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数学、时空和本质

已有 3792 次阅读 2007-10-29 21:36 |个人分类:天问

两个科妄之间的辩论-5(无趣男再次发飚)

数学作为世界的本源,这个学说并非今日才有。毕达哥拉斯学派就认为,世界的本原是数学。在中国哲学中,也流传着“河图”、“洛书”这样的“传说”,而“周易”更可以看成是通过数学和哲学来预测吉凶的工具(当然,周易有着其内涵,当不止于此,这里没有必要细究)。而随着近代科学的发展,数学扮演的角色越来越重要。从哥白尼到牛顿,从波函数到大爆炸模型,一个在数学上不自洽的物理学模型、理论、学说,是不为广泛接受的。

应当看到,数学本源和数学描述是完全两回事。如今的物理学理论,数学描述极为重要,但并非认为世界的本源及是“数”。

时空和数的联系,一直纠缠不清。

牛顿时代由于观测不到微观世界,确切的说,是观测不到高速运动物体(事实上,这里的高速仍然是相对高速),因此那个时代的时空观都是静止的时空观,绝对的时空观。爱因斯坦以神鬼莫测的想象,预见到时空的相对性,从而建立起相对的时空观。按照相对论,在同一介质中传播时,光速不依赖于观测者的状态恒定不变,同时,空间亦非恒定不变,引力会引起空间的凹陷,宛如放在海绵垫子上的铁球,压得海绵垫子形成一个大窝一样。

进而,微波背景辐射的发现和黑洞的预言以及通过其他方法“验证”到黑洞的存在,每一个理论都充满了无比的想象力和数学演算。

然而,这种基于观测的想象、推理和演算,最终都逃不脱一个问题,那就是随着观测技术的改变,原来的理论就只适用于原来的范畴;大家对时空本性的理解,仍然在不断发生变化。

“不可能独立存在一个纯净的没有粒子的时空”,这句话对理解空间的本性极有帮助。但是,我们会发现,空间弯曲和大爆炸理论存在一些悖论。如果说,空间和物质并存,也就是说,有物质就有空间,物质到哪里空间就到哪里,那么,“空间膨胀”至少不是一个严密的词汇,因为膨胀的,是物质与物质之间的相对关系,而不是“空间”。当然,我们可以说,空间就是物质和物质之间的相对关系啊,那么,“空间弯曲”就存在问题,因为“空间”只是一个中间产物,是为了认识方便而认为定义的中间量,无所谓弯曲不弯曲。如果空间是固有的,亦即,如果空间和其他我们能够观测到的物质一样,是在有观测者的前提下,不依赖观测者的定义而存在的存在,那么,一定存在一个本原性的空间,这个空间的维度不依赖于任何数学模型和物理学理论;而反之,如果空间仅仅是因为被观测到的存在而呈现出的中间量,那么,空间的维度等仅仅就是一个相对量,只要能够在数学上自洽,那么任何维度的空间都是可能存在的。

心理学有一个深度知觉的实验,发现婴儿的深度知觉并不是固有的,而是到了一定的年龄才发展出来。这给我们怎样的启示呢?弦论更绝,通过增加额外维来使得自己的理论自洽,最后得出十维时空。但是这个理论很有问题。

我在以前的文章《论系统跃迁和时间本原》中提到过,“存在3种时间:绝对的时间,也就是变化,绝对的时间将不依赖于运动速度,因为变化是永恒的;相对的时间,依赖于每个子系统的特性,观测者和参与者的时间可以不同,这个层面相对论是完全正确的;体验到的时间,也就是人类设定的时间标准和生物钟。”我们可以看到,后两种“时间”,实际都是一种度量值,而“绝对的时间”,也就是变化,事实上不能或者很难量度。因为它根本就是一个中间量。这个时候“时间”的量度取决于系统的选择和观测者自身的特性。但是,无论是绝对时空观还是相对时空观抑或量子时空观,都把三位空间和时间作为基本量度,再进行数学演算,这就把中间量当成了本源来思考。

所以,如果说时空不是中间量而是固有的,那么,存在一个终极的理论,这个终极的理论中的时空量度,在我们所处的宇宙系统中,是普适的。而如果时空只是存在的可观测体现,那么,任何符合数学自洽的时空观,都是正确的

同样,因果律和决定性只发生在不发生尺度转换的系统之中,当系统发生尺度转换时,一个尺度的系统内观测者向另一个尺度的系统观测时,呈现出随机性和测不准性。

但是需要注意到,离散数学也好,分形也好,拓扑也好,对时空的描述都是把时空当成中间变量来描述,否则,就将是终极的理论。也就是说,请大家谨慎对待数学解释世界,概率也好,统计也好,空间几何也好,微积分也好,离散也好(我没有看完所有的数学分支,但恐怕要知味不必要喝完所有的汤),在解释本原的时候,会同物理学乃至哲学遇到相同的问题。宗教其实找到一个偷懒的方法,一切交给一个神,就都解决了。

“一个本质不见得比其它的本质更本质”,通过有限观察,结合通过有限观察得到的方法,要进行无限预测,实在是太困难。而事实上,数学是人通过有限观测和解释而演绎出来的符号系统,如果用数学就能描述本源,等于说有限可以描述无限,同样等于说无限控制理论上也是存在的。

那么,有两点大家一定要无比谨慎:凡无法数学自洽之理论,皆不成立;凡数学可自洽之理论,皆成立

然而,就目前人类的智慧积淀来说,讨论本质的“可知”和“不可知”都为时尚早。问题的关键,不在于本质是否可知,亦不在于本质究竟是什么;而在于,在寻找本质的过程中,发现、创造出来的理论、方法、思想、系统、智慧和意义,以及这些理论、方法、思想、系统、智慧和意义积累而成的人类体系的发展、摆脱和跃迁。我之所以宣称“所有宣称他发现了真理的人,都没有发现真理”,就是这个道理,不要过早的把思维禁锢在一元之上,如果世界是单维的,那么,世界将是一个决定性的世界,只要知道初始条件,就可以预测每一个给定时空坐标的事件特性,而事实是,所有的预测都只是有限而模糊的预测,亦即说,确实存在变动的,测不准的世界,而这个世界的一切存在的运动形式都是由多维度复合而成,而多维度的存在也使得我们的世界呈现出自组织的特性。也许有人说的确实是真理,这不重要,重要的是,不要让真理成为其它真理的阻碍!



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