有没有懂物理的同学，一个简单问题求教

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我决定写一个通用回复然后把本帖加入收藏：


1.




2. 所有的物理定律是怎么来的：

线索 1：首先人们发明了 1+1 ，然后遇到了某些问题发明了分数，然后遇到了某些问题发明了无理数，然后遇到了某些问题发明了微积分和线性代数，然后发明了更复杂的数学工具

线索 2： 人们发现物体是由很小的基本单元组成的，因此提出了元素和炼金术；但炼金术遇到了某些问题，于是发明了分子和原子理论。

线索 3： 人们发现自然界有电这种现象，通过不断实验人们发现了静电发明了电容；又结合线索 2 发明了电池，然后在无数实验中发现了电跟磁有关，于是发明了电路和电磁理论的各种模型；然后又发现某种热电路中会产生射线，于是发现了某种带电粒子，并发明了电子模型；然后再次结合线索 2 发现电子跟原子有关，于是进一步完善了原子的模型；与此同时电和磁的现象研究也在继续，有人发现电的某些性质互成比例，于是发明了经典电学；然后有人发现能用新发明的数学工具更精确地描述电路的瞬态和稳态，还能顺带描述产生的磁效应，甚至光也受磁场影响，于是有了现代电磁学。

至此，现代化学和理子物理的雏形诞生了。

线索 4： 人们又做了无数实验，发现线索 2 、3 中建立的粒子模型总有问题，于是发明了一个能更好地预测实验结果的经验公式。公式写出来后其它人觉得那太粗糙了，于是用上了线索 1 发明的全部数学工具，概率论，矩阵，微积分，发明了一个更复杂的公式，这个超级公式计算结果能够完美印证做过的所有试验的结果，于是人们对这种计算方法进行了很多更深入的研究，尝试做更多的实验，看看能不能把更复杂的条件和变量带进公式里计算还符合实验结果。这个进程一直持续到了今天，实验器材也变成了几十公里长的加速器，但这套计算方法还能用。 它叫量子力学，量子的名字来源于最开初那个经验公式中，求出的结果不是一个值，而是一个值的集合，有任意多个量，但所有这些量代表的是同一个粒子的不同状态，于是叫量子。

线索 5： 人们发现光走直线会反射能分解，于是发明了微粒模型，但又发现光能折射衍射，于是另一些人发明了波动模型；后来人们发现光能在金属板上打出电子，而且打出电子这个现象跟线索 4 强烈相关。于是有一个聪明人尝试把与光相关的公式和把与量子相关的公式写到一起，一顿狂算之后，一个新公式诞生了，它能精确描述 /预言光（电磁波）与所有微粒的相互作用，这代表发明量子这个概念时用的公式是相当普适的，于是量子力学正式诞生。

线索 6： 人们发现天体的运动很有规律，所以发明了一个球套着世界的地心说模型，后来随着望远镜发明，有人发现这个模型有问题，于是发明了地球绕着太阳转的日心模型；再后来望远镜做得越来越好了，人们发现了星星的光谱符合线索 4 计算的元素结果，并且元素构成与太阳几乎完全一致，于是人们发明了一个全宇宙到处都是太阳的模型，像一锅粥一样。

线索 7： 人们发现无论测量者和被测量者跑多快，由不同测量者在不同运动条件下测到的光速总是完全一样，于是发明了一个维持光速不变，「人跑得越快就跑得越慢」的速度变换公式，这是一个经验公式；后来有一个聪明人用脑子做了一个有关光在运动盒子里如何转换能量的思维实验，觉得这个变换公式是对的，于是发明了狭义相对论。然后这个聪明人开了个脑洞，引力和加速运动产生的虚拟力能不能互相代换？一顿狂算之后它得出了一些奇怪的理论结果，比如光线能被质量扭弯。人们赶紧架起望远镜去找扭弯了的光线，还真的发现了。与这个理论发明相关的实验一直做到了今天，2015 年，LIGO 终于发现了这个奇怪理论预言的最后一个现象。 这个聪明人和线索 5 的聪明人是同一个人，他叫爱因斯坦。这个奇怪理论叫广义相对论。

线索 8：量子力学是为了描述粒子行为发明的，人们用量子力学重新对整个微观世界建模，计算各种相互作用，然后做实验去印证——全都能对上；广义相对论是为了推测大质量天体的相对论效应发明的，人们用广义相对论算了各种天体的运动和时空现象——全都能对上。于是人们开始开脑洞：如果，有一个质量有天体那么大，但像微观粒子那么小的东西，那么会表现出什么性质？于是人们把线索 5 和线索 7 的公式全写在一起——然后什么也没算出来，线索 1 中拿不出能算出结果的工具了。

