假如牛頓穿越到現在，他能看懂相對論和量子力學嗎？

引言：著名物理學家牛頓，他曾經提出了很多先進的物理學理論。現在有些人覺得學習這些理論很簡單，便開始質疑牛頓的偉大，殊不知牛頓的偉大不在於理論的高深，而在於他的開創性。想像一下，牛頓穿越到了現在，他能看得懂相對論和量子力學嗎？

牛頓提出的物理學定理為人類探索宇宙做出了巨大的貢獻。因為牛頓發現的物理理論，人們可以更加全面地認識地球上發生的一些現象，比如因為有了地心引力，人們才能夠在地球直立行走，而不會像在太空中那樣，人們只能懸浮在空中前行。在初高中時期，大家都已經學習了著名的牛頓三大定律，那牛頓三大定律指的是什麼？

牛頓第一定律：任何物體都保持靜止或勻速直線運動的狀態，直到受到其他作用力迫使它改變這種狀態為止。牛頓第二定律：物體在受到合外力的作用會產生加速度，加速度的方向和合外力的方向相同，加速度的大小正比於合外力的大小，與物體的慣性質量成反比。牛頓第三定律：兩個物體之間的作用力和反作用力，在同一條直線上，大小相等，方向相反。

有些人會覺得這三大定律原來這麼簡單，甚至覺得牛頓並沒有傳言中那麼厲害。這種想法完全是片面的，因為他們並沒有站在牛頓那個時代背景去思考牛頓的偉大。在牛頓發明很多物理學定律之前，物理學是一片空白的，牛頓就是在這種完全沒有任何理論指引的情況下，發現了三大定律。牛頓的偉大不在於發現了多麼高深莫測的理論，而在於他開創了一個嶄新的理論天堂。

在物理課上，我們曾經都學過證明天體軌跡是圓錐曲線的知識點。這個看似簡單易懂的證明過程，其實證明的理論依據卻是很高深的。這個證明過程融合了力學定律、萬有引力定律和微積分三理論。將這三個看似不相關的理論結合到一起，然後解決一個難題，這便是牛頓的厲害之處。

倘若牛頓能夠穿越到現代，獲取最高級別的博士學位對於他來說會是一件很簡單的事情，甚至牛頓會成為一名著名的院士，並且可能還會獲得諾貝爾物理學獎。那假想一下，牛頓考取博士學位的時候，需要重新認識哪些理論知識呢？

首先，牛頓得學習量子力學和相對論等理論知識。相對論的基本假設是相對性原理，即物理定律與參照系的選擇無關。量子力學的基本原理包括量子態的概念，運動方程、理論概念和觀測物理量之間的對應規則和物理原理。

關於相對論，它的核心就是光速是會發生變化的，這個和牛頓之前堅持光速不變的觀點相反，因此牛頓需要放棄他之前相信的以太學說。當牛頓學習了麥克斯韋提出的電磁理論和邁克耳遜莫雷實驗，牛頓一定會被這些理論和實驗所折服，然後他會重新接受相對的時空觀念。

關於數學，牛頓會更容易上手。因為牛頓只需要使用洛倫茲變換而不是伽利略變換，就能夠推出狹義相對論的公式。關於量子力學，牛頓之前發明的理論只適用於速度為光速0-10% 的情況，如果牛頓想要研究其他情況，則需要進一步學習量子力學。

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