几个月前,我发表过一篇文章——《相对性量子宇宙假说》,今天我想分几个篇幅对文章内容及理论基础进行诠释,有疏漏之处请指正。
本篇试图以东西方哲学视角,通过简单数学公式,探讨经典物理学、相对论和量子论在宇宙学中的部分表述,以及提供一项不同的研究思路。请各位看官在批评我的同时,拿出数学上的指点与修正意见,本人不胜感激。
第一节 探索之路
首先我们回顾一下西方科学发展、特别是物理学发展的重要节点(遗漏之处请补充):
1、 德谟克利特:万物的本源是原子和虚空(约公元前430年提出)。
2、 亚里士多德:逻辑学、形而上学、自然哲学等(约公元前350年)。
3、 欧几里得:《几何原本》欧式几何集大成者(约公元前300年)。
4、 阿基米德:数学家、物理学家、静态力学和流体静力学的奠基人(约公元前220年)。
5、 托勒密:《天文学大成》地心说集大成者(约公元150年)。
6、 哥白尼:《试论天体运行的假设》日心说的提出(1515年)。
7、 开普勒:行星运动三定律(1597年),科学史上的天空立法者。
8、 伽利略:《关于两门新科学的谈话和数学证明》(1634年),经典力学鼻祖、实验科学开端与实践者。
9、 牛顿:《自然哲学的数学原理》(1687年),牛顿三定律,经典物理学最重要的奠基人,虽然理论来源有所争议,但其重要性是科学史上毫无争议的第一位。
10、 欧拉:史上最伟大的数学家,没有之一。(1707年~1783年)
11、 高斯:数学王子,非欧几何的奠基人。(1777年~1855年)
12、 法拉第:电磁感应学说,电学之父。(1791年~1867年)
13、 黎曼:《关于几何学基础的假设》(1831年),非欧几何的最重要的发展者。
14、 克劳修斯:热力学第二定律与熵(1850年);玻尔兹曼与统计物理学(1872年)。
15、 麦克斯韦:《电磁学通论》,“麦克斯韦方程组”(1865年)被认为是继牛顿之后最重要的物理学成就之一,个人认为其重要性在科学史上可排第三位。
16、 洛伦兹:洛伦兹力公式(1895年),经典物理学与现代物理学之间的桥梁。
17、 普朗克:量子假说(1900年),量子论先驱。
18、 爱因斯坦:光电效应(1905年)、狭义相对论(1905年)、广义相对论(1915年),爱因斯坦无疑是现代物理学最重要的标志性人物,其重要性在科学史上可排第二位。
19、 波尔:《论原子构造和分子构造》(1913年),哥本哈根学派创始人。
20、 德布罗意:物质波理论(1923年),量子力学的奠基人之一。
21、 泡利:泡利不相容原理(1925年),哥本哈根学派成员。
22、 薛定谔:薛定谔波动方程(1926年),平行宇宙、多宇宙论的理论来源。
23、 海森堡:不确定性原理(1927年),哥本哈根学派成员。
24、 狄拉克:狄拉克方程(1928年),反物质研究的开端,哥本哈根学派成员。
25、 哈勃:哈勃定律(1929年),宇宙膨胀理论的开端。
26、 钱德拉塞卡:钱德拉塞卡极限(1930年)。
27、 量子纠缠(1935年),爱因斯坦反对量子论的反面教材(事实证明爱因斯坦的错误)。
28、 杨振宁:杨-米尔斯规范场理论(1954年),宇称不守恒定律(1956年与李政道合作,吴健雄提供实验支持),这是唯一全部由华裔科学家参与的现代物理学理论。
29、 微波背景辐射被发现(1965年),爱因斯坦“宇宙常数”和稳态宇宙论死亡,宇宙膨胀成为现代宇宙学唯一解释,“暗能量”与“暗物质”理论依据初现雏形。
30、 电弱统一理论(1968年),现代物理学大一统理论的曙光。
31、 超弦-M理论(1968年-1990),现代物理学大一统理论的尝试,至今尚无定论。
32、 粒子物理学标准模型(1970年),亚原子粒子标准图表。
33、 霍金:黑洞-灰洞(1973年-2014年)理论的研究,继爱因斯坦之后最伟大的理论物理学家,几乎独立完成一个领域的研究工作。
34、 希格斯玻色子被发现(2013年),上帝粒子,基本完成标准模型拼图。
35、 寻找暗能量、暗物质(20世纪末至今),本世纪初理论物理学最大悬案。
36、 量子物理学的未来:量子卫星、量子通信、量子计算机等,中国科学家将引领时代,开拓物理学未来发展方向。万岁!中国科学家!
以上是西方科学哲学的基本路线图,当然这里面不包括物理学以外的其他学科,我们可以从里面发现两个细节:第一,从公元一世纪基督教在西方广为传播到哥白尼提出“日心说”的1300多年里,西方被称为“黑暗时代”;第二,开端于十四世纪的“文艺复兴”运动直接导致了各学术领域思想大爆发,提出诸多如“日心说”这样的学术研究,虽然很多湮灭于历史,但是留存下来的足以彪炳千秋。
中国也有“文艺复兴”——两千多年前的先秦诸子时代。这两种复兴运动的共同点都是从挖掘历史开始,西方人发现了雅典的知识宝库,中国人汲取了易(连山、归藏、周易)经(山海经)的精神营养。这两种不同形式的继承直接导致了现代科学必须出自于西方,而文明只能存在于中国。这里插一句,我从来不认为西方是文明国家,正如我从来不认为先秦以后的中国是封建社会一样。他们只是宗教民族国家,这也是为什么他们把侵略和零和当作天经地义的原因。
言归正传,科学发展到今天,特别是量子力学的发展,我们惊讶地发现:科学发现了上帝!那些只可能在最荒诞的梦中出现的场景一一出现在眼前:你有可能杀死自己的祖先(时间旅行)、你会比你兄弟更年轻(双生子佯谬)、另一个宇宙中还有一个自己(平行宇宙)、挥挥手也许毁灭一个星系(蝴蝶效应)、看一眼决定世界的存在(薛定谔猫)、一段代码或意识可以创造一个宇宙等等。
正因如此,很多人期望从宗教或非西方科学中探索终极之路。个人认为,从宗教中很难寻找令人信服的证据,除了精神上的。而非西方科学,比如中国哲学,多少能给予一点惊喜,举个例子:中医绝对不符合西方科学,但是在某些应用领域绝对正确。这给我们一点启示,非西方科学并不代表完全不正确。
中华文明向来兼容并蓄、海纳百川,习惯从整体上看待问题。西方科学家可能从来也不会考虑两个相隔亿万光年的粒子之间的量子纠缠,代表一个整体中的不同表现形式,而并不需要超光速协调;同样也不会考虑不管你怎么看猫,你们都是整体的一部分,除非宇宙中只剩下你和猫,你才能决定猫的生死。我们和宇宙天生就是一个整体,相对性原理和量子论也必须是一个整体。
好了,我们终于回归主题。从下一节开始,我们将探讨一些由东西方哲学思想启迪出来的现代物理学思考。在开始下一节之前,我想请大家思考一个问题:我们这个宇宙从诞生以来直至灭亡,无处不在的、从来没有改变、也永远不会改变的唯一公理是什么?这将是下一节我们探讨的主要问题。
不到之处,敬请批评,谢谢。
咪语小站2017年12月