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(zhǔn)？

本文基于回答網(wǎng)友問(wèn)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(wèn)題，而是事實(shí)就擺在那，由不得誰(shuí)相信不相信。物理學(xué)家只不過(guò)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。

這些發(fā)現(xiàn)和研究規(guī)律的人們，本來(lái)就不只是局限于地球，許多發(fā)現(xiàn)本來(lái)就是從宇宙中來(lái)的。宇宙是什么，是我們認(rèn)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(duì)地球和宇宙的觀測(cè)、探索得到的認(rèn)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(qiáng)附會(huì)得到的認(rèn)識(shí)，如果不符合自然規(guī)律，就不是正確的認(rèn)識(shí)。因此，只要是真正的科學(xué)發(fā)現(xiàn)就是對(duì)自然規(guī)律的認(rèn)識(shí)，都是推廣至宇宙范圍還能夠成立的。

隨便舉幾個(gè)例子：

1、愛(ài)因斯坦的狹義相對(duì)論和廣義相對(duì)論，是迄今為止對(duì)宇宙運(yùn)動(dòng)規(guī)律最深刻和最準(zhǔn)確的解釋，狹義相對(duì)論是通過(guò)光速極限和光速不變?cè)?，論證了時(shí)空物質(zhì)三者不可分割的統(tǒng)一性和相對(duì)性；廣義相對(duì)論是通過(guò)建立引力場(chǎng)方程，論證了質(zhì)量會(huì)導(dǎo)致時(shí)空彎曲，由此形成的各種效應(yīng)。

這些內(nèi)容解釋起來(lái)很復(fù)雜，但其中的幾個(gè)論斷比較具體。

一個(gè)是狹義相對(duì)論中的速度時(shí)間膨脹效應(yīng)，說(shuō)的是速度與時(shí)間的關(guān)系，又叫鐘慢效應(yīng)，就是速度越快地參考系里時(shí)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(shí)間膨脹效應(yīng)值，t是低速系或者說(shuō)我們地球上觀測(cè)者的時(shí)鐘，v為第二個(gè)時(shí)鐘相對(duì)低速系時(shí)鐘的移動(dòng)速度，c為光速。

有很多人認(rèn)為這只是想象，因?yàn)檫@種效應(yīng)在速度接近光速時(shí)才能夠明顯，而人類現(xiàn)在旅行的速度很慢，不要說(shuō)接近光速，就是光速的百分之一也無(wú)法達(dá)到，這樣就既無(wú)法在地球更無(wú)法在宇宙中驗(yàn)證這種效應(yīng)。

其實(shí)這種效應(yīng)早就驗(yàn)證過(guò)了，所有驗(yàn)證都精準(zhǔn)符合愛(ài)因斯坦速度時(shí)間膨脹效應(yīng)公式。如GPS導(dǎo)航系統(tǒng)，就必須運(yùn)用相對(duì)論時(shí)間膨脹效應(yīng)公式調(diào)整高空衛(wèi)星和地面時(shí)間，才能讓導(dǎo)航精準(zhǔn)；在飛往星際的探測(cè)器上，同樣需要這種調(diào)整，才能到達(dá)目標(biāo)。

在微觀粒子領(lǐng)域，由于其運(yùn)動(dòng)速度快，就更能驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室中μ子的平均壽命只有2.197μs，也就是0.000002197秒。當(dāng)宇宙射線轟擊大氣層時(shí)，會(huì)有一定量的μ子產(chǎn)生，但由于其壽命太短，理論上是無(wú)法到達(dá)地球表面的。

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

另一個(gè)例子是廣義相對(duì)論的時(shí)空彎曲理論，就是在質(zhì)量作用下會(huì)導(dǎo)致時(shí)空彎曲，質(zhì)量越大時(shí)空彎曲得越厲害，光線也會(huì)順著彎曲的時(shí)空前行。早在廣義相對(duì)論出臺(tái)不久的1919年，著名天文學(xué)家愛(ài)丁頓就率領(lǐng)遠(yuǎn)征隊(duì)，特意從英國(guó)前往遙遠(yuǎn)的非洲，通過(guò)觀察日食驗(yàn)證了經(jīng)過(guò)太陽(yáng)這個(gè)大質(zhì)量天體附近時(shí)的星光的彎曲情況，經(jīng)過(guò)計(jì)算，彎曲度與愛(ài)因斯坦場(chǎng)方程計(jì)算相符。

