前幾天，河北燕山大學(xué)教授李子豐宣稱推翻了愛因斯坦的相對論的消息在網(wǎng)絡(luò)上刷屏了，李教授的研究項(xiàng)目叫《堅持唯物主義時空質(zhì)能觀 發(fā)展牛頓物理學(xué)》，入圍2021年度河北省科學(xué)技術(shù)獎候選名單。此消息一出，輿論嘩然，眼睛雪亮的“朝陽群眾”紛紛站出來質(zhì)疑李教授的荒謬，不過這不是本文要討論的內(nèi)容，老郭今天想就著李教授這個事，跟各位小伙伴們聊聊，20世紀(jì)之后，為什么再沒出現(xiàn)一個“民科”物理學(xué)家，為什么現(xiàn)代物理讓普通人不能自學(xué)成才？

　　第一個門檻：實(shí)驗(yàn)成本太高

　　科學(xué)從來都不認(rèn)為自己是真理，正因?yàn)槿绱耍茖W(xué)才會一直在質(zhì)疑中前進(jìn)，也因此，從實(shí)踐中來再到實(shí)踐中去，就成為了一條科學(xué)的基本原則。每一個科學(xué)的理論，都是在建立在基本事實(shí)的基礎(chǔ)之上，融入人類的理解，以數(shù)學(xué)語言進(jìn)行描述，最后再通過實(shí)踐（觀測或?qū)嶒?yàn)）對理論預(yù)言進(jìn)行驗(yàn)證之后，才能得到科學(xué)界的普遍認(rèn)可。

　　相對論的建立也是如此，李教授所質(zhì)疑的狹義相對論就是建立在光速不變這個觀測事實(shí)的基礎(chǔ)之上建立的。而相對論中的洛倫茲變換，只不過是在光速不變的基礎(chǔ)上，通過邏輯分析做得出的與觀測事實(shí)相符合的推論之一，另一個推論就是愛因斯坦后來補(bǔ)發(fā)的著名公式E=mc^2。

　　如果說相對論有什么瑕疵的話，問題出在光速不變這個理論基礎(chǔ)上，而不是洛倫茲變換。這是因?yàn)椋肆_默利用木衛(wèi)蝕近似測量了單程光速之外，所有近、現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)都是采用雙程（折返）光速測量的方案。嚴(yán)格來說，現(xiàn)代物理所說的光速不變，是雙程光速不變，目前單程光速不變尚沒有得到實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

　　愛因斯坦對此解釋說，由于光是傳播速度最快的信息傳遞媒介，以目前的技術(shù)手段，尚無辦法以超越光的速度同步兩個異地時鐘，單程光速不可測。愛因斯坦在廣義相對論中，把光速不變上升為一個基本原理，并對時鐘同步問題進(jìn)行了更深入的討論。

　　從上面的介紹我們可以看出，真的要想推翻相對論其實(shí)也很簡單，只要在實(shí)驗(yàn)上推翻光速不變就可以了。然而精確測量光速其實(shí)很難，實(shí)驗(yàn)裝置很貴。以100多年前邁克爾遜采用的旋轉(zhuǎn)棱鏡法測量光速為例，你需要有一個獨(dú)立實(shí)驗(yàn)室，還要在幾十公里無遮擋的另外一端設(shè)置一個反射鏡，更不要說那套能讓棱鏡以恒定速度旋轉(zhuǎn)的機(jī)械裝置。這些都不是一個沒有任何資金支持的普通人所能擁有的。

　　你可能會說，現(xiàn)在有激光了，實(shí)驗(yàn)成本應(yīng)該沒那么高了吧，然而事實(shí)是殘酷的。以我自己為例，我在辦公室有一套光學(xué)干涉設(shè)備，也是可以測量光速的，但如果要達(dá)到目前科學(xué)界測量的精度，我就需要一臺高度相干的激光光源，一個這樣的激光器，最起碼要幾萬塊，這不是用幾十塊的激光筆所能代替的，就更別提目前普遍采用的拍頻法測量光速的專業(yè)裝置了，沒個幾萬塊也下不來。

