第297章 颠覆

第297章  颠覆

        简单的颁发证书仪式过后，迈克尔逊对李谕说：“按照传统，我们要与新入会员进行一次物理学的研讨。”

        李谕说：“没有问题，会长请。”

        迈克尔逊想了想说：“不若就采用我擅长的光学领域吧。阁下一定知道，当今物理学界对于光速不变一事至今无法给出解释，甚至英国的物理学泰斗开尔文勋爵将其称为一朵乌云。”

        迈克尔逊提出这问题太切合了，毕竟此朵乌云就是他的迈克尔逊-莫雷试验带来的。

        李谕说：“的确是一朵不得了的乌云，因为光速不变无法用经典的力学理论诠释。”

        迈克尔逊说：“问题正是出在这里，很多人隐隐能够感觉到它背后似乎藏着什么自然界的奥秘，所以不少人尝试从理论上解释或者证明它。”

        李谕却说：“我想光速不变根本无法解释也无法证明，因为这本身就是最基本的一个物理量，就像玻尔兹曼常数等。”

        迈克尔逊说：“但依照麦克斯韦先生的方程组，光速可以推导出来。”

        迈克尔逊说的推导，就是利用麦克斯韦方程组进行光速计算。

        过程涉及了一些较为高深的数学内容，不过总体上并不是特别难，不用专门的数学系，物理系的学生也可完成。

        毕竟后世的物理专业离不开重要的数学工具。

        总之经过一系列如张量、旋度的代入后，就可以得到一个光速非常简单的表达式：

        C=1/εμ。

        （受限于格式，分母有根号没打出来，不过不影响理解。）

        总之最后光速可以仅由两个常数决定，即真空介电常数ε与真空磁导率μ。

        既然后两个都是常数，那光速自然也是常数。

        麦克斯韦与狭义相对论相距只有0.1毫米。

        但在狭义相对论诞生的前夜，麦克斯韦未能想明白为什么光速成了一个常数，这是个超级棘手的问题。

        不过实际上，现代人都明白，严格意义上，我们不能说麦克斯韦方程组推出了光速或证明了光速不变原理，以上的推导仅仅是给出了光速与电导率和磁导率的关系。

        于是李谕说道：“会长先生，您作为优秀的物理学家，一定知道，自古以来很多最基本的物理道理都无法进行证明。”

        “无法证明？”迈克尔逊本来想反驳，但自己毕竟浸饮于光速测量太多年，深知不会有错，或许无法证明真的就是答案。

        李谕继续说：“柯南·道尔先生的《福尔摩斯探案集》中，福尔摩斯对华生说过这么一句话，当你排除一切不可能的情况，剩下的，不管多难以置信，那都是事实。”

        看过相关电影或者影视剧的一定非常有印象，这句话用英文说出来也挺酷。

        迈克尔逊说：“我看过这套优秀的推理小说集，你的引用颇有道理。如果诚如你所说，光速不变无法证明，那它岂不成了一个公理或者公设？”

        李谕郑重说：“没错！”

