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引力波是想象出來的嗎?

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有人說引力波是假設先存在後被證明發現的。還列出了愛因斯坦最早提出引力波假設,直到去年才被發現作為例子來證明。

赫維賽德基於引力和電磁力都是平方反比力以及電磁波的物理特性早在1893 年就提出了引力波的概念。這是一種類比的思路,類比法是一種可能對也可能會錯的思維方法。

在愛因斯坦的廣義相對論中,當一個有質量的物體在時空當中運動的時候,曲率變化反應了這些物體的位置變化。在某些特定環境之下,加速物體能夠對這個曲率產生變化,並且能夠以波的形式向外以光速傳播。這種傳播現象被稱之為引力波。

1936 年愛因斯坦和他的助手羅森還寫了一篇引力波不存在的論文(題目是「引力波存在嗎」)投稿到美國《物理評論》,編輯部依據匿名審稿人的審稿意見拒絕發表該文;後來愛因斯坦接受了他在普林斯頓大學的好友羅伯森的意見改寫了論文(並修改了引力波不存在的錯誤結論,但是他並不知道羅伯森其實就是匿名審稿人),題目也改為《論引力波》並在富蘭克林學院學報上發表。

愛因斯坦的假設和赫維賽德的假設,雖然都有引力波這個名詞,但絕然不同。

愛因斯坦的引力波,前提是他的廣義相對論早已有觀測檢驗。1919年5月29日,發生日全食,英國考察隊分赴幾內亞灣和巴西進行觀測,證實了愛因斯坦的預言,這是對相對論的最早證實。證明了廣義相對論是一種經驗類認知,也就是一種科學的理論,當然這也是因為廣義相對論的基本假設也是來自原經驗,即他將狹義相對性原理推廣到廣義相對性,利用在局部慣性系中萬有引力與慣性力等效原理,思維工具則是黎曼幾何,將原經驗通過可靠思維工具進行加工,輸出的基本是可靠的經驗,當然也要進行經驗上的檢驗。這裡等效原理是一個基本假設,也就是理論的公理部分,後來也有很多科學家進行了各種實驗測試,兩者誤差幾乎可以忽略,可以認為是等效的。

這裡可見,科學的發現,就是經驗的發現(最原始的當然是直接被感知),或者是經驗的思維工具的加工。思維工具的可靠性和原經驗(也可以擴展為輸入經驗,不一定是基本公理性經驗)是保證。

類比法早人類早期是最直接最常用的思維工具,如將五行類比人體,五行的概念應該是來自最早的天文觀測,這應該是經驗上的觀測,但是類比后引用到其他領域,可行性就不好說對還是不對了。但是類比法也有用對的時候。比如將地球圍繞太陽轉動類比電子圍繞原子核旋轉,這個電子模型,從粗狂的角度看是對的。今天科學家將流體類比真空,有一種研究真空的理論「超流體真空論」,具體怎樣還要看以後的結果。

可以說,科學發現源於想象,源於假設,也要看這個想象是怎樣出來的,用的是怎樣的思維工具,其想象的原始輸入部分是「觀念」還是「經驗」,想象和想像還是不一樣的。



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