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中、远距离上的一些物理学问题 ("杨学"第七篇) 精选

已有 9589 次阅读 2016-6-23 07:16 |个人分类:拾穗记|系统分类:观点评述|关键词:杨振宁,物理学,物理学问题| 杨振宁, 物理学, 物理学问题

一,杨振宁对自然界结构看法的分类:“近中远”三观

1986年杨振宁在中国科技大学研究生院和师生座谈时,提出了物理学家对自然界结构理解,必须由近及中、由中到远,其中他还给出了近距离细观的具体例子,例如海森伯和薛定谔研究原子光谱。

2005年,杨先生进一步提到他的“近中远”三观分类法。明确地说:远距离眼光的英文是distant perception。在创造相对论时,洛伦兹和彭加勒之所以失败,在于洛仅仅有近距离的眼光,而彭只有远距离的眼光。爱因斯坦与二者不同,他有“自由的眼光”,英文是free perception, 定义为“能够同时近观和远看同一课题”。(曙光集,p.380)

1986年杨先生的原话如下。

问:爱因斯坦认为他自己受休谟和马赫哲学的影响很深。

杨:我不同意他的看法。我认为他之所以成功,不是这个原因,而是由于他的第二种哲学。

研究物理学好像看一幅很大的画。整个自然界的结构好比这幅画。看这一幅画可以有好几种看法。适当的时候应当把几种看法结合起来。一是必须在近距离仔细研究,因为这幅画画得很仔细,每一个部分不一样,因此你必须用放大镜仔细研究它的细部。一是你应当在远距离去看它。你可以看到你在近距离看不到的Pattern——一种大范围的规律。当然还有中距离的看法。物理学需近进、中、远三种看法。当然,如果你能一下子就看到了远距离所能看到的Pattern,这当然是大贡献。但是这种可能性很小,甚至不可能。所以必须从近距离开始。总之,知识的流向是由近到中、到远的,而不是反过来的。例如,量子力学建立以后,它对哲学有很大的影响,但是海森伯和薛定谔不是从哲学出发,而是从研究原子光谱出发建立了量子力学的。

--------参见:“谈谈物理学研究和教学—在中国科技大学研究生院的五次谈话(1986.5.27至6.12)”, 见《杨振宁文集 传记演讲随笔》(下)(华东师范大学出版社,1998))p.514

二,对杨先生“近中远”三观分类法的三点说明

第一,杨先生认为物理学对自然界提供了忠实的描述。所以,考察物理学研究本身,就是考察我们对自然界的理解。杨先生的这一理解代表了物理学界的普遍看法。

第二,杨先生对自然界结构看法的“近中远”三观分类法,用在两、三个不同的地方。这些地方有细微的差别。一方面他用在对哲学的理解:“一种是哲学家的哲学,还有一种是对物理问题长、中距离(甚至短距离)的看法。”一方面他认为对自然结构“必须在近距离仔细研究,你必须用放大镜仔细研究它的细部。”

我们关心的更多的是他对自然结构眼光的“近中远”三观分类法。

第三,杨先生的分类和弗里曼·戴森“鸟和青蛙”的分类不一样,但是有若干相通之处,例如,只有“鸟”才具有中远距离的眼光。不过差别也很明显,戴森所谓的“鸟”,更多地指代指能直接上手做事的具体工作,而非仅仅是一种看法。

三,物理学中、远距离看法举例

观测自然结构,可以清晰分辨出何为近距离的看法,但是难以确切区分距离上的中和远。下面的例子中,爱因斯坦和杨振宁比较偏中距离,而惠勒和潘建伟比较偏远距离。这是由于,前者基本上有一个大的框架,可以在一个框架内探索;而后者基本上这个框架都没有。

1,爱因斯坦:EPR佯谬

“爱因斯坦审视量子力学,依据的是他对客观世界根本规律的理解,或者说他的世界观。通过对爱因斯坦思想的研究和发展,使得量子力学清晰地排除了定域实在论的观念。爱因斯坦对量子力学的批评,为批评一个正统物理学理论提供了范本。而这一范本的意义,很可能还没有获得彻底的理解。”

