题目

爱因斯坦的相对论和牛顿经典运动定律有什么关系?
我刚看到的一句话,“爱因斯坦的相对论是对牛顿经典运动定律的有力挑战..." 这句话让我很是疑惑,因为爱因斯坦的相对论并非一种直接源自自然现象观察的理论总结,而是一种建立在牛顿经典运动定律和洛伦茨变换基础之上的逻辑推理.那么相对论怎么可能对它的基础进行挑战呢?进一步说,如果牛顿经典运动定律存在错误,这种错误必然会直接延续到任何以它为理论基础的其它逻辑理论,即：牛顿运动定律是错误的,相对论也是错的.相对论如果是正确的,那么牛顿运动定律也必然是正确的.说句最直白的话,如果牛顿经典运动定律存在不足,为什么我们不是去改进牛顿定律,而是发展相对论呢?我非常不理解这个问题.

提问时间：2020-08-01

答案

严格来说,牛顿重力是错误的,但它是正确重力理论(广义相对论)的一个某些条件下的近似.就像说地球是平的是一个错误命题.但对范围远小于地球半径的运动那是一个合理的近似.科学的发展通常都是先发现一个近似理论再找到更广泛成立的架构.转折点通常是技术的允许:例如航行长距离的船、高精密地观察水星和光束轨道的仪器等等……科普书说相对论的发现推翻了牛顿其实是对科学历史错解.牛顿力学在它成立的范围内还是好的理论架构.所以今天物理学生还是要学它,工程师(大多情况下)也不需要了解相对论重力.任何科学理论(包括相对论)都有有限的成立范围.没有任何一个现有理论解释一切的时候.因为总有实验技术还无法未验证的边缘.反过来,在被重复实验证实的条件范围内,科学理论永远是成立的[*].*:逻辑上这假设自然定律不随时间变化.如果有实验推翻这假设那还蛮震撼的.