【菜科解读】

了解科学的人都知道，科学是可以证伪的，目前这个思想被大多数科学家所接受。

这意味着，所有的科学理论，包括相对论和量子力学，都是相对真理，都是可证伪的，都需要发展。

限于篇幅，本文只与您讨论相对论是否是绝对正确的？

爱因斯坦最早发现问题

正如爱因斯坦所说：……在寻求新的基础时，物理学家必须在自己的思想上尽力弄清楚他所用的概念究竟有多少依据，有多大的必要性。

爱因斯坦是第一个认识到这个问题的人。

在1927年10月布鲁塞尔召开的第五届索尔维会议上，爱因斯坦首次公开发表对量子力学的反对意见。

他以小孔衍射为例指出，哥本哈根学派的概率解释会遇到不可避免的困难。

爱因斯坦认为，以波函数模的平方来表示一个粒子存在于完全确定的位置的概率，这样一种解释就必须以完全特殊的超距作用为前提，从而不允许连续分布在空间中的波同时在胶片的两个部分表现出自己的作用。

我来解读一下爱因斯坦的这句话，按照经典物理的理解，一个波可以用空间和时间的函数来表示，波函数在时间和空间中连续演化，由于胶片上各点的位置与小孔的距离不相等，这意味着这列波的各个点不是同时到达胶片上的。

然而波尔的理论认为这列波是同时到达胶片的，这必然会导致超距作用的存在，而相对论限制了这种超距作用的存在。

相对论是正确的吗？

爱因斯坦一针见血地指出了波函数的塌缩过程与相对论之间存在矛盾，这就是薛定谔后来所说的量子纠缠。

实验证明量子纠缠真实存在，超距作用真实存在。

可是相对论禁止超光速物质的运动和信息传输，可以说，相对论也禁止了超距作用。

但相对论是绝对正确的吗？它已经完全被实验证实了吗？

相对论的正确性依赖于光速不变原理和相对性原理。

先来看一下光速不变原理。

爱因斯坦假定光在真空中相对于光源和观察者的速度不变。

光速是光这个客体的运动速度，是比较容易验证和否证的。

目前，光速不变原理已经为大量精确的实验所证实。

不过严格说，这些证实其实都应当称为回路光速不变，而不是单向光速不变。

这是由于不存在超光速信号，因此单向光速不可测。

爱因斯坦依据简单性原则进一步规定了单向光速不变性。

至于这个假设是否在任意精度内都成立，还需要进一步理论分析和实验检验。

另外一方面，我们必须要承认，目前的光速测量是我们在宇宙演化到一定的时间段，并且在地球及其附近的空间范围内的测量。

光速是否在整个宇宙空间内，在宇宙的所有演化阶段都是如此，并没有经过验证。

实际上，一些天文学家的观察已经显示，精细结构常数可能随宇宙年龄的增长在缓慢变化，而一些理论模型中光速也将随时间变化。

此外，有关超高能宇宙射线的观察数据似乎也违背光速不变原理。

并暗示在更高能量时，相对论的色散关系将失效，而光速将与波长有关。

再来看一下相对性原理。

相对性原理断言一切自然规律与惯性系的选择无关。

目前相对性原理已经为大量的实验所证实，不过，正如本文开篇所提到的科学的可证伪性，即使我们已知的自然现象都与惯性系的选择无关，我们也无法证实相对性原理的正确性。

只要有一条自然规律与惯性系的选取有关，那么相对性原理就将被否证，相对论则因此失效，并被新的理论所取代。

另一个原因是爱因斯坦对于相对性原理的论证更多地依赖哲学而非事实。

他从不可能找到一个绝对的惯性系出发，利用经典的连续运动作为案例来证明，很明显忽视了非连续性运动的存在。

很明显，爱因斯坦本人的原始论证并不具备普遍性。

很显然，相对论对于连续运动和连续演化现象都是适用的，但是对于量子力学所展示的非定域性、非连续性的波函数坍塌过程很可能并不满足相对性原理，即相对做连续运动的不同惯性系对于这种非连续过程的描述并不等价。

