前幾天，河北燕山大學教授李子豐宣稱推翻了愛因斯坦的相對論的消息在網(wǎng)絡上刷屏了，李教授的研究項目叫《堅持唯物主義時空質(zhì)能觀 發(fā)展牛頓物理學》，入圍2021年度河北省科學技術獎候選名單。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世紀之后，為什么再沒出現(xiàn)一個“民科”物理學家，為什么現(xiàn)代物理讓普通人不能自學成才？

　　第一個門檻：實驗成本太高

　　科學從來都不認為自己是真理，正因為如此，科學才會一直在質(zhì)疑中前進，也因此，從實踐中來再到實踐中去，就成為了一條科學的基本原則。每一個科學的理論，都是在建立在基本事實的基礎之上，融入人類的理解，以數(shù)學語言進行描述，最后再通過實踐（觀測或?qū)嶒灒碚擃A言進行驗證之后，才能得到科學界的普遍認可。

　　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的基礎之上建立的。而相對論中的洛倫茲變換，只不過是在光速不變的基礎上，通過邏輯分析做得出的與觀測事實相符合的推論之一，另一個推論就是愛因斯坦后來補發(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上，而不是洛倫茲變換。這是因為，除了羅默利用木衛(wèi)蝕近似測量了單程光速之外，所有近、現(xiàn)代實驗都是采用雙程（折返）光速測量的方案。嚴格來說，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驗驗證。

　　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也很簡單，只要在實驗上推翻光速不變就可以了。然而精確測量光速其實很難，實驗裝置很貴。以100多年前邁克爾遜采用的旋轉(zhuǎn)棱鏡法測量光速為例，你需要有一個獨立實驗室，還要在幾十公里無遮擋的另外一端設置一個反射鏡，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，實驗成本應該沒那么高了吧，然而事實是殘酷的。以我自己為例，我在辦公室有一套光學干涉設備，也是可以測量光速的，但如果要達到目前科學界測量的精度，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理學院有物理系，光速測量是物理專業(yè)本科生就能接觸到的最基本的實驗，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的實驗數(shù)據(jù)，沒有實驗數(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)學工具難以掌握

　　科學離不開數(shù)學，更直接點說，物理學需要用數(shù)學進行描述。用我們普通人的話來說，就是科學是用數(shù)學語言進行敘述的。這與科學的特點有關，一是因為科學要給出定量分析，二是要對因果和過程進行精確描述，只有數(shù)學才能同時滿足這兩個要求。如果沒有物理，數(shù)學就是單純的高級思維游戲，但是物理賦予了數(shù)學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呢？這是因為，自然語言通常與民族、國家、宗教、文化、時代等因素有關，同一個詞語在不同的語境下經(jīng)常會產(chǎn)生歧義。而科學則要求有明確的定義，故而自然語言無法滿足科學的精確性要求。

　　數(shù)學有多難？姑且咱們不說量子力學中那些詭異的數(shù)學符號，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)的大學本科生折戟沉沙。就算是我覺得比較簡單的高中數(shù)學，有多少學子在走出高考考場的時候，在數(shù)學這個科目上哀嚎一片的？

　　對于錯過了系統(tǒng)性學習的普通人來說，數(shù)學是他們邁不過去的一道檻。因為數(shù)學需要專業(yè)、艱苦的訓練才能掌握。即使是以李教授所獲得的石油和天然氣博士學位所需要的數(shù)學水平也僅僅是用到了高級點的微積分就可以了。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，隨著科學所研究的范圍從日常生活范圍擴展到極端（大尺度、高速度、更微觀）領域，已經(jīng)超出了人類自身感覺的極限，需要用更專業(yè)的測量工具進行輔助，這就使得科學研究的成本不斷拔高；另一方面，由于科學所研究領域的復雜性的提高，只能采用難度更高的數(shù)學語言進行描述。這兩個方面，成為了普通人進入科學領域的門檻。

　　盡管如此，我還是希望能有更多的小伙伴成為科學家，希望你們能夠通過系統(tǒng)的學習，成為專業(yè)隊伍的一份子。有條件做實驗，有條件能參與現(xiàn)代科學的研究，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驗設備，實名羨慕你們