物理学不存在?火鸡科学家?三体迷已经反智到这种程度了?
这是一个三体迷们津津乐道的故事:
农场主每天11点给火鸡喂食。火鸡中的科学家长期观察后,宣布了一条定律:每天11点都会有食物降临。宣布这条定律的那天,食物没有按时降临,农场主把火鸡抓去杀了。
上面这个故事讲得怎么样?
其实非常烂,火鸡和农场主的故事没有任何新意,和龙王降雨差不多,古人一开始就是这么想的。中心思想可以总结成:不要去找什么降雨的规律,因为降不降雨,龙王说了算。不要去找什么食物的规律,因为发不发食物,农场主说了算。
还有一个三体迷们津津乐道的故事:
有一名神枪手,在靶子上每隔十厘米打一个洞。假设靶子上有智慧生物,观察之后得出一条定律:每隔十厘米,必有一个洞。靶子上的生物把神枪手的随意行为当成了定律。
那么这个故事讲得怎么样?
依旧非常烂,神枪手和靶子生物的故事也没有任何新意,其实和天狗食月差不多,古人一开始也是这么想的。中心思想可以总结成:月亮不像平时一样亮了,是因为天狗吃掉了月亮。少了一个弹孔,是因为神枪手碰巧没在那里打出弹孔。
上面的两个故事,总结起来就是两个字:反智。
我知道已经有人忍不住想对我说:
弱小和无知不是生存的障碍,傲慢才是。
暂且先不考虑傲慢的问题,我说上面两个故事反智,并不是随口一说,关键在于以下两点:它们都是静态模型,没有演化过程。现实世界是非线性的,不能简单的类比。
不管是农场主和火鸡,还是神枪手和靶子生物,都违背了现实世界的基本事实,看似是在给人启发,其实是在让人走向反智的道路。
没有演化过程,就是胡编乱造
先说一下静态模型和演化过程的问题。太阳从东边升起,西边落下,这是一种演化吗?
当然不是。
某一天,太阳膨胀成红巨星,把地球吞没,这才是演化。
重复着固定不变的行为,都不是演化。演化不是一个模式的运行,而是从一个模式到另一个模式的转变。现实世界充满了演化,沧海桑田才是现实世界。
回过头来看一看农场主和神枪手的故事,为了让读者更有代入感,我直接替换成日食的故事。原始部落的人发现日食现象,就相当于火鸡发现食物没有按时降临、靶子上的生物发现少了一个弹孔。
然后呢?
这种故事最扯的地方在于:演化刚要发生,他就不继续往下讲了,始终拿着一个静态的模型给你看,让你做出错误的判断,扰乱你的认知体系。
人类能发展起来,靠的是一次次的演化。没错,每次演化都会淘汰一部分拒绝演化的人,墨守成规,抱着一个静态模型不放,就会被淘汰。认识到演化的存在,本身就很重要,能接受演化,才能生存下去。
非线性,才是真实的世界
上面提到的演化,对于农场主和神枪手的故事,确实是一个漏洞。不过和非线性的漏洞相比,演化也不是那么重要了。
农场主和火鸡的故事,把喂食的时间当成了所谓的"定律"。神枪手和靶子生物的故事,把弹孔的间距当成了所谓的"定律"。这两个故事里所谓的"定律"其实都只是:现象。
要搞清楚现象和定律的区别,一场足球比赛中足球的运动轨迹,是现象,背后是牛顿运动定律。足球的运动轨迹,在每一场足球比赛中都不一样,但是牛顿运动定律是不变的。
我知道有人会说:类比,懂不懂?
以简单的故事揭露深刻的道理,懂不懂?
不好意思,现实时间是非线性的,一个模式并不是另一个模式的简单类比。
甚至都不用考虑现象和定律这种在逻辑上不是一个层次的概念,即使只看现象,也不能简单类比。一个社会不是一个人的简单放大,一个人不是一个细胞的简单放大,一个细胞不是一个原子的简单放大。
世界是非线性的,有绝对的东西存在,不是无限套娃。有绝对的大和绝对的小,因为存在原子。有绝对的冷和绝对的热,因为温度是分子平均动能的体现。有绝对的内和绝对的外,因为存在高斯定理。
拿现象类比定律,只不过是骗小孩子的把戏而已。
物理学不存在?
