写给民间科学爱好者
看到版务发了一篇很好的文章，不过是用pdf格式转载的。我个人一般不太喜欢点开看（机器太慢），所以在这里越俎代庖，权且添足，把文章的内容用文字贴一下。
不包含原文件中的图片，有兴趣请看版务的发文附件。公式做了一点乱码的修正。
写给民间科学爱好者
李统藏
美国德克萨斯大学（奥斯汀）物理系
(2005 年10 月26 日)
摘要：针对民间科学爱好者探索科学真知的热情，简要介绍了亚里斯多德，牛顿和爱因
斯坦等人的研究方法。指出调查学习已有相关知识是自主创新的第一步；写作时不应重新
命名已有名称的事物；新的宇宙理论或对相对论的批判应有数学公式，计算结果须符合已
有实验。文中还给出六道有关物质结构和相对论的习题，以便科学爱好者自我评估。
3 年前，在中国科技大学校园里有人宣传他对热力学第二定律的研究，那是我第一次接
触民间科学爱好者。这位科学爱好者探索科学真知的热情深深感动了大家，但他对已有相
关知识的漠视让人震惊。最近又读了不少民间科学爱好者的论文，发现有些人智慧超群，
敢于质疑和创新，却由于基础知识不够，致使其研究仍停留在中世纪的水平，让人惋惜。
虽为民间科学爱好者，在创造新理论、发明新事物时，也需要尽量避开科研误区，以免浪
费时间和精力。因此笔者作此文，与广大科学爱好者探讨更有效的科学探索方法。
一、亚里斯多德、牛顿和爱因斯坦简介
很多民间科学爱好者热切希望能有自己原创的理论，或推翻已有理论，成为著名科学
家。那么，历史上的著名科学家如何研究呢？人们为何接受他们的理论？
亚里斯多德是人类几千年来最伟大的科学家之一，是哲学、物理学、生物学、心理学等
多个学科的鼻祖，可以说整个人类的理性思维、科学发展，无不受他影响。公元前384 年，
亚里斯多德出生于一个富裕家庭，父亲是马其顿国王的御医。他从小受到良好的教育，17
岁时进入著名的柏拉图学园学习，后来成为亚历山大大帝的老师。亚里斯多德搜集了很多生
物学资料，并对许多动植物作了令人惊叹的观察记录。同时，亚历山大大帝在四处征战途中，
送了很多动植物样品给亚里斯多德。现在不少动物以亚里斯多德为种名，就是因为他在二千
多年前就已经作了深入的观察和详细的纪录。正是由于得天独厚的条件，对当时已有知识的
了解，对事物的仔细观察和勤于思考，亚里斯多德才有如此巨大的成就。
牛顿1642 年出生于英国，是举世闻名的物理学家、天文学家和数学家。他小时候就喜
欢做机械玩具，读中学时受到了化学实验的熏陶。1661 年牛顿进入剑桥大学，广泛学习了
很多自古流传的名著。在此期间，牛顿掌握了算术、三角，学习了欧几里得的《几何原理》，
读了开普勒的《光学》，笛卡儿的《几何学》和《哲学原理》，伽利略的《关于托勒密和哥白
尼两大世界体系的对话》等等。这为牛顿的研究打下了扎实基础。可以说牛顿的科学成就，
除了他的智慧，更是和广泛深入学习，掌握了当时最新的科学成果知识分不开的。任何研究
都要基于前人的工作。著名的牛顿三定律就是基于伽利略等人的实验结果，万有引力公式需
要用到开普勒的实验定律来推导。从牛顿开始，物理学成为可以定量计算的精确科学楷模。
利用牛顿力学，人们可以精确计算行星轨道，计算建筑材料的受力。由于他的计算结果与当
时的地面实验和天文观测精确吻合，牛顿获得了巨大威望！
1879 年，爱因斯坦出生于德国[1]。爱因斯坦小时候喜欢雕刻。12 岁时，便读完了欧几
里得的《几何原理》，自己动手推导了很多公式。经他人指导，他还读完了长达12 卷的《自
然科学通俗读本》，对动物学、植物学、天文学、地理学有了基本了解。书中有对像光速这
样的自然现象的分析。通过阅读，了解这种自然现象对他创立相对论有奠基意义。大学期间，
