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楼主: 柳之心

转帖: 《文盲正侃时间史第一部【物理正传】》

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 楼主| 发表于 2016-3-22 10:32:44 | 显示全部楼层
  那么,最终,我们需要一个什么样的理论?
  霍金同志教导我们:科学的终极目的,是提供一个能描述整个宇宙的统一理论。
  为什么要用统一的理论?一个理论描述一块,难道会误了二路汽车?
  答案是,会。
  地球生物进化的顶峰们(生物学),下一站纬度31.7319,经度113.2297(地理学),要避免资产流失(经济学),请按照上帝的旨意上下车,阿门(神学)。
  看,误车了不是?
  下面我们来用日常用语统一下:
  同志们,下一站是随州市安居镇,请带好随身物品准备下车,谢谢!
  哈哈,其实你发现了,这个例子不是很恰当,但道理差不太多。
  我们知道,万物虽千奇百怪,但越是构成物质的基础部分,其本质越是相近,到最后,应该基本相同。这不难理解,人和蚂蚁差别很大,但从基础上看,都是由细胞组成的,细胞虽有差别,但细胞都以碳水化合物为主,到这里已经没啥区别了,如果我们再往更基础处看,把鲜花和牛粪也抓过来(嘿嘿抓字用得恶心吧)和我们比一比,都是分子构成的,分子是原子构成的……这时我们发现,原来是一样一样一样的啊。所以,一个理论可描述的范围越广,它就越接近根本,也就越接近真实。
  所以,找到描述整个宇宙的统一理论,就是真正看到了宇宙的本质,而科学就是这样,越接近真相,掌控事物的能力就越强。
 楼主| 发表于 2016-3-22 10:34:06 | 显示全部楼层
  况且,人类都有真相癖,从某种意义上说,这就是人类社会发展进步的主动力。不是吗,如果人们对宇宙万物一点都不好奇,那我们现在一定不如猩猩。
  无论从人文科学、社会科学还是从自然科学上来讲,真相都是一种最可贵的资源,掌握真相则科技进步、社会发展,掌握真相就掌握一切。不信?你要是知道股票真相,你就是股神,巴菲特得靠边站;你要是带兵打仗,知道敌我的真相,你就是战神,韩信凯撒诸葛亮成吉思汗都不如你;你要是知道市场和经济的真相,你就是全球第一大富豪,微软Google中石油都是毛毛雨;你要是知道周围人和事的真相,你就是能掐会算的神仙,想干啥都能干成……真相是如此的宝贵和难得,以至于不明真相的总是围观群众。- -!
  OK,闲言碎语不要讲,咱看一看,科学家们怎么想,当里个当……多数科学家现在把问题分开来看:
  第一,一定存在这样的定律:它能够描述宇宙如何随时间变化。这样,我们只要知道宇宙在任一时刻的状态,就能用这些定律预知宇宙将来任何时刻的状态。比如,您看这篇文章不爽,朝我扔一块板砖,在板砖扔出的任意时刻,我只要得到板砖在那个时刻的质量、速度、角度等数据,就能利用牛顿力学定律算出,它将要划过什么样的轨迹,最终以多大力度砸在哪。当然,如果您扔得特准,那就只好麻烦您自己来算了。
  第二,宇宙初始状态是个大问题。就是说,宇宙是怎样产生的?这一切是如何开端的?再问具体一点,它是遵循什么样的规律开始的?
  有些人认为,科学只应该关心第一部分,宇宙启始是上帝的事,他老人家想怎么样就怎么样。果真如此,上帝完全可以放任宇宙随意演化,但是看来,他似乎更喜欢让宇宙乖乖地按照严谨的规则来演化。所以可以这样说,一定存在制约初始状态的定律——根据这个定律,宇宙的产生是必然的,宇宙以这种形式诞生、成长为现在的样子也是必然的。
  
  设计一种能描述整个宇宙的理论,太难。所以,我们目前力所能及的是,把问题分成许多小块,针对各块搞理论,来描述和预言一定范围的观测。
  于是,就必然出现这样的情况:我们形成了某一块的理论,但有时候,受这一范围之外的效应影响,我们会发现实际观测和理论预言略有不同。

