相对论②︱一句话讲清经典物理学大趋势——都TM一回事儿

秦王扫六合,虎视何雄哉!

挥剑决浮云,诸侯尽西来。

明断自天启,大略驾群才。

——李白《古风·秦王扫六合》

1|大势

秦孝公用商鞅变法,废井田、重农桑、奖军功,统一度量衡,建立郡县制。律令统一,秦国大治。

之后,秦嬴政横扫六合,一统天下。秦的律法也随之颁行六国,成为帝国的准则。

征服、立法,大概是所有有雄心男人的梦想。

张载“为天地立心,为生民立命,为往圣继绝学,为万世开太平”,又或者东方教主“文成武德,泽被苍生,千秋万载,一统江湖”,大体上说的都是一回事。

经典物理学的演进,也遵循着这样一个趋势。那些名垂史册的大牛,伽利略、哥白尼、开普勒、牛顿、麦克斯韦,直到爱因斯坦,都是通过一两个公式、两三条定律,透视世间的纷繁扰攘,发现其背后的规律,为天地万物立法,进而“一统天下”。

2|方法

那么,伽利略们是通过什么方式“一统江湖”的呢?

深山古洞中的白晶晶女士,修炼千年,很是辛苦。闻知唐僧到来,就想搞一次资本运作,速成包装上市。

奈何猴子有火眼金睛,无论她幻化成美女、老妇,还是老翁,在猴子看来,本质上都是一回事儿。

面对宇宙万物的运行,伽利略们就是火眼金睛但级别不一的孙行者,而你我,则是肉眼凡胎、困于表相的唐长老。

3|伽利略

假设你在一艘豪华游轮上旅行,这艘游轮速度非常快,但是它非常平稳,没有任何颠簸。游轮上有个全封闭的大厅,里面有游泳池有球场,你甚至还可以在里面做物理实验。

比如说,你把球抛到空中,在地面上静止的情况下,球会落回你的手中。可是,在封闭游轮里也是这样,球也会落回你的手里。

只要游轮在匀速直线航行,你就无法判断它是在运动,还是在静止状态。

这个道理,伽利略最早想明白了。伽老师告诉我们,运动和静止其实是一回事儿。

伽利略统一了运动和静止。

4|哥白尼

几乎所有的古代文明都认为,大地静止不动,日月星辰都绕着地球旋转,人类是宇宙的中心。

可是后来,天文学家精细的观测发现,这里似乎有点问题,天体运行的轨迹并没有那么完美,很复杂。

结果,哥白尼站了出来,说假如我们把太阳当做中心,地球和其他行星都在绕着太阳做圆周运动,那么,行星运动的轨迹,解释起来是不是就简单了很多呢?地球,不是宇宙的中心。

哥老师告诉我们,地球和天上的那些天体没有本质的区别,天和地是一回事儿

哥白尼统一了地球和行星。

5|牛顿

就在教会对伽利略、哥白尼的歪理邪说围追堵截的时候,牛顿来了。

牛老师的姓姓得好,他真不是一般的“牛”。牛老师说,关于运动和力,别一个一个去破解统一了,我有一招“破剑式”——万有引力,你们拿去用吧。

从此,在力的世界,在牛顿面前,四夷宾服,万方来朝。

牛老师说:在没有外力的作用的情况下,任何一个物体将会保持匀速直线运动或者是静止。匀速直线运动和静止是一样的,无需解释。

牛老师又说:力,会改变物体的运动方式。注意这里面有个关键的点,力不是“运动的原因”——没有力,物体本来也在匀速直线运动。力,是“改变”运动的原因。

力,只能带来“加”速度,单纯的速度跟力无关。匀速直线运动和静止都没有力,所以物理定律在游轮和地面是一样的。

大到太阳、地球,小到苹果、桔子,都有引力,都遵循牛顿的三大运动定律——牛顿统一了“力”。

牛顿,是物理学殿堂的秦嬴政。

(万维钢《精英日课》笔记)

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