爱因斯坦阅读了德国著名物理学家基尔霍夫、赫兹等人的著作，钻研了麦克斯韦的电磁理论
和马赫的力学，并经常去理论物理学教授的家中请教。另外，大部分时间他都在实验室做实
验，迷恋于直接观察和测量，曾自己做实验寻找以太的存在。1902 年进入伯尔尼专利局工
作后，爱因斯坦广泛关注物理学界的前沿动态，在许多问题上深入思考，并形成了自己的见
解。1905 年，爱因斯坦发表了6 篇论文，同时在3 个领域内作出了4 个具有划时代意义的
贡献。他写了3 篇关于液体中悬浮粒子运动（布朗运动）的论文，3 年后由佩兰的实验所证
实。佩兰因此得了诺贝尔奖。爱因斯坦提出了光量子假说，解释了光电效应，因此获得诺贝
尔奖。他还写了《论动体的电动力学》，完整的提出了狭义相对论。根据狭义相对论，他推
导出质量和能量的相当性： `E=mc^2` . 这个公式被原子核物理和粒子物理的实验广泛证实，
是核能利用最重要的理论基础。几年后爱因斯坦还提出了广义相对论。广义相对论的很多计
算结果已被实验证实，开创了宇宙学研究的新纪元。
一个好的科学理论，最重要在于能指导人们的生活实践。评判一个科学理论，我们不仅
要知道这个理论的内容，更要知道在这个理论指导下，我们得到了什么。1945 年美国原子
弹的爆炸把许多科学家对相对论的疑团和犹豫一扫而光！大家这么尊敬爱因斯坦，就是因为
根据他的理论，人们做到了很多以前无法做到的事！如果相对论完全错误，请问你如何解释
原子弹的存在以及航天事业的发展呢？
二、要自主创新，首先要了解已有的相关知识
从亚里斯多德、牛顿和爱因斯坦的成长过程和研究经历中，我们不难发现，这些著名
科学家对当时已有的科学成果都有全面而深入的了解。广大民间科学爱好者要想自主创新，
也要了解现有的相关知识。不知道已有的科学知识，研究就会像瞎子摸象，只知自己的理论
和某个现象吻合，却不知违背了其他实验；偶尔得到一个正确结论，就以为有了天大发现，
却不知在几百年前就有相同结论。因此调查学习已有的相关知识是自主创新的第一步。
了解已有的相关知识，才能避免给已有名称的事物重新命名。不重新命名已有名称的
事物，首先是为了尊重别人的研究成果。只有首次发现某个物体的人才有资格给这个物体命
名。如果你不尊重别人的研究成果，就很难指望别人会尊重你的研究。不重新命名已有名称
的事物，更是为了便于交流。如果一个物体，每个人都给它取不同的名字。那么交流时，谁
都不知道对方在说什么。所以为了方便交流，也为了别人能理解你的研究成果，论文中不能
重新命名已有名称的事物。要避免重新命名已有名称的事物，就得了解相关知识。当你有一
个“新发现”时，首先要广泛调查已有的相关知识，确认别人是否已经研究过！
从牛顿开始，物理学成为可以定量计算的精确科学，它的定律基本用数学公式表示，
可以给出与实验吻合的计算结果。精确计算更是现代物理学理论的精髓。比如根据量子电动
力学，理论计算出电子磁矩为1.00115965246 个单位（这个数称为狄拉克数），而精密实验
测得电子磁矩为 1.00115965221 个单位。理论值和实验值只相差四十亿分之一！
如果你要创立新宇宙理论或批判相对论的批判，那么应有数学公式，计算结果须符合
已有实验。新的宇宙理论至少要能计算行星轨道，能计算如何发射飞船到月球等等，否则你
的新理论还不如300 多年前创立的牛顿力学有效。
单纯从逻辑上研究宇宙只能算是哲学思辩，而不是现代科学。单纯从逻辑上批判现代
科学理论也是软弱无力的，因为现代科学理论不仅有实验基础，而且在应用过程中取得了良
好效果。比如热力学第二定律和相对论中的光速不变原理，都是实验定律。在有新的实验证