事实上，爱因斯坦本人对于相对性原理是否成立也早有洞见，他认为：只有我们确信所有自然现象都能够由经典力学来说明，相对性原理才是无可置疑的……电动力学和光学的最新进展，下述事实越来越变得明显，即经典力学无法为所有自然现象的物理描述提供一个充分的基础……

从另一个角度来说，量子力学的大量实验都表明，相对论是有局限的。

但现在还不是否定相对论建立新理论的时候，而是要先解决如何调和相对论和量子力学之间的冲突，并进一步发展这个理论。

如何否证相对性原理？

只要我们能够找到一种现象不满足相对性原理，即这个实验现象与惯性系的选择有关，则相对性原理就会失效。

有这样的实验吗？还真有，波函数的塌缩过程很可能就是违背相对性原理，从而导致绝对参照系的存在。

实验方法如下：在不同的惯性系中测量同一波函数的塌缩时间，然后利用逼近法找到塌缩时间最长的那个惯性系，它就是绝对参照系。

目前牛津大学已经在设计和实施量子光学组的叠加镜实验，这个实验就可以用于寻找绝对参照系。

一旦这个实验取得成功，那么就可以充分说明量子非定域过程不受相对论的限制。

结束语——物理学吹响了向新高度进军的号角

本文与大家聊了一下相对论的正确与否，可以看出，量子力学的大量实验事实证明相对论是有局限的，它只是一个经典的理论。

但目前，还没到建立新理论的时候，眼下最重要的是先要调和相对论与量子力学之间的矛盾，然后进一步去完善这个调和后的理论，为完全新的一个理论打下基础。

物理学已经吹响了向新高度进军的号角，你，会是那第一个在新的制高点插上红旗的人吗？

木星是气态行星，如果把木星上的气体全部吹走，会结果

木星是一颗巨大的气态行星，其质量约为地球的318倍，体积更是高达地球的1300多倍，在太阳系八大行星中，木星是绝对的“老大”，这使得我们人类对这颗巨大的行星格外关注，关于木星的各种稀奇古怪的问题也层出不穷。

比如说有人就提出了这样一个问题：既然木星是气态行星，那如果把木星上的气体全部吹走，会有什么结果呢？下面我们就来讨论一下。

首先要讲的是，所谓的气态行星并不是指全部是由气体构成的行星，而是指不以岩石或者其他类型的固体为主要成分、没有确定的固态表面的行星，也就是说，气态行星也是可以拥有固态核心的。

那么木星到底有没有固态核心呢？其实这个问题的答案也是科学家们很想知道的。

尽管以人类当前的科技水平，暂时还不能直接进入到木星深处去直接探索，但通过探测器在木星附近收集到的数据，我们还是可以间接猜测出木星的内部结构。

如上图所示，在探测器飞越木星的过程中，其发出的无线电信号会因为木星的引力变化而出现细微的多普勒频移，通过大量对照探测器的实际轨道和理论轨道的差异，就可以构建出木星的重力场模型，进而猜测出木星内部的质量分布。

科学家根据“先驱者10号”、“旅行者1号”、“旅行者2号”、“伽利略号”、“朱诺号”等多个探测器传回的数据猜测出，木星很可能存在一个由重元素构成的固态内核，其质量在地球的12倍至45倍之间注：这里的重元素是指比氢和氦更重的元素。

因此科学界普遍认为，木星应该有一个致密的固态核心，其外包裹着大量的氢和氦注：木星主要由氢和氦构成，其中氦占其质量的大约4分之1，其他的绝大部分都是氢。

由于随着深度的增加，木星上的物质会逐渐变得更热、也更致密，因此木星的结构应该是：最外层是气态的氢和氦，当深度增加到一定程度时，氢和氦就以液态存在，而在更深的位置，极端的压强会将氢原子中的电子“挤”出来，使得它们像金属一样可以导电，这种状态的氢也被称为“金属氢”，在此之下就是木星的固态核心大概如下图所示。

据此我们可以得出，木星上层的气体一旦消失，木星上的那些原来处于高压状态下的液态氢、液态氦以及“金属氢”都会因为失压而转变成气体，在这种情况下，如果把木星上的气体全部吹走，其结果就是木星会失去几乎所有的氢和氦，只剩下一个比原来小得多的固态核心。