参考:科学网爱因斯坦攻击量子力学所凭何据? 或者《科技导报》 201421,

2,杨振宁:对称性支配相互作用

“‘通过理论和实验的发展,今天我们已经认识到:对称性、李群和规范场不变性在确定物质世界的基本作用力中发挥了至关重要的作用。我将之称为对称支配相互作用基本原理。’对称支配相互作用的观点,是杨振宁对外尔言论的概括。外尔发现规范场不变性与物质守恒定律有密切关系。但他只能走这一步,不能走得太远,因为他只知道可交换为阿贝尔域的规范场不变性。借助于非阿贝尔规范场产生的非平凡李代数,场之间形成的相互作用变得独特,因此,对称性支配相互作用。这是杨振宁对物理学的伟大贡献。这是一只鸟的贡献,它高高地飞翔在诸多小问题构成的热带雨林之上,我们中的绝大多数在这些小问题耗尽了一生的时光。”

参考:弗里曼·戴森,“鸟和青蛙”

3,约翰·惠勒:应该会有一个物理学的理论把时间和空间给推导出来

“….什么才是物理学的关键呢?我想,最基本的恐怕还是那个在哲学和物理学上赫赫有名的、似乎永远也不会有最后答案的古老问题:什么是时空。什么是时空呢?莱布尼兹说:‘……时空不是事物本身,而是事物的次序。’显然,他用时空的相对性否定了牛顿所恪守的‘时空绝对’的观念。爱因斯坦则以更强烈的方式表达了类似的思想:‘时空不是我们赖以生存的媒介,而是我们用之思想的模式’。一个物理概念的逐步深化是很耐人寻味的。如果你翻开上一世纪(19世纪)的物理教科书,就会发现‘弹性’曾被认为是物理学的墓本性质之一。也就是说,你不能导出它而只能测量它!这正如我们今天处理‘时空’观念一样。是否将来有一天,我们也能像现在从方程中导出‘弹性’一样地从方程中导出‘时空’呢?总而言之,在我看来,只有当我们找到了关于时空概念的更深刻的含义时,自然界的各种相互作用才有真正被统一的希望。”

参见:张天蓉,“约翰·惠勒访谈录 --32年前的文章”

4, 潘建伟:现在量子纠缠是一种现象,但是为什么会有这种现象? 需要一个理论把量子纠缠推导出来,而不能仅仅是利用量子力学计算出来。

“量子纠缠,但爱因斯坦把它叫做遥远地点之间的,他把它叫做诡异的互动。那么这类现象呢我们现在只看到了有这一类现象的存在,这个目前它的存在性已经很好的在实验上被建立起来,但是别人会问,为什么会有这种现象呢?现在是不知道的,就相当于我们早一点,我们知道太阳是会下山来,第二天又从另外一边起来,我们知道有这个现象对吧,但为什么会是这样我们是不知道的,那么到了后来,牛顿力学建立之后,哦,我们这儿拥有万有引力,我们是围绕着这个(太阳)转,地球也有自转,所以太阳会第二天从另外一边起来,从那边落下,对吧,这我们的理解就到了一个新的层次了。那我们现在对量子纠缠的这个理解只到了什么层次呢?只知道太阳会下去,然后第二天会从另外一边升起来,背后的事实是什么?我们是不清楚的。”

“爱是一种自然现象,我这句话就是,我觉得他就讲出了他说爱是一种自然的现象对吧,所以现在我们没办法证明,对吧,只是知道,确实是爱是存在的,确实是一种现象对吧,他只是相信,但是我们不能证明,因为相信和证明是不一样的,所以我们就是说你刚才讲的那个美,我们希望能够去证明它,这你就到了一个新的这个更高的一个层次的一种美了,所以从这个角度上讲呢,就是说我就特别想知道能不能就是,对吧,我们来证明它。”

参见:潘建伟,“爱是自然现象但还不能被证明”

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“杨学”系列

1研读杨振宁先生复旦谈话记录与“杨学”之创立(杨学”第一篇)

2杨振宁先生惊人一变(“杨学”第二篇)

3杨振宁先生论物理创造的诗性体验 (杨学”第三篇)

4杨振宁8月6日中美物理教育高层论坛上的讲话("杨学"第四篇)

5杨振宁先生高调质疑标准模型("杨学"第五篇)

6杨振宁先生之被困与非困("杨学"第六篇)

7中、远距离上的一些物理学问题 ("杨学"第七篇)




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