反直覺的科學理論

我們現在都知道，物理學當中還分為經典物理學和現代物理學。經典物理學指的是牛頓力學和麥克斯韋方程。而現代物理學主要是以相對論和量子力學為地基構建起來的物理學大廈。那它們有啥區別呢？

如果從主觀感受來看，牛頓力學是十分符合一般人的直覺的，而相對論和量子力學就十分反直覺了。這其實就是尺度造成，牛頓力學描述的巨集觀低速狀態下的世界，說白了就是我們日常生活的尺度，屬於目力所及的範疇。

相對論描述的是引力很強和速度很快（接近於光速）的大尺度物理學現象；

量子力學則描述的是微觀世界（奈米級及更小）的小尺度物理學現象。

而無論是大尺度，還是小尺度，它們和我們所生活的巨集觀世界是十分不一樣的，而且都是十分反常的。所以，對於沒有接受過專業物理學訓練的人來說，這兩個理論都屬於可以用科學解釋，但事實卻很難理解的事情。

這兩個理論到底是如何難以理解的呢？

我們先從相對論說起。1905年被稱為愛因斯坦的奇蹟年，在這一年，愛因斯坦提出了四篇開創性的論文，分別是光電效應、布朗運動、狹義相對論、質能等價。

其中狹義相對論探討了“物體的運動”。舉個簡單的例子，如果有一輛車速度是10m/s，這時候車上有個人，朝著車子運動方程運動，速度是5m/s，那對於地面上的人來說，按照牛頓理論，這個速度就是車速加上人運動的速度，也就是10+5=15m/s。

這其實是非常符合我們日常生活中的直覺的，但實際上，這是不夠精確的，我們覺得這個很對是因為速度很慢，如果速度一快起來，尤其是接近於光速狀態，那就不對了。愛因斯坦就提出了一個全新的速度公式來描述這個運動。

其中，這個公式c代表的是光速，帶入計算，我們就得到地面觀測者看到的人約等於15，在小數點後15位會有個微小的誤差。如果我們把兩者的速度都提高到光速的一半，我們再來看看，按照牛頓的結果，我們看到人的速度就應該是1/2光速+1/2光速=光速。但按照相對論來算，我們得到0.8倍的光速。發現沒有？一旦速度特別大時，牛頓力學和相對論的結果就差異很大，而牛頓力學是符合我們常識的，但這個問題實際的結果卻是相對論的結果，這其實和我們主觀的認知就是背離的。

因此，在尺度上，很多基本事實都是和我們認為的結果是不同的，這才造就了我們很難理解相對論所描述的物理學現象。

量子力學和相對論一樣，都是讓我們很難理解的理論。不同的是，量子力學描述的是微觀世界的物理學現象。微觀世界的物理學現象是相當奇葩的。最早，物理學家用看待巨集觀世界的角度來看待微觀世界，用軌道等概念來描述電子的運動軌跡。

