先來個(gè)開胃小圖

你的眼睛會(huì)欺騙你,，你的耳朵會(huì)欺騙你,，你的經(jīng)驗(yàn)會(huì)欺騙你，你的想象力同樣會(huì)欺騙你,，但是數(shù)學(xué)不會(huì)

沒有那個(gè)物理規(guī)律是不反直覺的,，比如牛頓第一定律就很反直覺，否則就不會(huì)坑了亞里士多德,，還坑了一千多年,。

我們現(xiàn)在覺得他不反直覺，是因?yàn)槲覀兩蠈W(xué)學(xué)過了,。

現(xiàn)代物理學(xué)有很多反直覺的東西,，相對(duì)論和量子物理讓人有種豈有此理的感覺，而對(duì)于物理學(xué)家來說,，并不存在什么”直覺“,，閉上嘴,，計(jì)算它！

我們繼續(xù)......

流體力學(xué)有個(gè)非常有趣的科普實(shí)驗(yàn),，我也就小時(shí)候看過一次,，是在中國歷史博物館的一次外國科普展和高中那些流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)比起來，反直覺效果拔群

流程很簡單：一個(gè)抽油煙機(jī)一樣的裝置,，只不過并非吸氣,，而是向外噴氣。將一個(gè)有一定質(zhì)量的金屬片,，用手托住,，水平地，從下往上貼向吹氣口,。

當(dāng)距離靠近風(fēng)口時(shí),，首先你會(huì)感到手受到的力量變大，但是當(dāng)繼續(xù)靠近風(fēng)口時(shí),，壓力驟降,。這時(shí)候松手,，你會(huì)看到,，金屬片貼在了風(fēng)口出。

小時(shí)候不懂,，當(dāng)時(shí)就眼睛和嘴巴就“三個(gè)O”了

以為有什么機(jī)關(guān),，走近看，突然發(fā)現(xiàn),，風(fēng)口不是被堵住,，而是繼續(xù)有風(fēng)吹出

繼續(xù)近距離觀察，發(fā)現(xiàn)金屬片居然和風(fēng)口之間居然還有一小段距離,。這個(gè)金屬片是懸浮在空中的上面吹風(fēng),，鐵片有重量，兩者應(yīng)該都導(dǎo)致鐵片落下,，但是他就偏偏懸浮在空中,。

這個(gè)現(xiàn)象無論你如何用樸素的常識(shí)去解釋，都是相悖的,。

印象太深刻了,，上中學(xué)的時(shí)候，一直期待流體力學(xué)的實(shí)驗(yàn),，但最后見到的卻是吹乒乓球……,，當(dāng)時(shí)之失望，直想掀桌而去,。

呵呵,，相信如果我們教育部門用的是這個(gè)實(shí)驗(yàn)來展示流體力學(xué),，會(huì)讓更多的孩子愛上物理，當(dāng)然,，這里也理解國內(nèi)教育資源的匱乏,。

但是不妨多辦些有趣的科技展，科學(xué)雖好,，也需要推銷的,。

最后說到原理，其實(shí)很簡單,，就是伯努利方程,，流速越快，壓強(qiáng)越小,。壓力差,，導(dǎo)致鐵片被大氣壓頂向風(fēng)口出。懸浮,，是重力,，空氣推力和大氣壓之間的平衡。

但是真做出來這個(gè)裝置,，還是需要點(diǎn)小精細(xì)的,，比如氣流要穩(wěn)定，不能太大也不能太小,。

前面說了,，相對(duì)論和量子物理中有大量的反直覺的物理現(xiàn)象，說到這兩個(gè)理論,，就不得不說“光”,，人們對(duì)于光的興趣，可以說是自古有之,，古人千方百計(jì)想搞明白光是什么,，于是出現(xiàn)了很多靠譜不靠譜的解釋，亞里士多德說了（怎么總是他,？