明它们在某种条件下不成立之前，单纯在哲学上对它们的批判是无效的。
因此民间科学爱好者要想研究宇宙和相对论，就要了解现有的相关知识；提出的新理
论要有数学公式，得到的计算结果不能违背已有实验，并要能预测新实验的结果。
三、六道关于物质结构和相对论的习题
专业科学工作者在学习过程中做过很多计算题，通过考试来检查对知识的掌握程度。民
间科学爱好者由于条件限制，很少做过习题，也没经过考试，因此不知道自己的水平。为便
于大家评估自己对已有知识的了解，特编辑以下六题。这些题目涉及的内容都是能在实验中
直接得到证实的。如果不会做这六道题，不用气馁，但要通过找资料学习掌握它们。会做这
些题目前，请不要提新的宇宙构成理论，因为你提的理论很可能别人早就提过了，只是你不
知道；也不要批判相对论，因为你对相对论还不了解，批判是无力的。
有关物质结构三题：
题一：把10 克氢气和10 克氧气混合后充分燃烧，请问得到多少克水？
这是中学化学的内容，很多中学生知道如何做实验验证。所以创造你的理论前，要会
算这个，以免你的理论与此矛盾而被人笑话。
题二：氧-15 是一种半衰期为2 分钟的放射线同位素，请问需要多少时间使99.9％的氧-15
原子核发生衰变？[2]
这是高中物理的内容。该题的计算结果是氧-15 的医学应用基础。氧-15 在医学中有广
泛应用，它标示的水、二氧化碳可用于脑部血流测量、心肌耗氧的定量分析等，标示的氧气
也应用于检测肿瘤的坏死。
题三：一个电子处在方向向上，强度为1 特斯拉的匀强磁场中，请问电子自旋向上和自旋
向下两种状态的能量差值是多少？[3]
自旋是粒子的基本属性，也是现代物理学的基本概念。目前计算机硬盘的磁头就是利
用探测电子自旋来读取数据。如果你不会做这道题，就不要试图建立新的物质结构理论了。
有关相对论三题[4]：
题四：根据相对论的质能关系式，请问如果核反应中质量亏损1 千克，则释放出多少能量？
相对论的质能关系式在原子核和粒子物理中被大量实
验很好地证实，它是原子能利用的理论基础。如果你认
为相对论错误，就需要解释为什么现在会有原子弹和核
电站。
（左图为1945 年美国在长崎投下核武器，爆炸后引起高达１８公里的蘑菇云）
题五：一颗绕地球以3 千米/秒的速度在圆轨道上运行的卫星，从正上方往地面接收站发射
一个频率为`5 \times10^{14} Hz` 的激光信号，请问由于相对论效应，地面接收站收到的信号频率和卫
星发射的频率`5 \times 10^{14} Hz`相差多少？
在垂直于光的运动方向上，观察到的辐射频率小于静
止光源的辐射频率。这称为横向多普勒效应，它是相对论
时间延缓效应的证据之一。横向多普勒效应为Ives-Stilwell
实验所证实，对宇航技术和全球卫星定位系统有举足轻重
的作用。如果你认为相对论是错的，就需要解释为什么根据现有理论，人类成功进行了载人
飞行，成功使全球定位系统精确到米。
（左图为中国神舟六号飞船航天员费俊龙出舱）
题六：如果一个电子以0.99 C （C 为真空中光速）的速度作半径为20 米的圆周运动，请
问电子的辐射功率是多少？
这个问题的结果对电子加速器有重要意义。如果你认为
相对论是错的，就必须解释为什么我国科学家以相对论
为理论基础，成功创建了合肥国家同步辐射实验室，可提供从真空紫外线到硬X 波段的同
步辐射光。
（右图为合肥国家同步辐射实验室）
四、结论
民间科学爱好者要想自主创新，首先要了解已有的科学知识，知道什么东西别人已经研
究过，提出的物理理论或对相对论的批判应有数学公式，并能给出符合实验的计算结果。会