        迈克尔逊倒吸一口凉气，数学史上堪称革命般的轰轰烈烈第五公设近在眼前，他不得不表示出了极大的震撼。

        所谓公设，就是无需证明的基本原理。

        欧几里得用五个公设便推演出了庞大的欧式几何，即大家熟知的经典几何学，五大公设看起来都非常基础：

        ①任意一点到另外任意一点可以画直线

        ②一条有限线段可以继续延长

        ③以任意点为心及任意的距离可以画圆

        ④凡直角都彼此相等

        ⑤同平面内一条直线和另外两条直线相交，若在某一侧的两个内角和小于二直角的和，则这二直线经无限延长后在这一侧相交。

        问题出在了第五公设上。

        因为它和前四条比，明显太长了。

        就连欧几里得本人都对它不满意，想要证明它，但无功而返。

        ——千万不要觉得数学家是没事找事干，数学的建立一直是最为严谨的，一点马虎不得。

        后来数学公理化，甚至对1+1=2进行了一次漫长的证明过程。

        注意，是“后来”，也就是起码在1903年底这个时间点上，还没有给出证明。

        这事比较复杂，简单说就是7年后罗素和他的老师怀特海开始写《数学原理》，就是要搞定各种悖论，然后用逻辑来解释公理。

        最初他们绕了很大的弯子，证明1+1=2用了379页纸！

        这本书看起来就是天书。

        当然更没必要看，因为他们绕的弯子太多，语言也太啰嗦。

        很多人都吐槽过，再加上此后哥德尔不完备定理横空出世，基本上宣告了罗素这套理论的失败。

        但人家总归是进行了探索尝试。

        其实后世人们可以用皮亚诺公理体系，两页纸就证出来1+1=2。

        在绕回来第五公设，它实际上不仅深深影响了数学界，对物理学界尤其是相对论的诞生同样影响深远，所以不得不说。

        因为第五公设直接导致了非欧几何的诞生。

        俄国的数学家罗巴切夫斯基与德国的黎曼分别完成了自己的非欧几何演绎。

        二者并不太一样，但过程都是数学史上革命级别的大事。

        言而总之，就是一旦基础的公理或者公设错了，整个数理大厦都要修改，然后诞生出一座更加恢宏的大厦。

        数学界已经经历了一次如此的大规模改动。

        而作为先导，数学完成了革命，物理等学科就可以利用数学工具进行革命。

        因为相对论就是建立在了黎曼几何之上，也就是非欧几何之上。

        后来人们耳熟能详的“引力导致时空弯曲”等理论，离不开黎曼的几何。

        另外，引力也是个看似最好理解，却是个超级无底洞般的大坑。

        甚至爱因斯坦晚年都在这上面栽了大跟头，直接导致所谓“大统一理论”不可能完成。

        因为爱因斯坦走错了方向，引力实际上是最难的，应该最后纳入。

        不过怪不得爱因斯坦，因为那时候人们还不知道四大作用力中的强力与弱力。

        其中关系有点复杂，以后得慢慢说。

        反正现在迈克尔逊瞬间就听出了李谕话中的意思：“你是说，光速不变应当作为一种公理进行庞大的推演？”

        李谕点点头：“相对于麦克斯韦方程推导出光速表达式中所用的两个常数电导率和磁导率，真空光速是一个更为基本的物理量。当然，不能否认麦克斯韦方程组的伟大，它用一种简单的方式向我们暗示了光速可能是不变的。”

        李谕说得有点小保守，因为后来经过证明，麦克斯韦方程组对相对论体系同样适用。

        所以才说麦克斯韦差一点点就摸到了狭义相对论的门槛，他真的就在门前。

        迈克尔逊不同于常规的物理学家，他自己就是坚定的光速不变支持者。谁叫他一辈子都在做光速的测量，没有人比他更明白不管如何做实验，光速都是不变的。

        这里说的是真空下的光速，因为众所周知水中光速要变慢。

        原因很简单：光的传播本身不需要介质，介质反而会让光速变慢。

        迈克尔逊沉思一会儿，说：“我阅读过你的书籍，你的论文无不都是严谨的数学与深刻的物理解释并行，今天却说光速不变无法用数学推导，让我心中不禁产生一丝寒意。”

        他对李谕的能力是相信的，但李谕今天的话信息量太大。

        李谕说：“没什么好奇怪的，物理学中有太多原理都不是靠的推导，而是通过实验得来。既然实验没有错，就说明自然界的奥秘就是如此。就像苹果会从树上掉下来。”

        迈克尔逊有些恍然：“我明白你的意思了，苹果从树上掉下，启迪牛顿发现了恢宏的力学三定律；而人们也并没有想去证明苹果为什么从树上掉下来。今天的光速不变同样如此，无需证明。”

        “果然是会长！就是这个道理，”李谕说，现在能坦然接受此观点的，全世界估计都没几个，他然后说，“所以即便您问我光速为什么是恒定的，我也只能遗憾地回答三个字，‘不知道’。”

        迈克尔逊笑道：“你倒是很坦诚。”

        李谕摊摊手：“我只能这么回答，说到底光速不变就是试验结果，并非理论推导。”