）,，光是一些微小的粒子，由光源發(fā)出,，這種觀點(diǎn)后來被牛頓寫在他的神書《光學(xué)》里,，牛爺在這本書里用一系列的推理和實(shí)驗(yàn)支持了光的粒子說，而當(dāng)時(shí)的另一位大牛-惠更斯卻不認(rèn)可,，他說光如果是微粒,，為啥對(duì)射的兩束光怎么不會(huì)發(fā)生光粒的碰撞？于是他也寫了本神書《光論》,，并且完美解釋并推導(dǎo)了光的反射折射定律,。

此后的一百多年,，光的粒子說和波動(dòng)說，兩方各有道理,，但誰也無法拿出對(duì)方無可辯駁的實(shí)驗(yàn)來說服對(duì)方,，波粒大戰(zhàn)從此拉開帷幕，江湖從此血雨腥風(fēng),，刀光劍影,。直到有位年輕人的出現(xiàn)，暫時(shí)終結(jié)了這場持續(xù)百年的紛爭,，他就是托馬斯.楊,，他用一個(gè)家喻戶曉的簡單實(shí)驗(yàn)--光的雙封干涉實(shí)驗(yàn)，來證明了光的波動(dòng)性,，從此,，波動(dòng)說一統(tǒng)江湖。

泊松亮斑

而波粒之爭其實(shí)愿沒有結(jié)束,，之后的劇情發(fā)現(xiàn)不但反直覺還有這極反轉(zhuǎn)的劇情,，因?yàn)椴此闪涟叩奶岢稣卟此桑枪獾牟▌?dòng)學(xué)的反對(duì)者,，作為一個(gè)理性黑,，他通過波動(dòng)學(xué)的計(jì)算方式，得出在一個(gè)圓片的陰影中心應(yīng)當(dāng)出現(xiàn)一個(gè)亮點(diǎn),，他覺得這太JB扯淡了,，并且認(rèn)為這個(gè)計(jì)算結(jié)果足夠證明光的波動(dòng)說是荒謬的,。 由于光的衍射,，當(dāng)單色光照射在寬度小于或等于光源波長的小圓板或圓珠時(shí)，會(huì)在之后的光屏上出現(xiàn)的一個(gè)極小的亮斑,。

結(jié)果菲涅爾和阿拉果通過實(shí)驗(yàn),，發(fā)現(xiàn)了這一亮斑！

就這樣,，你辛辛苦苦做的用來駁斥對(duì)方的論據(jù),，反而支持了對(duì)方。

波粒之爭我們暫且告一段落,，來說說光的另一個(gè)反直覺的現(xiàn)象,，光速不變。

說到這個(gè)話題,，幾乎是宇宙吧永恒的日常話題,，每隔幾天總會(huì)有人拿這個(gè)話題水一貼，實(shí)在是因?yàn)楣獾倪@個(gè)性質(zhì)太TM反直覺了,，簡直就是豈有此理,，它不僅為網(wǎng)友提供了大量的談資,，也是困擾一百多年前所有物理學(xué)家的主要難題之一。

之所以說它是反直覺的,，或者我們換一種說法:有悖常理的,，是因?yàn)樗`背的“常理”，在我們的思維定式中太根深蒂固了,，它甚至違背了經(jīng)典物理的根基-伽利略變換,。什么是伽利略變換？很簡單,，伽利略告訴我們,，物體的移動(dòng)速度并不是恒定不變的，速度這取決于它所對(duì)應(yīng)的參考對(duì)象,，也就是參考系,。比方說，汽車的速度是100km/h,，這個(gè)速度是相對(duì)于靜止物體的速度,，另一輛與它同向的車是80km/h，那么它們之間的相對(duì)速度就是20km/h,，如果是相向行駛,，那它們的相對(duì)速度就是180km/h。這沒有問題吧,？簡直天經(jīng)地義,，童叟無欺啊，然而這該死的光,，卻偏偏很任性,，它可不打算遵守這看起來似乎是真理的規(guī)律，它很任性的告訴我們:光速對(duì)于任何觀察者來說都是相同的（原話為:光在真空中的傳播速度與參考系無關(guān),，恒定為C）,。