做本文中的六道题前，请先不要创造新的宇宙构成理论或批判相对论。如果你做出上面六道
题后，仍然觉得你创造的新宇宙理论或对相对论的批判很有意义，欢迎发电子邮件来交流
（[email=litongcang@yahoo.com]litongcang@yahoo.com[/email]）。邮件开头请给出这六道题的答案。
感谢浙江大学李如意的建议和对本文的校正。
[1] 郑永令，贾起民。《力学》，上海，复旦大学出版社，1990
[2] 徐克尊，陈宏芳，周子舫。《近代物理学》，北京，高等教育出版社，1993
[3] 曾谨言，《量子力学》，北京，科学出版社，2000
[4] 郭硕鸿，《电动力学》，北京，高等教育出版社，1997
[[i] 本帖最后由 bearcat 于 2007-12-8 03:31 编辑 [/i]] 恩，我帖子里上传的就是这篇文章，多谢转载过来，这个看来有必要置顶一下 顶！::070821_09.jpg:: 太长了 很好的文章，我见过很多MK连微积分都没弄懂就要挑战相对论了 ::070821_01.jpg:: 不错啊,学习!::42:: ::42:: ::42:: [3] 曾谨言，《量子力学》，北京，科学出版社，2000
这本介绍给民科有点难过头了，因该介绍个量子力学引论，量子物理学什么的。 ::070821_21.jpg:: ::070821_21.jpg:: 这需要的是做人的态度
应该脚踏实地
自省 自勉 自励 ::070821_01.jpg:: ::070821_01.jpg:: ::070821_09.jpg:: 顶顶～值得学习啊～收藏了！ 好贴.......................有力...........................民科真是的. ::070821_06.jpg:: 楼主的帖子在下不敢恭维
你说想质疑以有必须要有大量详尽的数学和实践证据，这就不对，真正的知识都是先质疑再找证据，而不是先找证据再质疑，民间科学哪里来的优越条件去搞科研？搞科研是要花钱的，等民间的科研完善了再推翻已有证据？那国家花在科研上的经费是干什么的？
楼主说的有的人质疑已有的理论，听语气好象是这些民间爱好者瞎胡闹，我敢断定楼主根本没听明白那个中国科技大学的人质疑的是什么（人家一点证据也没有凭啥质疑你），真理可不是少数服从多数的东西
已有理论为什么会遭质疑，肯定有的地方没说明白，或者原本就是猜测（只不过那是名人的猜测，大家都维护），总之遭到了质疑，那肯定是有糟质疑的地方
比如我上哲学课时候就质疑过唯物主义，哲学课本自始至终都在讲物质和精神，把物质说的非常详细，但整本教材却连“精神”的定义都没给下，连特别介绍都没有，而且书店的教材都没有“精神”的定义，你说这哲学课还怎么听，估计老师自己讲的是什么都不知道，扯远了扯到哲学去了，回来。
这里谈的是科学，科学应该在讨论甚至是争论的环境下发展，可以这么说：民间的质疑对已有的理论是有益的，已有的理论也应该看一下别人质疑的是什么，没有人质疑，那科学就别往前发展了，特别说明：科学不是一个人玩的，要多个人讨论才行。除非能找到第二个爱因斯坦 还有一点要更正：真正的民间科研爱好者的目标不是要当科学家，他们只想把自己的观点传递出去，他们感兴趣的是科学，不是科学家
他们之所以和旧理论争论，也是怕旧理论误导了世人。真正的科学爱好者是没有功利性的 质疑是件好事情，不管质疑的有没有道理，都不应该贬低这种行为，