　　按說李教授是有這個條件的，他所在的河北燕山大學(xué)理學(xué)院有物理系，光速測量是物理專業(yè)本科生就能接觸到的最基本的實(shí)驗(yàn)，令人遺憾的是，在李教授的論文中，沒有看到任何光速測量有關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，沒有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持，靠拍腦門質(zhì)疑相對論，就是在“耍流氓”。

　　第二個門檻：數(shù)學(xué)工具難以掌握

　　科學(xué)離不開數(shù)學(xué)，更直接點(diǎn)說，物理學(xué)需要用數(shù)學(xué)進(jìn)行描述。用我們普通人的話來說，就是科學(xué)是用數(shù)學(xué)語言進(jìn)行敘述的。這與科學(xué)的特點(diǎn)有關(guān)，一是因?yàn)榭茖W(xué)要給出定量分析，二是要對因果和過程進(jìn)行精確描述，只有數(shù)學(xué)才能同時滿足這兩個要求。如果沒有物理，數(shù)學(xué)就是單純的高級思維游戲，但是物理賦予了數(shù)學(xué)與客觀世界之間的緊密聯(lián)系。

　　為什么不能用自然語言來描述科學(xué)呢？這是因?yàn)椋匀徽Z言通常與民族、國家、宗教、文化、時代等因素有關(guān)，同一個詞語在不同的語境下經(jīng)常會產(chǎn)生歧義。而科學(xué)則要求有明確的定義，故而自然語言無法滿足科學(xué)的精確性要求。

　　數(shù)學(xué)有多難？姑且咱們不說量子力學(xué)中那些詭異的數(shù)學(xué)符號，也不提根本看不懂的廣義相對論中的黎曼幾何和張量分析，就算是已經(jīng)發(fā)明了幾百年的微積分，就已經(jīng)讓無數(shù)的大學(xué)本科生折戟沉沙。就算是我覺得比較簡單的高中數(shù)學(xué)，有多少學(xué)子在走出高考考場的時候，在數(shù)學(xué)這個科目上哀嚎一片的？

　　對于錯過了系統(tǒng)性學(xué)習(xí)的普通人來說，數(shù)學(xué)是他們邁不過去的一道檻。因?yàn)閿?shù)學(xué)需要專業(yè)、艱苦的訓(xùn)練才能掌握。即使是以李教授所獲得的石油和天然氣博士學(xué)位所需要的數(shù)學(xué)水平也僅僅是用到了高級點(diǎn)的微積分就可以了。至于黎曼幾何和張量分析，工程類的博導(dǎo)也是難以掌握的，所以我們看到，李教授的論文中沒提廣義相對論。愛因斯坦用的數(shù)學(xué)工具他看不懂，自然也無法辯駁。

　　結(jié)語

　　從前面的分析我們可以看出，一方面，隨著科學(xué)所研究的范圍從日常生活范圍擴(kuò)展到極端（大尺度、高速度、更微觀）領(lǐng)域，已經(jīng)超出了人類自身感覺的極限，需要用更專業(yè)的測量工具進(jìn)行輔助，這就使得科學(xué)研究的成本不斷拔高；另一方面，由于科學(xué)所研究領(lǐng)域的復(fù)雜性的提高，只能采用難度更高的數(shù)學(xué)語言進(jìn)行描述。這兩個方面，成為了普通人進(jìn)入科學(xué)領(lǐng)域的門檻。

　　盡管如此，我還是希望能有更多的小伙伴成為科學(xué)家，希望你們能夠通過系統(tǒng)的學(xué)習(xí)，成為專業(yè)隊伍的一份子。有條件做實(shí)驗(yàn)，有條件能參與現(xiàn)代科學(xué)的研究，是一件十分幸福的事情。在此，我守著自己那套價值幾千塊的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，實(shí)名羨慕你們