隨后，廣義相對(duì)論的理論預(yù)言一個(gè)個(gè)被證實(shí)，如黑洞被發(fā)現(xiàn)，就是時(shí)空彎曲達(dá)到無(wú)限曲率的例子；還有著名的水星近日點(diǎn)進(jìn)動(dòng)問(wèn)題，也符合理論預(yù)期；引力透鏡、引力波、引力紅移、引力時(shí)間膨脹效應(yīng)等等相繼被發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)證，都證明了無(wú)論距離我們多遠(yuǎn)，宇宙天體都受到這個(gè)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。現(xiàn)在人類的探測(cè)器已經(jīng)到達(dá)過(guò)太陽(yáng)系所有行星，還到過(guò)一些矮行星和衛(wèi)星，通過(guò)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(cè)器雖然還無(wú)法飛到太陽(yáng)系以外，但望遠(yuǎn)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(shí)還是宇宙剛誕生不久，通過(guò)光譜分析，宇宙所有能見(jiàn)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(guò)觀測(cè)，得到遙遠(yuǎn)物質(zhì)的成分呢？這是因?yàn)榭茖W(xué)家們可以在實(shí)驗(yàn)室模擬各種宇宙環(huán)境，如在強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)中得到10萬(wàn)億度的高溫，模擬了宇宙大爆炸萬(wàn)億分之一秒時(shí)的狀態(tài)；也能夠在實(shí)驗(yàn)室得到各種元素在不同環(huán)境溫度下的光譜標(biāo)準(zhǔn)，就可以套用在對(duì)遙遠(yuǎn)距離天體的觀測(cè)上。

3、地球演化和生命進(jìn)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(gè)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(jìn)化等所有學(xué)科，都不能不與宇宙演化結(jié)合起來(lái)。

現(xiàn)代宇宙標(biāo)準(zhǔn)模型認(rèn)為，宇宙誕生于138億年前，太陽(yáng)系誕生于46億年前，地球隨著太陽(yáng)系同時(shí)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(xì)胞，分化進(jìn)化到如今千姿百態(tài)的動(dòng)物、植物、微生物物種，每一步滅絕和再生，都與太陽(yáng)系的運(yùn)動(dòng)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(dāng)然就能在整個(gè)宇宙適用了。

看待科學(xué)發(fā)現(xiàn)的兩個(gè)錯(cuò)誤傾向/

一個(gè)傾向是，認(rèn)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(píng)論區(qū)里，經(jīng)?？吹竭@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(gè)傾向是，憑著東拼西湊的一點(diǎn)吃喝拉撒的常識(shí)，就腦洞大開(kāi)，隨意貶損已經(jīng)被科學(xué)界公認(rèn)的科學(xué)發(fā)現(xiàn)和理論，提出自己驚世駭俗的理論，認(rèn)為洞悉了宇宙真諦。如聲稱推翻了相對(duì)論、發(fā)現(xiàn)“加速系+引力波+物質(zhì)波”，要賣(mài)肝賣(mài)腎爭(zhēng)諾獎(jiǎng)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(rèn)識(shí)。人類有記載的歷史才幾千年，有科學(xué)的歷史才幾百年，對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)當(dāng)然還很有限，但只要是科學(xué)，就必須是撥開(kāi)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(guò)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(shí)；有了一整套觀測(cè)和認(rèn)知世界的方法，如依靠望遠(yuǎn)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(rèn)人類文明的成果，并愿意遵從科學(xué)界經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐證實(shí)的理論和方法來(lái)進(jìn)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(jìn)行邏輯論證，采用科學(xué)界公認(rèn)的方法觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)，并經(jīng)得起任何人采用這些方法重復(fù)檢驗(yàn)。

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(duì)自然規(guī)律的認(rèn)識(shí)，沒(méi)有國(guó)界和地域限制，也是放之四海方知宇宙而皆準(zhǔn)的。