中国为什么科技落后？不是中国人脑袋有缺陷，而是全民整体科学素质低，真正的“科技牛人”都牛不起来，因为他旁边都是“文盲”，想找个人讨论都找不着，就算他是第二个爱因斯坦也给埋没了，没有科研的环境。如果有一天大街上的人真都讨论起科技，那中国马上就强大起来 [quote]原帖由 [i]511103023[/i] 于 2008-3-15 17:44 发表 [url=http://www.astronomy.com.cn/bbs/redirect.php?goto=findpost&pid=910892&ptid=83930][img]http://www.astronomy.com.cn/bbs/images/common/back.gif[/img][/url]
质疑是件好事情，不管质疑的有没有道理，都不应该贬低这种行为，
中国为什么科技落后？不是中国人脑袋有缺陷，而是全民整体科学素质低，真正的“科技牛人”都牛不起来，因为他旁边都是“文盲”，想找个人讨论都找不着，就算他是第二个 ... [/quote]
更可能发生的事情是，第二个爱因斯坦还没影，全民都被忽悠去“水变油”了。
置疑只是认识的一个环节，不能为了置疑而置疑。人类并没有无限的时间和资源使用排除法认识世界。
[[i] 本帖最后由 孔方 于 2008-3-15 18:13 编辑 [/i]] [quote]原帖由 [i]孔方[/i] 于 2008-3-15 18:11 发表 [url=http://www.astronomy.com.cn/bbs/redirect.php?goto=findpost&pid=910901&ptid=83930][img]http://www.astronomy.com.cn/bbs/images/common/back.gif[/img][/url]
更可能发生的事情是，第二个爱因斯坦还没影，全民都被忽悠去“水变油”了。
置疑只是认识的一个环节，不能为了置疑而置疑。人类并没有无限的时间和资源使用排除法认识世界。 ... [/quote]
科学爱好者，没有人为了质疑而质疑，那些人不是为了出名，更不可能存心去忽悠别人，他们之所以去质疑旧理论，那是因为他们心里是这么想的“这个旧理论明明错的可能性很大，可这些人还都在维护这个理论，有新的可能正确的理论他们都不去想，万一他们真错了呢，那不是太让人看了不舒服”，他们抱的就是这个心态去质疑
这个论坛是百度搜索出的第一个天文论坛，点击量和拜访量都非常大，大多数都是天文爱好者和科学爱好者，那么这个论坛就应该有一个给大家都学习知识的机会，也应该给大家一个讨论的机会，大家都是来学习的，如果说错了，可以由内行说服改正，就象个课堂一样可以允许学生说出自己的想法，也应该开讨论课一样。 我还有一点疑问：做为一个科学网站的老板，员工，管理员，板主等等都应该是个知识非常渊博的人，不求是顶级科学家之类，但至少应该是学问中上等的人，科学网站的管理者当然要是科学人，
如果管理者不是高人，连我们提出的科学常识问题都解答不出，那我想这个论坛应该关门了，
如果真是科学爱好者，商业意识千万不要太强，“商业意识强过科学意识”是科学界的悲哀 值得收藏::070821_09.jpg:: 凑个热闹,将以前相关的帖子引过来:
之1:
[url=http://www.astronomy.com.cn/bbs/viewthread.php?tid=57206]http://www.astronomy.com.cn/bbs/viewthread.php?tid=57206[/url]
之2:
[url=http://www.astronomy.com.cn/bbs/thread-68156-1-1.html]http://www.astronomy.com.cn/bbs/thread-68156-1-1.html[/url]
在这两个帖子中都有发言,不重复了.
