根据狭义相对论,参照系都是平权的,那么地心说和日心说有何本质不同?
根据狭义相对论的相对性原理,任何参照系都是等价的,所以地心说和日心说是没有区别的,只是观察事物的角度不同 。从数学的观点来看,地心说和日心说也确实是等价的 。前者是圆的级数展开,后者是直观的椭圆轨迹,两者的差别只是表达的形式有所不同 。然而,从物理的观点来看,地心说与日心说则又是两个完全不同的理论 。前者是唯象型理论,只建立了现象之间的外在联系;后者则是构建型理论,提供了现象之间内在的物理机制 。
比如,地心说认为其所描绘的本轮和均论图像,是天然自成的,世界本来就是这个样子;而日心说则认为,由于引力的作用,使小物体围绕着大物体运动 。根据现代宇宙学的发展,认为我们的宇宙是一个体积有限的封闭体系,宇宙起源于一个奇点的迅速膨胀 。因而,存在着影响物体行为的物理背景,即存在着特殊的物理参照系 。尽管这一参照系会随着物质的分布而发生变化,并不是完全平直的,但也绝不是所有的参照系都是等价的 。
因此,地心说与日心说,尽管在数学上是等价的,但是在物理上却是两个截然不同的理论 。没有日心说,就无从建立经典力学,进而更不会有广义相对论和量子力学了 。于是,我们只能回过头来,重新审视狭义相对论的相对性原理 。当人的认识由宏观范围延伸至高速领域,使作为物理背景的空间效应显现了出来 。比如,经典电磁学中的光速不变现象和迈克尔逊-莫雷干涉实验?的零结果 。
于是,爱因斯坦将光速不变现象提升为光速不变原理,建立了狭义相对论 。其实质是,将有限的现象扩展至整个世界 。这是一种矫枉过正的做法,具有归纳法的局限性 。由于自然界是不连续的,当归纳的范围出现了质的变化,原有的规律就不再适用了 。比如,饲养员每天准时喂养火烈鸟 。于是,火烈鸟归纳出的规律是,只有饲养员出现,就会带来食物 。
【就确定与所建坐标系的,参照系】然而,一年后的一天,饲养员来了,但拿的不是食物而是刀子,火烈鸟归纳出的规律终于被打破了 。如果相对性原理只针对具有实际物理意义的参照系,那么该原理就是正确的;然而,一旦扩展至任意参照系,该原理延伸至不具有实际物理意义的参照系,就会像火烈鸟等来了带刀的饲养员,使狭义相对论的相对性原理遭到了破坏 。总之,借助地心说与日心说在物理上的不同,说明要求两个理论相同的狭义相对论出现了问题 。
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