三体迷们津津乐道的还有这个故事:
同样的开局,用同样的方式打五次台球,每次的结果都相差甚远。如果真的发生这种事,那么物理学不存在。
我知道有人会说:这体现了时间平移和空间平移对称性,不同时间、不同地点,物理规律应该相同。如果物理规律随着时间和空间改变,那么物理学不存在。
在这里先不谈论对称性,先来看一个过度引申的想法:现有的物理定律有没有可能是某个自由意志的随意设计?或者说,高级生物是否可以修改物理定律?
很多人会有这种想法,只是在套用程序代码,只是因为计算机是目前人造物的典型代表。之前人类发明了钟表,人们觉得宇宙就像一个机械钟。后来人类发明了热机,人们觉得宇宙就像一个热机。再后来人类发明了计算机,人们觉得宇宙就像一个计算机。
修改物理定律,其实并不是多么超前的想法。可以像修改程序代码一样修改物理定律,这只不过是时代局限而已,没有什么值得惊叹的地方。另外,考虑到物理定律也有层次,一些低层次的物理定律(比如胡克定律)确实可以人为构造,修改物理定律就更不是一件值得惊叹的事了。
另外,不仅物理定律的层次,定律之上还有规律,就比如最小作用量原理、协变性原理、量纲平衡原理。定律究竟对不对,由原理说了算。
几何光学有三条定律:直线传播定律、反射定律、折射定律,这三条定律都可以从一条原理推导出来,这条原理就是:费马原理。
费马原理,又是最小作用量原理的特例,牛顿运动定律也能从最小作用量原理推导出来。麦克斯韦方程组、爱因斯坦场方程、狄拉克方程、……,都能从最小作用量原理推导出来。
物理学的各种定律、原理,错综复杂。相比之下,所谓的"修改物理定律"是一个非常模糊的概念,并没有任何实际意义。
回到对称性的问题,如果有一天,时间平移和空间平移对称性真的被推翻了,会发生什么?
物理学家会崩溃到自杀吗?
抛开水论文的好机会,物理学家也不会崩溃,这件事并没有很多人想的那么恐怖,真正理解其中的意义,需要对物理学的基本原理有所了解。
如今的物理学
很多人只听说过守恒量与对称性的关系,而且对这种关系的理解基本停留在这个层次:
能量守恒定律
时间平移对称性
动量守恒定律
空间平移对称性
角动量守恒定律
空间旋转对称性
事实上,就算只有上面表格中列举的三种对称性,上面的表格依旧不完整,因为对称性还与不可观测量有关系,而且是简单明了的关系。
以空间平移对称性为例,之所以会有空间平移对称性,是因为任何物体在空间中的绝对位置都是不可观测量。可以用一组坐标来描述一个质点在三维空间的位置,但是这样做的前提条件是:选择一个坐标原点。
目前的物理学否定绝对空间,所以坐标原点可以随便选,不存在绝对的空间位置,绝对的空间位置根本就不可观测。这就是空间平移对称性得以满足的条件,所以上面的表格的"完整版"应该是:
不可观测量
对称变换
守恒量
绝对时间
时间平移
能量
绝对空间位置
空间平移
动量
绝对空间方向
空间旋转
角动量
另外,对称性未必和守恒量相联系,对称性也可能是在和选择定则相联系。一些人经常提到的玻色子、费米子,其实就是按照某种选择定则划分的。
不可观测量
对称变换
选择定则
全同粒子的区别
粒子置换玻色-爱因斯坦统计
费米-狄拉克统计
也就是说,对称性其实比守恒量具有更普遍的意义。另外,物理学中并不是只有对称性,对称性破缺也是物理学中非常重要的内容,凝聚态物理学基本上就是在研究对称性破缺,最为人熟知的对称性破缺就是超导现象。(磁石吸铁,也是对称性破缺的产物)
现在可以直接回答一下这个问题:
如果有一天,时间平移和空间平移对称性真的被推翻了,会发生什么?
如果真发生了那种事,说明存在绝对时间和绝对空间,世界变得更有趣了。正是因为有了对称性破缺,这个世界才能如此丰富多彩,对称性破缺越多,越有趣。
如果真发生了那种事,物理学会再次进步,不存在物理学不存在的事。
写在最后
没有演化过程,没有非线性因素,都是胡编乱造。
弱小和无知不是生存的障碍,傲慢才是?
究竟是谁在傲慢?
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