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

由此，就引起一撥人的公憤，認(rèn)為科學(xué)界排擠這些“民間科學(xué)家”，悲憤莫名，要“賣(mài)肝賣(mài)腎爭(zhēng)諾獎(jiǎng)”，但諾獎(jiǎng)同樣只認(rèn)用科學(xué)理論和科學(xué)方法驗(yàn)證的成果。因此，這種人雖然賣(mài)了悲催，但這種所謂“科學(xué)成果”到了哪個(gè)科學(xué)殿堂，都會(huì)被拒之門(mén)外。他們只有一條路，就是忽悠不具備科學(xué)常識(shí)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(duì)“民科”這個(gè)詞很反感，認(rèn)為難道民間科學(xué)家就不值得尊重嗎？其實(shí)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(gè)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(jī)構(gòu)的重復(fù)驗(yàn)證，得到的成果就是科學(xué)成果，就是對(duì)自然規(guī)律的發(fā)現(xiàn)和利用。

科學(xué)永遠(yuǎn)在路上，沒(méi)有盡頭/

人類現(xiàn)在的文明程度還很低，根據(jù)卡爾達(dá)舍夫指數(shù)來(lái)測(cè)算，人類文明程度還只有0.73級(jí)，連一級(jí)都沒(méi)有達(dá)到。而二級(jí)和三級(jí)宇宙文明是我們想都不敢想的“神級(jí)”文明，因此，科學(xué)技術(shù)的發(fā)展還任重道遠(yuǎn)。

宇宙中還有許多人類沒(méi)有發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)的東西，比如暗物質(zhì)和暗能量。別說(shuō)整個(gè)宇宙，就是在地球上，也還有人類沒(méi)有探知的許多問(wèn)題，等待科學(xué)去發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)。因此，科學(xué)發(fā)現(xiàn)和理論對(duì)整個(gè)宇宙通用，并不是說(shuō)對(duì)未知世界的通用。

每個(gè)階段的科學(xué)都不是終極真理，都可能有不準(zhǔn)確甚至錯(cuò)誤謬誤的地方，隨著研究和發(fā)現(xiàn)的進(jìn)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)。現(xiàn)在的科學(xué)永遠(yuǎn)是現(xiàn)在最正確的認(rèn)識(shí)，只有當(dāng)更深刻的認(rèn)識(shí)否認(rèn)了這個(gè)認(rèn)識(shí)，這個(gè)科學(xué)才應(yīng)該被摒棄。

就像哥白尼發(fā)現(xiàn)了日心說(shuō)，后來(lái)天文學(xué)又發(fā)現(xiàn)了更大的宇宙，否定了日心說(shuō)；愛(ài)因斯坦發(fā)現(xiàn)了相對(duì)時(shí)空觀和時(shí)空彎曲，否定了牛頓的絕對(duì)時(shí)空觀。這并不能說(shuō)哥白尼和牛頓就不是科學(xué)家了，正是他們的理論推動(dòng)了時(shí)代的進(jìn)步，人類才走到今天，他們永遠(yuǎn)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(gè)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(méi)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(dāng)然知道沒(méi)被發(fā)現(xiàn)的并不等于不存在。但說(shuō)這話的人表達(dá)的并不是文字本身的意義，而是另有文章。

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

所以，這幫人并不是要說(shuō)沒(méi)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(rèn)定某些沒(méi)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(duì)于沒(méi)有證據(jù)證明存在的事情，就不承認(rèn)其存在，這是基于科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)性，而不是說(shuō)當(dāng)有證據(jù)出現(xiàn)時(shí)還睜著眼睛說(shuō)瞎話。自從伽利略開(kāi)創(chuàng)了實(shí)驗(yàn)科學(xué)方法以來(lái)，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(yàn)證，才成其為科學(xué)成果。

科學(xué)探索永無(wú)止境，是在否定之否定中前行的，永遠(yuǎn)在路上，沒(méi)有終點(diǎn)。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(wú)根據(jù)地胡說(shuō)八道區(qū)別開(kāi)來(lái)，這才是正確的認(rèn)識(shí)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(chǎng)嚴(yán)謹(jǐn)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(xì)了解其中的論點(diǎn)和論據(jù)，就會(huì)對(duì)科學(xué)有一個(gè)更深的理解。歡迎討論，并將您的想法發(fā)在評(píng)論區(qū)，謝謝。

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