线索 9： 人们提出了线索 6 中的模型，想要做实验看看外面是不是真的是个由这样那样的太空宇宙，于是发明了空间技术，登上了月球，而且——发射了一个超大的望远镜。这个望远镜发现了人们从未想过的现象：所有的天体都在远离我们而且越远越快，这说明了两件事：1. 用广义相对论描述宇宙的公式需要调整，2. 宇宙过去比现在小。与此同时，还有更多其它观测频段的望远镜发现了更多奇怪的东西，比如：太空是热的。于是人们发明了一个在吹气球的一锅粥一样的宇宙模型。

根据线索 9 的模型，人们推测宇宙在过去 1.更热，2.全都缩在一团。于是拿出广相倒推去算以前应该是什么样。但很遗憾，由线索 8 所述，倒推到接近最开始的时间就必须考虑量子效应，但这两个公式写到一起什么也算不出来。于是人们无法知道宇宙最开始是什么样的。

进入 20 世纪 90 年代，有一群人觉得这样物理是走不下去了的，于是他们提出了一个宏伟蓝图：重构物理学的底层逻辑，用最新的数学工具完全重写。写到 21 世纪，这套数学工具算是堪堪能用了，能描述量子力学的效应，能描述广相包含的那些时空性质，最重要的是，原来算不了的东西现在能算了！我们以前算不了黑洞内部是啥样，但现在可以不考虑了，黑洞被等价成了一个有边界的、不同维度和性质的空间，有边界！没有内部！

只是这套理论模型有个小缺点，要验证这套数学工具重写得对不对，我们需要做的实验，以人类目前、可见的将来很长一段时间，都做不了。所以没人知道它对不对，也暂时没有方法去知道对不对。这套数学叫弦论。





物理学简史讲完了。可以回复原问题了。

> 能量守恒是物理的基本公理

其实并不是，人们并不知道为什么能量可以守恒，而且起初人们认为质量守恒，但在发现核效应、在发明核物理的时候发现质量守恒是错的。狭义相对论发明之后，人们实验发现把反应前后的质量换算成能量后加上释放出来的，好像还是守恒的，于是改成了能量守恒。但实验越做越精确之后人们发现能量守恒似乎也是错的，于是人们试图在两个方向上验证哪里出了问题，要么理论不对，要么有一部分损失的质量探测不到。然后又做了无数实验想了很多方法才终于验证了后者是对的，那种带走了微弱能量的难以探测的质量代表的粒子——是中微子。把中微子的能量加上之后，能量确实是守恒的。由于物理学的大量实验和理论结果都基于能量是守恒的这个前提，且都可以相互印证，所以在没发现能量不守恒的现象前，我们应该继续坚持能量守恒，不然过去的实验和理论全都要推翻重写，那可够困难的。

人类的科学史自始至终都是试错和实验的历程，科学是发现和发明共同推动的进展，缺一不可。科学中任意「正确」的论断其实都是一个理论模型加无数的实验结果，并不是什么空想就能推翻的。

现在还有人问「为什么宇宙起源于大爆炸而不是一个神仙」，你应该打断他：

不不不，宇宙并不起源于大爆炸，人们也不知道宇宙是不是起源于大爆炸，只是认为大爆炸比较符合科学发展了几百年积累的实验和理论结果而已。你问哪些实验和理论结果？ 那要从人们发明了 1+1 讲起了……

@cssk 什么玩意？谁跟你说的 为何如此自信的说着自己根本不懂的东西

@dizzylight 你有没有接触过高中物理啊 你自己说些什么玩意 每一句都有错 而且不听别人在说什么

初始能量是 ❤️ ，❤️一直在，一直不变

叫什么来着，射手与农场主

以人类现今的智慧还无法理解如何从"无"到"有", "无"之前又是什么? 是什么契机使"无"变为"有"?

@SWALLOWW 按照射手与农场主的设想, 射手和农场主之上又是什么? 可以无限嵌套

我的评价是还不如某些 v2er 用户瞧不起的知乎

我们都是火鸡

感觉这个问题不简单啊

以路人的角度，我听说过宏观物理和微观物理的一些相关信息，这两个命题下很多东西都有不一样的地方。
而且宇宙，这玩意儿不就是更加宏观的的东西么

能量守恒，是我们人类在地球这一个小星球上，通过观测和做实验推导出来的。严谨一些的说，它最多在地球这个体系范围内是正确的，但不代表去了地球之外的地方它也正确啊
如果真的能去到太阳系以外的地方，真正的做了实验，那才能知道这个“能量守恒”在那个地方能不能用

学术要严谨，咱们仅限于地球范围内进行讨论吧。
宇宙太大了

@GeruzoniAnsasu
膜拜 太牛逼了 物理学本科学渣特意膜拜

楼主属于 不看书 自己乱想 然后就觉得大爆炸理论是忽悠
其实稍微看一下物理学入门的书就明白的道理

可以自己学一下哈密顿力学，时间平移对称意味着时间演化下哈密顿量不变，这是能量守恒的根本原理。换句话说破坏时间平移对称性，那么系统就不会沿着等 O 面运动。