相对论正确吗什么是相对论( 四 )

我们从地球上看到的火星的运动规律和现在得到的相当于从太阳上看到的火星规律应该是一样的。因为什么呢？因为仅仅是换一个观点，你就看到了不同的世界，你大概不会相信因此世界的规律就变了。所以说，我们换个观点看到那个世界也会让我们得到同样的关于这个世界的规律。
在这个基础上，开普勒就总结出了所谓关于行星运动的三定律。可能大家都记得，

第一个定律是说（太阳系的）恒星的轨道是绕太阳这个炉子（Focus, 炉子！）的椭圆；
第二个是说单位时间内行星与太阳的连线扫过的面积相等；
第三个是轨道周期平方与轨道半长轴立方为一个只依赖于太阳的常数。

但是对这样的问题，我们的大学教科书里不能停留在 400 年前简单的描述上。开普勒定理，从应用技术上来说有 bug，所以我们发射绕月轨道的时候要比简单的椭圆复杂得多。开普勒三定理有非常深刻的内容，玻尔理解原子光谱分离能级形成的工作也是看的开普勒三定理，这比我们今天大学课本里理解的深刻得多——开普勒三定理是量子力学的入口。
开普勒由此总结出了行星绕太阳运动的轨道，这就是窥透了上帝的秘密，开普勒全集里有这么一句说，

我诚实地承认这项成就让我感觉我胜过你们人类！

这比高考的时候考个全省第一感觉好多了。

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开普勒的事例就是朴素相对论的一大成就，如果我们用数学表达是什么意思呢？就是假设这个世界满足的规律是这样一个方程，有位置，有时间，还有我不知道是什么的东西。如果规律是这样的话，你把空间挪一下，时间简单挪一下，这个方程还应该成立，。
有一句话说，许多科学都存在在古老的智慧里，我信。比如这样的狭义相对论，可能就存在北京西山大觉寺的一个匾额里，这个匾额是什么？是这样四个字“无去来处”，相对的参考点不重要，这是非常非常有趣的智慧。
我觉得读会了朴素相对论，大家回过头来再去读陶渊明的《桃花源记》就明白了，你边走边做一个记号，但所有记号都是对称的话，你发现它一点用都没有，因为它满足对称性。这是非常有趣的案例。
#伽利略相对论

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我们讲完了朴素相对论，就进入了伽利略相对论。伽利略是意大利人，被称为近代物理之父，也是近代科学之父。你看他给我们创造了多少东西——比如说单摆的周期公式、落体的公式、传说中的比萨斜塔实验和所谓的惯性质量等于引力质量。但是关于惯性这个概念，大家看一看伽利略是怎么得到的。
伽利略说将一个小球从一面斜坡滚下来，会在对面斜坡上差不多达到相同的高度。如果把对面斜坡坡度变小一点，要到相同高度，顺着坡走的路会更长。这个可以理解，这叫观察。
但是观察需要要上升到抽象和理性思维，也就是这样一个极端的情形——假设对面的斜坡坡度等于零，是平的。如果刚才小球运动的的趋势、规律还是对的话，这个小球滚下来以后要努力想回到刚才的高度，但是这个斜坡不管怎么往前滚又没有高度，请问它能怎么办？最终的结果就是这个小球只能以原来的速度，顺着原来的方向一直滚下去，这就是对于惯性的理解。后来被纳入了牛顿三定律的第一定律，这是伽利略做到的。
伽利略在 1632 年《关于两个主要世界体系的对话》这本书里，给我们描述了这样一个情景：假设你坐在一个大船里面，你还带上了蝴蝶、苍蝇、鱼缸里还养着鱼，船舱还漏水。你发现蝴蝶飞和地面上飞是一样的，鱼缸里鱼的游动和家里的也一样，顶上的滴水也是直直滴到下面的，你从这些现象的观察里面是判断不出这个船的运动是不是匀速运动的。

相对论正确吗 什么是相对论( 四 )

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