第297章 顛覆

  簡單的頒發證書儀式過後，麥可遜對李諭說：「按照傳統，我們要與新入會員進行一次物理學的研討。」

  李諭說：「沒有問題，會長請。」

  麥可遜想了想說：「就採用我擅長的光學領域吧。閣下一定知道，當今物理學界對於光速不變一事至今無法給出解釋，甚至英國的物理學泰斗開爾文勳爵將其稱為一朵烏雲。」

  麥可遜提出這問題太切合了，畢竟此朵烏雲就是他的麥可遜-莫雷試驗帶來的。

  李諭說：「的確是一朵不得了的烏雲，因為光速不變無法用經典的力學理論詮釋。」

  麥可遜說：「問題正是出在這裡，很多人隱隱能夠感覺到它背後似乎藏著什麼自然界的奧秘，所以不少人嘗試從理論上解釋或者證明它。」

  李諭卻說：「我想光速不變根本無法解釋也無法證明，因為這本身就是最基本的一個物理量，就像玻爾茲曼常數等。」

  麥可遜說：「但依照麥克斯韋先生的方程組，光速可以推導出來。」

  麥可遜說的推導，就是利用麥克斯韋方程組進行光速計算。

  過程涉及了一些較為高深的數學內容，不過總體上並不是特別難，不用專門的數學系，物理系的學生也可完成。

  畢竟後世的物理專業離不開重要的數學工具。

  總之經過一系列如張量、旋度的代入後，就可以得到一個光速非常簡單的表達式：

  C=1/εμ。

  （受限于格式，分母有根號沒打出來，不過不影響理解。）

  總之最後光速可以僅由兩個常數決定，即真空介電常數ε與真空磁導率μ。

  既然後兩個都是常數，那光速自然也是常數。

  麥克斯韋與狹義相對論相距只有0.1毫米。

  但在狹義相對論誕生的前夜，麥克斯韋未能想明白為什麼光速成了一個常數，這是個超級棘手的問題。

  不過實際上，現代人都明白，嚴格意義上，我們不能說麥克斯韋方程組推出了光速或證明了光速不變原理，以上的推導僅僅是給出了光速與電導率和磁導率的關係。

  於是李諭說：「會長先生，您作為優秀的物理學家一定知道，自古以來很多最基本的物理道理都無法進行證明。」

  「無法證明？」麥可遜本來想反駁，但自己畢竟沉迷於光速測量太多年，深知不會有錯，或許無法證明真的就是答案。

  李諭繼續說：「柯南·道爾先生的《福爾摩斯探案集》中，福爾摩斯對華生說過這麼一句話，當你排除一切不可能的情況，剩下的，不管多難以置信，都是事實。」

  看過相關電影或者影視劇的一定非常有印象，這句話用英文說出來也挺酷。

  麥可遜說：「我看過這套優秀的推理小說集，你的引用頗有道理。如果誠如你所說，光速不變無法證明，那它該不會了一個公理或者公設？」

  李諭鄭重說：「沒錯！」

  麥可遜倒吸一口涼氣，數學史上堪稱革命般的轟轟烈烈第五公設近在眼前，他不得不表示出了極大的震撼。

  所謂公設，就是無需證明的基本原理。

  歐幾里得用五個公設便推演出了龐大的歐式幾何，即大家熟知的經典幾何學，五大公設看起來都非常基礎：

  ①任意一點到另外任意一點可以畫直線

  ②一條有限線段可以繼續延長

  ③以任意點為心及任意的距離可以畫圓

  ④凡直角都彼此相等

  ⑤同平面內一條直線和另外兩條直線相交，若在某一側的兩個內角和小於二直角的和，則這二直線經無限延長後在這一側相交。

  問題出在了第五公設上。

  因為它和前四條比，明顯太長了。

  就連歐幾里得本人都對它不滿意，想要證明它，但無功而返。

  ——千萬不要覺得數學家是沒事找事干，數學的建立一直是最為嚴謹的，一點馬虎不得。