[[i] 本帖最后由 benlinliu 于 2008-3-23 20:04 编辑 [/i]] ::070821_14.jpg:: 好，不错，不过我也给天文爱好者推荐一个关于天文知识的网站，很不错的。 [url]http://www.2ketang.com[/url] 不管是民间的还很还是怎么的，我想都应该对他们的工作表示尊重。只要不是恶意的。
黑猫白猫
黑猫白猫抓住老鼠才是有用的猫!猫!猫! 本家加民科同行,用我能够看明白语言秀秀你捉到的老鼠.[[i] 本帖最后由 benlinliu 于 2008-5-22 21:11 编辑 [/i]] 来学习咯！呵呵！::070821_04.jpg:: ::070821_10.jpg:: yct53.gif
我咋发贴啊？我咋发贴啊？
我咋发贴啊？我咋发贴啊？我咋发贴啊？我咋发贴啊？ [quote]原帖由 [i]511103023[/i] 于 2008-3-15 17:44 发表 [url=http://www.astronomy.com.cn/bbs/redirect.php?goto=findpost&pid=910892&ptid=83930][img]http://www.astronomy.com.cn/bbs/images/common/back.gif[/img][/url]质疑是件好事情，不管质疑的有没有道理，都不应该贬低这种行为，
中国为什么科技落后？不是中国人脑袋有缺陷，而是全民整体科学素质低，真正的“科技牛人”都牛不起来，因为他旁边都是“文盲”，想找个人讨论都找不着，就算他是第二个 ... [/quote]
说得对及了，质疑有何错，没有质疑，哪来的进步？ 顶起::070821_08.jpg:: ::070821_08.jpg:: ::070821_08.jpg:: ::070821_08.jpg::
新人求助！！！！达人来帮个忙！
跪求各位达人教教小弟如何计算每天的日出日落时间？不胜感激！！！！！！！ 应该收藏::070821_01.jpg:: 质疑是不会让真理变成谬论的，相反是谬论在质疑中被否定后才有了真理。不要害怕质疑！反对将科学当成“神圣科学教”对待，更反对部分体制内科学工作者在有意无意中试图控制关于科学的话语权！ 关于楼主贴中”相对论“对错的问题我的以点小看法：相对论的对于错不是象文中的那种非对即错的论述，而是要更开点：是在某个前题下相对论可以解释某些现象的合理与否，可也有相对论解释不了或者说涵盖不了的问题，姑且说相对论也只是关于这个世界的某种论述的某个部分而已（一个角也许或更小）这就是科学是无止境的，你必须去不停的探索，你不能出了个爱因斯坦就解决所有的问题，他的理论就是我们100年1000年10000年以后的理论根基。绝不可能是这样子的 (仅以质能方程为例) Ｅ＝mC2 中的Ｃ本身就是个特例即１倍光速（真空中的理想状态下的）假定C是10倍光速，100倍10000倍光速又会怎么样呢？恐怕老天都不知道。有点语不达意，见谅仅以
[[i] 本帖最后由 j_we 于 2008-7-28 20:05 编辑 [/i]] 好贴,学习,谢谢 其实楼主说的意思主要应该是强调部分民间科学爱好者遇到问题需谨慎~~不能盲目的去发表自己的见解~~~就像楼主说的有些人发表的都是前人早研究出来的理论~~搞科学的人应该时刻怀着自信但同时也应该自省的态度去做事情·~ 学习了！！！不错！ 做为新人，受教了！ 民科是鱼龙混杂的，鱼多龙少。 [quote]原帖由 [i]511103023[/i] 于 2008-3-15 17:29 发表 [url=http://www.astronomy.com.cn/bbs/redirect.php?goto=findpost&pid=910888&ptid=83930][img]http://www.astronomy.com.cn/bbs/images/common/back.gif[/img][/url]
楼主的帖子在下不敢恭维
你说想质疑以有必须要有大量详尽的数学和实践证据，这就不对，真正的知识都是先质疑再找证据，而不是先找证据再质疑，民间科学哪里来的优越条件去搞科研？搞科研是要花钱的，等民间的科研完善了再推翻已 ... [/quote]
LZ 的意思是说科学是可以挑战的, 但没有一定的知识的话不要瞎质疑. 就文章本身来说写的很好! 年轻人不要那么大的火气~ [quote]原帖由 [i]511103023[/i] 于 2008-3-15 17:33 发表 [url=http://www.astronomy.com.cn/bbs/redirect.php?goto=findpost&pid=910889&ptid=83930][img]http://www.astronomy.com.cn/bbs/images/common/back.gif[/img][/url]
还有一点要更正：真正的民间科研爱好者的目标不是要当科学家，他们只想把自己的观点传递出去，他们感兴趣的是科学，不是科学家
他们之所以和旧理论争论，也是怕旧理论误导了世人。真正的科学爱好者是没有功利性的 ... [/quote]
没有基础的瞎质疑是盲目的, 错误的, 也更是无知的一种体现!
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