但實際上，電子並非是有固定軌道的，或者我們可以說，所謂的軌道的思想是人們自己想象出來的，實際上並不存在。

實際上，電子是呈現概率雲的形式。

意思是說，我們沒有辦法通知確定電子的位置資訊和運動資訊，我們只知道某個時刻，電子出現在什麼位置的概率是多少。這就是著名的不確定性原理，也是量子力學的基石理論。

要知道，我們巨集觀低速的世界基本上都是確定性的，而不存在所謂的不確定性的現象，更不要說類似於電子那種奇怪的運動方式了。

因此，這種奇葩的行為，也讓很多人不解。量子力學方面的宗師級科學家波爾，就曾就說過：

而同樣是在量子力學領域取得巨大成就的費曼，也曾說過：

你看，連物理學家們都對微觀世界感到困惑，這足以說明微觀世界對於我們世界觀的顛覆。

因此，我們才說，現代物理學的兩個支柱理論其實都是十分顛覆人三觀的，如果我們用巨集觀低速世界的視角去理解，是根本無法瞭解這些現象的。

重力是最令人費解的，是離越遠引力走書大還是離地球最近引力最大，接近地心處引力是無限大還是無限小。人只能馬馬虎虎，越想清楚就越不清楚

我老舅爺爺年輕的時候是教語文的先生，他生於1914年，今年2019年，他105歲，現在依然精神矍鑠，除了輕微的眼花和腰疼以外，吃住都能自理，還自己種的芸豆。他家五輩同堂，光孫子曾孫就八九個，個個都有大出息：有做工程的知名企業家、有重點大學的教授、有開全國連鎖餐廳的董事、有地產開發商、有劍橋博士生、有市裡的幹部等等。今年小玄孫女文科高考680多分。他在他們村鎮上很有名，因為他做了一輩子善事，德行很重，修橋補路、籌款救人等等。周邊很多人都受過他的恩惠，說他積了陰德，後人才能得福。周邊的鄰居、記者、親戚、養生的專家等等很多人去他家問他養生之道，生活習慣、平時吃什麼東西、喜歡喝什麼（甚至還從他家打水喝)、怎麼樣養生長壽等問題，他對這些人的問題都是八個字回答：“行善積德，多做善事”

自古以來，人類就試圖解釋存在於生活中甚至宇宙中的許多奇蹟，目前生活中的大多數事情都得到了科學的解釋，主要是因為人類非常幸運的有許多愛因斯坦和牛頓這樣的天才。但是，讓人震驚的是，一些最平凡的日常概念對科學家來說就像對一般的蹣跚學步的孩子一樣，一直都是一個謎，其中一個目前無法解釋的現象就是為什麼冰很滑。說冰是滑的就像說水是溼的一樣，這是當我們懂事的時候就知道的事情，人類作為一個物種，在知道火是熱的之前就應該知道冰是滑的，但是如果你問任何人為什麼冰是滑的，他們不會有比原始人更好的解釋。

冰的摩擦力小，使速滑運動員可以達到每小時五十多公里，花樣滑冰運動員可以在令人眼花繚亂的圓圈中旋轉。但在過去兩個世紀的大部分時間裡，科學家們一直在努力解釋為什麼冰是滑的。對於宇宙中的大多數物質來說，固相的密度大於液相，當一種物質冷卻到足以形成固體時，它的分子就會形成緊密的排列。但是冰是不同的，當溫度降到0攝氏度以下時，將水分子連線在一起的特殊氫鍵會在水分子結冰時產生額外的空間。固體冰實際上比液態水密度小，對科學家來說，這是一個線索，可以解釋為什麼冰這麼滑。

理論一，壓力使冰融化。這個想法來自於詹姆斯·湯普森，他在19世紀50年代計算出了描述冰的一個非常奇怪的性質——因為冰的密度比液態水小，所以在高壓下它的熔點會降低，所以當你踩在上面時，體重的壓力會導致冰的表層融化成水。人們很容易認為這就是溜冰鞋的工作原理，薄刃施加在冰面上的壓力使足夠多的水融化，從而減少摩擦快速滑行。但是要想讓冰融化到足以滑冰，除非是大象穿高跟鞋那麼大的壓力。所以這個理論的基本想法是正確的，但在數值上根本行不通。

理論二，摩擦生熱使冰融化。溜冰鞋的薄刃在冰面上的壓力無法解釋冰鞋為什麼能夠滑行。那麼摩擦力呢？溜冰鞋在冰面上的滑動產生足夠的熱量足以使冰融化。但這個理論並不能解釋為什麼冰一開始就異常滑，當你的腳一碰到冰面就容易滑倒，短時間不足以產生融化一層水所需的摩擦力。

理論三，冰的表面有一層液態水。在詹姆斯·湯普森解釋壓力會使冰融化的幾年前，物理學家法拉第發現了冰的另一個迷人的特性——它的表面有一層薄薄的液體層。他的實驗很簡單，普通人也可以在家裡做，在冰箱裡迅速將兩個冰塊放在一起，速度要非常快，以免把冰塊任何部分溫度超過熔點，幾小時後它們就粘在一起了。法拉第猜測，冰塊粘在一起是因為它們周圍有一層液體，當這些液體層相遇時，它們就會凍在一起，這種非常薄的液體層也使冰格外光滑。

但法拉第當時無法證明他的假設，當時也還沒有原子和分子科學知識來幫助其解釋。但是1987年，科學家通過x射線成像證實了這種準液體層的存在，它非常非常薄，厚度在1奈米和94奈米之間，比細菌小1000倍。最近，科學家們已經用極其靈敏的顯微鏡看到了液體表面。但水層理論也沒有多大意義，如果你把水灑在廚房地板上，地板會變得很滑，但還是沒有冰滑。