  後來數學公理化，甚至對1+1=2進行了一次漫長的證明過程。

  注意，是「後來」，也就是起碼在1903年底這個時間點上，還沒有給出證明。

  這事比較複雜，簡單說就是7年後羅素和他的老師懷特海開始寫《數學原理》，就是要搞定各種悖論，然後用邏輯來解釋公理。

  最初他們繞了很大的彎子，證明1+1=2用了379頁紙！

  這本看起來就是天書。

  當然更沒必要看，因為他們繞的彎子太多，語言也太囉嗦。

  很多人都吐槽過，再加上此後哥德爾不完備定理橫空出世，基本上宣告了羅素這套理論的失敗。

  但人家總歸是進行了探索嘗試。

  其實後世人們可以用皮亞諾公理體系，兩頁紙就證出來1+1=2。

  再繞回來第五公設，它實際上不僅深深影響了數學界，對物理學界尤其是相對論的誕生同樣影響深遠，所以不得不說。

  因為第五公設直接導致了非歐幾何的誕生。

  俄國的數學家羅巴切夫斯基與德國的黎曼分別完成了自己的非歐幾何演繹。

  二者並不太一樣，但過程都是數學史上革命級別的大事。

  言而總之，就是一旦基礎的公理或者公設錯了，整個數理大廈都要修改，然後誕生出一座更加恢宏的大廈。

  數學界已經經歷了一次如此的大規模改動。

  而作為先導，數學完成了革命，物理等學科就可以利用數學工具進行革命。

  相對論就是建立在了黎曼幾何之上，也就是非歐幾何之上。

  後來人們耳熟能詳的「引力導致時空彎曲」等理論，離不開黎曼的幾何。

  另外，引力也是個看似最好理解，卻是個超級無底洞般的大坑。

  甚至愛因斯坦晚年都在這上面栽了大跟頭，直接導致所謂「大統一理論」不可能完成。

  因為愛因斯坦走錯了方向，引力實際上是最難的，應該最後納入。

  不過怪不得愛因斯坦，因為那時候人們還不知道四大作用力中的強力與弱力。

  其中關係有點複雜，以後得慢慢說。

  反正現在麥可遜瞬間就聽出了李諭話中的意思：「你是說，光速不變應當作為一種公理進行龐大的推演？」

  李諭點點頭：「相對於麥克斯韋方程推導出光速表達式中所用的兩個常數電導率和磁導率，真空光速是一個更為基本的物理量。當然，不能否認麥克斯韋方程組的偉大，它用一種簡單的方式向我們暗示了光速可能是不變的。」

  李諭說得有點小保守，後來經過證明，麥克斯韋方程組對相對論體系同樣適用。

  所以才說麥克斯韋差一點點就摸到了狹義相對論的門檻，他真的就在門前。

  麥可遜不同於常規的物理學家，他自己就是堅定的光速不變支持者。誰叫他一輩子都在做光速的測量，沒有人比他更明白不管如何做實驗，光速都是不變的。

  ——這裡說的是真空下的光速，因為眾所周知水中光速要變慢。

  原因很簡單：光的傳播本身不需要介質，介質反而會讓光速變慢。

  麥可遜沉思一會兒，說：「我閱讀過你的書籍，你的論文無不都是嚴謹的數學與深刻的物理解釋並行，今天卻說光速不變無法用數學推導，讓我心中不禁產生一絲寒意。」

  他對李諭的能力是相信的，但李諭的話信息量太大。

  李諭說：「沒什麼好奇怪的，物理學中有太多原理都不是靠的推導，而是通過實驗得來。既然實驗沒有錯，就說明自然界的奧秘就是如此。就像蘋果會從樹上掉下來。」

  麥可遜有些恍然：「我明白你的意思了，蘋果從樹上掉下，啟迪牛頓發現了恢宏的力學三定律；而人們也並沒有想去證明蘋果為什麼從樹上掉下來。今天的光速不變同樣如此，無需證明。」

