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关于物理学的一个隐喻

已有 9173 次阅读 2016-10-15 12:51 |个人分类:杂文|系统分类:观点评述| 量子, 物理, 假说体系

关于物理学的一个隐喻

   友人碧波与我讨论量子理论。对此,我是外行,没有发言权。只是觉得这个理论有点怪怪的。在网上看到生物学家饶毅戏称物理学为“巫理学”,颇有感触。

   从逻辑上看,人类创造的一切理论都是假说体系。所谓科学理论有以下明显的特征:

   1、建立在不多的几个基本概念之上(如力学中的长度、时间、质量),这些概念都是可度量的,被称为基本量纲。其他的概念都由这几个基本概念派生出来(如力学中的速度、加速度、能量、动量、冲量等),其量纲自然由基本量纲派生。

   2、有几个不多的“公理”,亦即不在本体系内由逻辑推理证明的判断(如力学中的牛顿三定理)。而其他的一切判断都由这几个“公理”靠纯粹的逻辑推理推出。

   3、这样的假说体系能否被人们接受,最必要的因素是:它是否与人们了解的经验事实吻合。一旦发现了不吻合,这样的假设体系最起码会被认为是不完善的、有局限性的。这会促使人们去构造新的假设体系。

   因此不必迷信已有的正统理论,尤其是在它已经暴露出诸多漏洞时。探索新的理论本身就是一种真正的学术探索,是在向大自然发问,即所谓“学问”是也。.

   在上述特征一中提到的“基本概念”,一般来源于直接的经验,通常认为它是最简单、无需推敲的。但细细一想,即使在牛顿力学中,也未必如此。

   比如长度,来源于“张三比李四高”、“这双筷子比那双筷子长”之类的日常经验。以至于历史上曾有某国王以自己的肘长作为长度单位。但力学中的长度概念独立于时间与温度,而张三、李四的身高与年龄有关,筷子的长度受气温影响。以至于早期的物理学家要制作一个受时间、温度影响极小的标尺来定义长度单位,这就是“米原器”。相信现在用的标尺早已与时俱进,比“米原器”更不受时间、温度的影响。

   时间、质量的概念及其度量经历了类似但更为复杂的演化过程。可见这些来源于直接经验的概念其实并不简单。

   时至今日,物理学中的基本概念还是来源于我们的日常经验,如量子理论中的“粒子”与“波”,前者来自沙子,后者来自水波。

   计算数学中的“插值法”,用有数据值的点估计无数据值的点。在外推距离有限时,其估计大致差不离,而一旦远距离外推,其估值就差得离谱了。而量子理论研究的领域已经远远离开了我们的日常经验。这相当于将日常经验作极远距离的外推。无怪乎让人们看不懂了。

   其实,能否不自囿于来自日常经验的概念呢?首先系统梳理导致量子理论演化的所有实验结果(这就是人类向自然发问所得到的回答),然后直接基于这些大自然的回答,构建一个假说体系,以包容所有的“答案”。它的基本概念不必直接来自日常经验,可从人们对那个世界的感观中寻找。比如一首在中老年人中相当熟悉的歌词,或许就包含着相关的隐喻:

   我的祖国和我,像海和浪花一朵

   浪是那海的赤子,海是那浪的依托

   每当大海在微笑,我就是笑的漩涡

   我分担着海的忧愁,分享海的欢乐

   我亲爱的祖国。你像大海永不干涸

   永远给我碧浪清波,心中的歌

   我们的经验世界与大自然本原存在间的关系,犹如浪花与大海的关系。经验世界不过是本原存在这个大海里的浪花和旋涡。换而言之,经验世界与其说是实体,不如说是现象,它源于本原存在这个大海的运动。一个个具体的人、物,不过是一个个浪花与旋涡,都是一个个过程,必然经历“成、注、坏、空”。这个浪花消失了,别的浪花又兴起;这个旋涡停息了,别的旋涡又形成。这样的过程是永不停息的。

   由这个隐喻出发,或许“场”、“以太”、“道”这类概念更基本,我们经验世界的物理概念能否由这类更基本的概念层层推导出来?

   好了,写到这里,已经远离我自己的经验世界了,再写下去,不知会如何离谱了,还是打住吧。哈哈!




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