值得一提的是，虽然我们人类目前并没有能力把像木星这样的气态行星上的气体全部吹走，但宇宙中那些能量巨大的太阳却可以做到。

从理论上来讲，假如一颗气态行星与其主太阳的距离太近，它的气体就会被主太阳不断地剥离，久而久之，这颗气态行星就会只剩下一个固态核心如果它有的话，科学家给这种奇特的天体起了一个奥秘的名字——“冥府行星”Chthonian planet。

有意思的是，我们有可能已经发现了一颗“冥府行星”。

这颗星球被命名为“TOI-849b”，距离地球大约730光年，由“凌星系外行星巡天卫星”TESS于2020发现，其主太阳被命名为“TOI-849”，是一颗与太阳相似的黄矮星。

观测数据表明，“TOI-849b”的体积与我们太阳系中的海王星差不多，但它的质量却大约是海王星的2.3倍，地球的39.1倍，密度约为5.2克/立方厘米，与像地球这样的岩石行星相当。

另一方面来讲，“TOI-849b”距离它的主太阳非常近，以至于其表面温度可以高达1530摄氏度左右，并且大约每18个小时，它就会完成一次公转。

所以我们可以做一个合理的猜测，“TOI-849b”曾经是一颗与木星相似的气态行星，后来因为某种原因迁徙到了距离其主太阳非常近的轨道，在此之后，它的气体就持续地被主太阳“吹”走，最终演化成了一颗“冥府行星”，而这也很可能就是木星上的气体被全部吹走后的结果。

好了，今天我们就先讲到这里，欢迎大家关注我们，我们下次再见。

既然木星是气态行星，那么人类发射的航天器能不能直接穿过木星

行星是天体的一类，是指自身不发光，同时围绕太阳做周期性公转运动的天体，通常可以分为行星、矮行星和小行星。

比如在太阳系内，水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星就是属于行星，而冥王星，则和谷神星、阋神星、鸟神星等一起属于矮行星。

穿越木星在太阳系内，位于火星和木星轨道之间还存在着数以十万计的小行星，我们称为小行星带。

当然，我们人类最为关注的还是八大行星，我们根据八大行星的物理性状可以分为两类，一类是和地球一样具有固体表面，岩石行星，称为类地行星，包括水星、金星和火星。

太阳系示意图另外一类就是和木星一样，是有气体来组成的行星，在太阳系内包括木星、土星、天王星和海王星，这些行星和类地行星来比，通常具有体积和质量更大，但是由于是气体组成，所以往往平均密度较小。

那么，既然木星是气态行星，那么我们人类发射的航天器，包括宇宙探测器，或者将来有可能发射的宇宙飞船，能不能直接穿过木星？太阳系八大行星目前来看，人类发射的航天器很难穿越木星，我们这里假设我们从木星的中心穿过。

虽然木星是一颗气态行星，那只是表明木星的主要组成成分是气体，主要是氢和氦，从木星的结构来看，最外面是包围整个木星的大气层，充满着气体，而且在不停的运动之中，形成气体旋涡，比如著名的“大红斑”。

木星南极洲而在木星大气层之下，随着越往木星内部，压力越来越大，气体被不断压缩，形成了液态金属氢，这需要的压力相当于25万个地球大气压，我们要用什么材料才干承受这种压力呢？如果再往木星内部前进，到了木星的中心，我们猜测虽然木星是一颗气态行星，但是其中心是有一个岩石核心，由硅酸盐和铁来组成。

所以在物体状态下，木星内部的高温、高压，以及岩石内核都不支持航天器穿越它。

木星内部结构木星在行星分类上，是一颗气态行星，但是这里的气态，并不是我们地球上所想象的像我们的大气层一样的气体。

我们知道，就算是地球上的大气层，当天宫一号从宇宙坠落，经过大气层时，也会因为剧烈摩擦而燃烧，更何况是更为稠密的木星大气层，所以，以目前的人类技术，别说穿越木星，连木星大气层这一关都过不了。

木星探测器“朱诺号”人类的认知是有限的，我们只能在现有的条件下进行假设，就像农业社会时期的人类，也无法想象现在的互联网时代。

那么，我们说无法穿越木星，也是基于当前的认知，说不定在将来，人类科技进步，就能实现。

朱诺号发射升空