什么意思呢？假如我們把一束光換成上面例子中的汽車,，它的速度是C,，那么另一輛車換成宇宙飛船，它的速度是v,，那么這束光的速度我們?cè)诘厍蛏蠝y是C,，在飛船上測還是C，而不是C-v或者C v,，無論你跑著測,，跳著測，躺著測,，還是接近光速飛著去測量,，它的速度都是C,，即使你逆向光運(yùn)動(dòng)去測，它還是C,。

光速不變另當(dāng)時(shí)的物理學(xué)界有點(diǎn)不知所措,，你承認(rèn)它吧，它和經(jīng)典物理體系矛盾,。不承認(rèn)呢,，又和現(xiàn)實(shí)矛盾。所以當(dāng)時(shí)很多科學(xué)家都試圖在經(jīng)典物理學(xué)框架內(nèi)來解釋光速不變,，其中有個(gè)很牛逼的人,，叫洛倫茲，他意識(shí)到伽利略變換可能是有問題的,，所以他自己搞了個(gè)參考系變換,，人們叫它洛倫茲變換。這個(gè)變換式以光速不變?yōu)榍疤?，給出了新的空間速度的關(guān)系式,。然而這個(gè)方程組里，似乎隱藏著什么東西,，揭去遮蓋它的層層面紗,，人們?cè)絹碓浇咏嫦啵堕_它最后一層遮羞布的人,，叫做阿爾伯特.愛因斯坦,。

1905年的第一場雪，比以往時(shí)候來的更晚一些,。

這一年,，當(dāng)時(shí)默默無聞的愛因斯坦連續(xù)發(fā)表了5篇論文，而徹底改變了傳統(tǒng)物理學(xué),，奠定了物理學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ),。百年后的2005年（也是愛因斯坦逝世50周年），聯(lián)合國將這一年定為國際物理年,，以紀(jì)念這個(gè)物理學(xué)的“奇跡之年”。

在愛因斯坦的這5篇論文中,，有一篇名為《論運(yùn)動(dòng)物體的電動(dòng)力學(xué)》,，被認(rèn)為是狹義相對(duì)論的出生證，愛因斯坦在這篇論文中,，以光速不變?yōu)榛炯僭O(shè),，詳細(xì)論證推理了勻速直線運(yùn)動(dòng)物體在空間的相對(duì)狀態(tài)，它將空間與時(shí)間聯(lián)系起來,，認(rèn)為它們是互不獨(dú)立的整體,，形成了新的四維時(shí)空觀,，也就是說，時(shí)間和空間,，是一個(gè)整體,。

而狹相作為一個(gè)革命性的理論，它的很多結(jié)論都非常的反直覺,。

我們來看看狹相的一些結(jié)論,，看看小愛用光速不變推導(dǎo)出了什么結(jié)論。

1 時(shí)間膨脹（速度越快,，相對(duì)時(shí)間就越慢）

2 質(zhì)量膨脹（速度越快,，相對(duì)質(zhì)量就越大）

3 尺縮（速度越快，相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向的長度越短）

4 光速不可超越

5 智能方程

大家應(yīng)該對(duì)狹相并不陌生,，初學(xué)狹相的人,，往往不能拋棄傳統(tǒng)的時(shí)間空間概念，不能放棄傳統(tǒng)物理學(xué)根深蒂固的“直覺”“常理”,，其實(shí)當(dāng)時(shí)的很多科學(xué)家也是這樣,，前面提到的洛倫茲老先生，他至死都不接受相對(duì)論,，一心想要融合牛頓物理和新時(shí)空觀的矛盾,，最終帶著遺憾離開。