yīng)該被摒棄。

就像哥白尼發(fā)現(xiàn)了日心說，后來天文學(xué)又發(fā)現(xiàn)了更大的宇宙，否定了日心說；愛因斯坦發(fā)現(xiàn)了相對時空觀和時空彎曲，否定了牛頓的絕對時空觀。這并不能說哥白尼和牛頓就不是科學(xué)家了，正是他們的理論推動了時代的進步，人類才走到今天，他們永遠是科學(xué)大牛。但他們的理論，只能定格在科學(xué)發(fā)展史某一個片段上。

我們還要注意區(qū)分某些人常掛在嘴邊的一句話：沒有發(fā)現(xiàn)不等于不存在。這話貌似正確，科學(xué)家們都是比我們聰明許多的人，當然知道沒被發(fā)現(xiàn)的并不等于不存在。但說這話的人表達的并不是文字本身的意義，而是另有文章。

這些人反對的是因為沒有科學(xué)證據(jù)而不被承認的存在，如認為UFO就是外星人飛船、人類文明已經(jīng)出現(xiàn)過多次之類的傳言。經(jīng)過幾十年的科學(xué)探索，從來沒有這方面的確鑿證據(jù)證明地球有過外星人或外星飛船出現(xiàn)過，而且考古和基因?qū)W早已證實了現(xiàn)代人類是地球唯一文明，于是這些人就說：沒有證據(jù)的東西并不等于不存在。

所以，這幫人并不是要說沒有發(fā)現(xiàn)的東西不等于不存在，而是硬要順著其妄念去認定某些沒有證據(jù)甚至已經(jīng)證明不存在的事情是存在的。

科學(xué)對于沒有證據(jù)證明存在的事情，就不承認其存在，這是基于科學(xué)的嚴謹性，而不是說當有證據(jù)出現(xiàn)時還睜著眼睛說瞎話。自從伽利略開創(chuàng)了實驗科學(xué)方法以來，科學(xué)發(fā)現(xiàn)和科學(xué)理論，就必須能夠用科學(xué)方法重復(fù)驗證，才成其為科學(xué)成果。

科學(xué)探索永無止境，是在否定之否定中前行的，永遠在路上，沒有終點。但科學(xué)在否定之否定中螺旋式上升的規(guī)律，必須與毫無根據(jù)地胡說八道區(qū)別開來，這才是正確的認識論。

這兩天，饒毅炮轟華大基因CEO尹燁的又上了熱搜，這應(yīng)該是一場嚴謹科學(xué)與拍腦袋胡侃的偽科學(xué)之間的論戰(zhàn)，如果你仔細了解其中的論點和論據(jù)，就會對科學(xué)有一個更深的理解。歡迎討論，并將您的想法發(fā)在評論區(qū)，謝謝。

時空通訊原創(chuàng)版權(quán)，請勿侵權(quán)抄襲，謝謝合作。

標簽： 科學(xué)方法 科學(xué)發(fā)現(xiàn) 時間膨脹