  「就是這個道理，」現在能坦然接受此觀點的，全世界估計都沒幾個，李諭然後說，「所以即便您問我光速為什麼是恆定的，我也只能遺憾地回答三個字，『不知道』。」

  麥可遜笑道：「你倒是很坦誠。」

  李諭攤攤手：「我只能這麼回答，說到底光速不變就是試驗結果，並非理論推導。」

  起碼到李諭穿越前，光速為什麼不變，人類真的不知道。

  再直白點說，它就是一種人為規定，因為實驗結果是這樣的。

  如果哪天實驗測出來光速能改變，估計那時候整個物理世界又要崩塌個一大半。

  這種顛覆就和地球上蘋果掉落，突然往天上飛一樣。

  那時候整個物理理論都要重新建設。

  物理學嘛，就是這樣，有了實驗，然後去解釋現象，你不可能懷疑自然界有錯誤。

  不過這種事應該不可能，起碼在現在這個宇宙下不可能。

  （除非有三體人的智子干預。）

  麥可遜說：「我越發感覺讓你加入物理學會是多麼明智的選擇。上次白宮晚宴短暫相聚，今天深入探討，我對你的數理學識佩服得四肢投地。」

  李諭笑道：「是五體投地。」

  自從他的星戰系列發表後，李諭發現好多人喜歡說一些「中國諺語」，但成語實在是說不好。

  麥可遜說：「我今天就會對談話進行整理，明天發表於會報上。」

  ——

  美國北卡羅來納州，基蒂霍克。

  很多人對北卡羅來納的印象最初應該來自喬丹。

  喬丹就是從北卡羅來納大學校隊出來的，現在他還是北卡羅來納州夏洛特黃蜂隊老闆。

  此時的寒風已經比較凜冽。

  當李諭帶著幾人在空曠的沙灘上出現時，萊特兄弟一眼就看到了他們。

  到場的人很少，除了李諭一行，只有五人觀看。

  萊特兄弟興沖沖跑過來：「李諭先生，您怎麼來了？」

  李諭笑道：「我都說了，要看你們帶著我的發動機飛上天空。」

  哥哥威爾伯·萊特說：「沒想到您作為世界頂級的科學家，會看好我們的飛行試驗。」

  李諭大體給他們也講了講萬戶的故事。

  弟弟奧威爾·萊特說：「原來幾百年前中國人就有這樣的夢想，我一直以為是達文西先生最初有飛行的想法。」

  達文西也是個全才加奇人，在其手稿中的確有撲翼機的設計，甚至還設計了直升機和降落傘。

  感覺就像個穿越者。

  牛頓有一句名言：「如果我比別人看得遠些，那是因為我站在巨人們的肩上。」

  雖然這句話開始針對的是胡克，但的確很有道理。

  同樣適用於萊特兄弟。

  在萊特兄弟之前的幾十年裡，已經有不少人在飛機結構、升力與阻力研究、穩定與操縱、滑翔飛行等方面做了大量工作，取得了許多成果。沒有他們作為先驅，萊特兄弟不可能成功。

  萊特兄弟興致勃勃地帶著李諭參觀了他們今天的飛機「飛行者1號」。

  這架飛機看起來不算小，翼展12米多，現代戰鬥機差不多十四五米。

  不過起飛重量只有可憐的360kg。對比一下，殲15或者F18的起飛重量高達30多噸。

  如果是民航客機如波音737什麼的，將會更高，直接超過50噸。

  哥哥威爾伯·萊特看了看天氣：「可以開始了。」

  弟弟奧威爾·萊特拿出一枚硬幣，兩人用猜硬幣的方式最終決定由弟弟奧威爾首先駕駛。

  奧威爾爬上飛機的下機翼，手中握著木製的操縱杆，對威爾伯說：「哥哥，發動它吧！」

  是的，這架飛機並不能由一個人來發動，需要威爾伯在飛機下發動引擎然後推著它滑行起來。

  這屬實有點……

  李諭感覺有必要給他們介紹一下自己的電子打火系統。

  用搖杆啟動汽車已經很不紳士了，搖杆啟動飛機真的就是牛X上天。

  手搖拖拉機直呼內行！

  但總體來說，經歷過這麼多次的風洞試驗，飛機的姿態控制得還不錯。

  速度起來後，威爾伯鬆開手，飛行者1號顫巍巍飛了出去。

  好在這架飛機的推重比只有0.03，不然人力推飛機肯定搞不定。

  飛行者1號僅僅飛了12秒鐘，在36米外落地。

  然後換哥哥駕駛，飛了59秒，260米。

  數據聽著還不如後世的翼裝飛行，不過作為人類第一次動力飛行，意義已經足夠。

  兄弟兩個玩得興致勃勃，還想繼續試飛，但一陣狂風颳來，將飛機掀翻，受到了嚴重損傷，才不得不暫時停止了飛行試驗。

  (本章完)