        起码到李谕穿越前，光速为什么不变，人类真的不知道。

        再直白点说，它就是一种人为规定，因为实验是这样。

        如果哪天试验测出来光速能改变，估计那时候整个物理世界又要崩塌个一大半。

        因为这种颠覆就和地球上苹果掉落，突然往天上飞一样。

        那时候整个物理理论都要重新建设。

        物理学嘛，就是这样，有了实验，然后去解释现象，你不可能怀疑自然界有错误。

        不过这种事应该不可能，起码在现在这个宇宙下不可能。、

        （除非有三体人的智子干预。）

        迈克尔逊说：“我越发感觉，让你加入物理学会是多么明智的选择。上次白宫晚宴短暂相聚，今天深入探讨，我对你的数理学识佩服得四肢投地。”

        李谕笑道：“是五体投地。”

        自从他的星战系列发表后，李谕就发现好多人喜欢说一些“中国谚语”，但成语实在是说不好。

        迈克尔逊说：“我今天就会对谈话进行整理，明天发表于会报上。”

        ——

        美国北卡罗来纳州，基蒂霍克。

        很多人对于北卡罗来纳的印象最初应该是来自乔丹。

        乔丹就是从北卡罗来纳大学校队出来的，现在他还是北卡罗来纳州夏洛特黄蜂队老板。

        此时的寒风已经比较凛冽。

        当李谕带着几人在空旷的沙滩上出现时，莱特兄弟一眼就看到了他们。

        因为今天到场的人很少，除了李谕一行，只有五人在现场观看。

        莱特兄弟兴冲冲跑过来：“李谕先生，您怎么来了？”

        李谕笑道：“我都说了，要看你们带着我的发动机飞上天空。”

        哥哥威尔伯·莱特说：“实在想不到，您作为世界顶级的科学家，会看好我们的飞行试验。”

        李谕大体给他们也讲了讲万户的故事。

        弟弟奥威尔·莱特说：“原来几百年前中国人就有这样的梦想，我一直以为最初是达芬奇先生有飞行的想法。”

        达芬奇也是个全才加奇人，在其手稿中的确设计有扑翼机，甚至还设计了直升机和降落伞。

        感觉就像个穿越者。

        牛顿有一句名言：“如果我比别人看得远些，那是因为我站在巨人们的肩上。”

        虽然这句话开始针对的是胡克，但的确很有道理。

        同样适用于莱特兄弟。

        实际上在莱特兄弟之前的几十年间，已经有不少人在飞机结构、升力与阻力研究、稳定与操纵、滑翔飞行等方面做了大量工作，取得了许多成果。没有他们作为先驱，莱特兄弟不可能成功。

        莱特兄弟兴致勃勃地带着李谕参观了他们今天的飞机“飞行者1号”。

        这架飞机看起来不算小，翼展有12米多，现代的战斗机差不多十四五米。

        不过起飞重量只有可怜的360kg。对比一下，歼15或者F18的起飞重量高达30多吨。

        如果是民航客机如波音737什么的，将会更高，直接超过50吨。

        哥哥威尔伯·莱特看了看天气：“可以开始了。”

        弟弟奥威尔·莱特拿出一枚硬币，两人用猜硬币的方式最终决定由弟弟奥威尔首先驾驶。

        奥威尔爬上飞机的下机翼，手中握着木制的操纵杆，对威尔伯说：“哥哥，发动它吧！”

        是的，这架飞机并不能由一个人来发动，需要威尔伯在飞机下发动引擎然后推着它滑行起来。

        这……属实有点不太合适。

        李谕感觉有必要给他们介绍一下自己的电子打火系统。

        用摇杆启动汽车已经很不绅士了，摇杆启动飞机真就是牛X上天。

        手摇拖拉机直呼内行！

        但总体来说，经历过这么多次的风洞试验，飞机的姿态控制得还不错。

        速度起来后，威尔伯松开手，飞行者1号颤巍巍飞了出去。

        好在这架飞机的推重比只有0.03，不然人力推飞机真搞不定。

        飞行者1号仅仅飞了12秒钟，在36米外落地。

        然后换哥哥驾驶，飞了59秒，260米。

        数据听着还不如后世的翼装飞行，不过作为人类第一次动力飞行，意义已经足够。

        兄弟两个玩得兴致勃勃，还想继续试飞，但一阵狂风刮来，将飞机掀翻，受到了严重损伤，他们才不得不停止了飞行试验。


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