2018年，阿姆斯特丹大學科學家在《Journal of Chemical Physics》上發表了一篇論文，他們發現冰層表面並不是一層液態水，而是鬆散的水分子。冰有一個非常規則、整齊的晶體結構，晶體中的每個水分子都與另外三個水分子形成鍵，然而，冰表面上的水分子只與另外兩個相連。由於與晶體的結合很弱，這些冰表面的水分子就容易翻滾，像分子彈珠一樣，使人在它們的表面滑行。儘管在冰上打滑實際上是由這些水分子的滾動引起的，但這一層分子與液態水是不同的，事實上，這些分子在表面自由移動和擴散的方式使它們看起來更像二維的氣體。

看到這個問題就想起來一個：自行車在跑起來的時候，可以依靠兩個輪子保持平衡，停下來的時候就不行。這個問題應該如何解答？

1，什麼是浮力:

簡單來說就是物體在水中被託舉的力，我們的常見的游泳，浮船，水中樹葉，小孩玩的小船都是浮力的作用，並且浮力特別大，比較常用的是浮力和排水面積有關，浮力=水密度X重力加速度X排水面積=1000X10X排水體積。100kg的人排水0.1立方米就能浮起來，也是竹排能載人的原理。

其實這個問題是浮力使用公式和浮力本質問題。如下圖

其實浮力的本質是水越深，上面水分子的重力作用力就越大，加上水的流動性和力的作用是相互的，這樣的話像如圖四周的力相互平衡，浮力就是F上- F下，但是F上是由於水的重力擠壓來的，所以F上就是水的重力擠壓，這樣就容易理解:浮力=水密度X重力加速度X排水面積。

原來基本公式的是預設F下在水面，為0的狀態下，浮力=F上-F下=F上-0=排水的重力=水密度X重力加速度X排水體積但是橋墩明明是在水中的，按上面的基本公式你明明排開水了，就肯定有浮力的呀。。

橋墩是深深的埋在湖底的，橋墩四周力抵消了，橋墩底部就沒有水，這樣一來，浮力本質的水作用力就不存在了，F上=0，從而水深的話還有F下，水的力把橋墩往下壓了。

我們的老祖宗早就有說明了，只是我們愚蠢，還不能明白其中陰陽的道理而已。。。

《黃帝內經》曰：寒極生熱，熱極生寒。

就是說我們身體寒冷到極限的時候，就會由寒而轉變為生熱；身體發熱到極限的熱度後就會由熱而生寒冷。

所以為什麼有些人最後裸體而凍死？

就是因為冬天雪地上的極寒天氣下，人的身體會感覺非常寒冷的，身體在寒冷到極限的話，就會轉化為發熱，所以人的身體感覺熱，在最後死亡的時候感覺熱了，就把衣服脫掉，最後而死亡。

為什麼有些人最後還是裹住衣服而凍死？

因為他還沒有到極寒的時候就死了，根本還沒有到極寒生熱的時候。所以衣服依然還在身上，而凍死。

那是因為你不會使用合適的科學解釋而已,正如你若動用初中數學又如何解釋航天飛船可以上天的事?所以地球上就有了非常多的很容易用合適的科學知識就能解釋得一清二楚的事卻被各種專家活活扯成了"連科學也解釋不了"了,全是因為當事人腦子不好使而亂用並不合適的科學知識去瞎解釋當然一定解不了而已.

這種現象叫做反常脫衣現象，不少被活活凍死的人會表現出同樣的行為。

很多人對此感到不可思議，但是對此科學是能夠解釋的。

但是，如果持續得不到熱量補充，大腦也可能會出現意識不清的情況，一旦它陷入迷離，作為中央神經系統的總指揮，它對身體的控制也開始失靈。

此時，原來向主要器官擊中的血液，此時重新開始注入到表皮的血管中。血液帶來的大量熱量讓面板“熱”了起來。而此時人的條件反射就是“太熱了，我要脫衣服！”

儘管有合理的科學解釋，但當您看到躺在地上被凍死，卻又赤身裸體的人的時候，都不敢相信自己的眼睛：這不是真的吧?