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数学的宇宙?

已有 12251 次阅读 2010-10-15 08:51 |个人分类:数学|系统分类:科普集锦

 
 
 
看法兰克福2010图书博览会Brockman公司的书目(Brockman就是主持边缘网的那位),有个题目很亮:THE MATHEMATICAL UNIVERSE,这个题目胆儿大——因为那是毕达哥拉斯前辈们的观点,今天还敢那么说,一定要写出令读者惊奇的东西来——巨大而抽象的题目,像哲学,也像神学,科学该写什么呢?
 
作者Max Tegmark是MIT的宇宙学家,他的结论很简单:宇宙不仅仅是数学描述的,它本来就是数学如果你相信独立于人类的外在的实在,你一定会相信我说的数学宇宙假设:我们的物理宇宙是一个数学结构。换句话说,我们生活在巨大的数学体中——它比十二面体更精致,也可能比令人生畏的卡丘流形更复杂。世间万物,包括你本人,都纯粹是数学的
 
这是关于“精确宇宙学”(precision cosmology)的第一本书,它探索的是计算、数学、物理和精神之间的关系——说到精神,恐怕就有麻烦了。 我想这种研究,“态度”比事实更要紧。
 
作者的研究获Science杂志2003年第一突破”;他在2007年还被Forbes杂志列入“可能改变世界的十个人物”。他是Foundational Questions Institute (http://fqxi.org )的科学指导,那个基金会专门资助关于实在的终极特征的物理学研究,迄今已经向世界各地的科学家资助了500万美元。
 
书还没出呢,不过Tegmark发表过一篇同题的论文,有几点有趣的东西。他正式提出两个假定: 

实在性假定(External Reality Hypothesis, ERH):物理实在完全独立于人类;  

数学宇宙假定(Mathematical Universe Hypothesis, MUH):物理实在是数学结构。

 
ERH本来是唯物主义的最高原则,将它作为假设,一定令很多哲学家感到惊讶。不过,量子力学正统解释认为,实在离不开观测者,所以这个问题在物理学中并没有解决。有了这个假定,不管我们是否看月亮,月亮都是存在的。作者提出这个假定,是说我们对自然的描述必须摆脱人类的“包袱”(baggage)。
 
他画了下面的一个理论谱系图,说明每个理论都可以从不同的理论导出来,而且每个理论都包含两个部分:一个是数学方程,一个是与人的观察或直觉相关的解释——那些为解释而提出的概念、名词和语言,就是人类的baggage
 
从那个图可以看到,越往下走,方程相当于包袱的比例越小,甚至趋于零——如医学和社会学。【这个比例论倒是有趣,我想可以用来评价某些“理论”。】
 
那么,反过来看,当理论达到顶端的TOE(Theory of Everything)时,数学的比例是无穷大,所以是纯粹数学的,什么包袱都没有了。因此,ERH蕴涵着MUH。
 
怎么丢掉包袱呢?Tegmark说是将不同的描述分成“等价类”,为类构造数学结构——这叫“mod out the baggage……
 

理论的谱系

 

 

 





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