 楼主| 发表于 2016-3-22 10:35:10 | 显示全部楼层
  这是因为,宇宙万物并不是真的像我们划分的那样,一块是一块,互不干涉。万物万象实际上是相互关联的。比如,原来电力、磁力是两个学科,人们针对这两块分别创立了两个独立的理论,后来发现,电和磁关系密不可分,如果只考虑其中一块,就会出现很大问题。后来二者合二为一,创立了电磁学……
  有时候,某个区域的理论出现问题,又没有合适的补丁可以下载来修补,那么,如果这些问题不影响大局,大家通常就把它忽略掉,或者干脆用一组数来代表它,使理论看起来更贴近实际。
  比如,爱因斯坦开始认为宇宙是静态的,但如果这样,根据他的广义相对论,宇宙就会因物质间的引力而坍缩,最后变成一个点。可是据观测,宇宙又没有坍缩的迹象,也没发现有什么东西可以抗拒引力,于是他在方程中引进一个“宇宙常数”,这个数刚好对抗引力,使宇宙乖乖地保持静态。
  对于宇宙为什么要搞这样一个常数来约束自己,大家都很茫然。后来发现,宇宙是膨胀的,星系间相互飞离的惯性大于引力,所以不会坍缩,于是宇宙常数就成了一个尴尬的蛇足。于是,爱因斯坦就从他方程中把宇宙常数咔嚓掉了,并惭愧地说宇宙常数是他“一生中最大的错误”。
  然而,造化弄人,1998年,两个天文学家小组通过研究超新星,发现各个星系正在加速远离地球而去。目前的解释,是暗能量导致宇宙加速膨胀。这个暗能量就是当年没发现的可以抗拒引力的东西,它导致负压,所产生的反引力,是一个常数……恭喜你猜对了,把宇宙常数请回爱因斯坦方程,可以完美地解释宇宙加速膨胀。这说明,已经举行遗体告别仪式几十年的宇宙常数要复活!三个家伙为此获得2011年的诺贝尔物理学奖,他们是美国人帕尔马特、美国-澳大利亚人施密特、美国人黎斯。宇宙常数的曲折故事,是观测区域变宽导致的一个洗具。

 楼主| 发表于 2016-3-22 10:35:57 | 显示全部楼层
 刚上班头几年的筒子们都会有一种感觉,那就是社会的关系网比想象的要复杂得多,你对面的美女说不定就是一把手的小蜜,而某次宴会上与你相见恨晚的那个哥们就是那个小蜜的丈夫,他现在最苦恼的事就是闹不清楚他和你们一把手老婆的关系……
  宇宙也是这样,原本我们以为,两个不在一处的物体基本不存在什么关系,后来我们发现,万物都有引力、光、电、磁等远程联系方式。说不定,情况比这还要复杂得多,所有物质之间,还有更隐秘、更基础的联系方式没被我们发现。如果是这样,那么,我们用上面说的隔离法研究问题,就不太容易接近那个最终的、完备的答案了。
  
  但从狼狼阿狗,一直以来,我们就是用这种方法“从胜利走向胜利”。牛顿引力论又是一个经典的例子,它告诉我们,两个物体之间的引力只决定于它们的质量,与它是啥东西无关。这样,不需要知道星球的结构、成份、思想状况和政治立场,我们就可以计算它们的轨道。所以,在没有新的发现之前,我们只能靠目前的办法来理解宇宙。
 楼主| 发表于 2016-3-22 10:36:35 | 显示全部楼层
  今天,我们按照两个基本的“部分”理论——广义相对论和量子力学来描述宇宙。它们是二十世纪最伟大的智慧成就。
  广义相对论:用来描述引力和宇宙的大尺度结构,从只有几英哩直到大至1亿亿亿(1后面跟240)英哩,这是我们目前可以观测到的宇宙范围的结构,也就是人类目光所及的最远距离。
  量子力学:用来处理极小尺度的现象,例如万亿分之一英寸。
  可惜的是,这两个理论不相协调,所以它们不可能都对。或者说,它们都离真相还有一定距离,究竟这个距离有多大,尚未可知。当代物理学的一个主要努力方向,就是在寻求一个能把它俩合并在一起的理论——量子引力论。
  目前来看,要搞定它,还早着呢。现在是万里长征刚开始系鞋带。
 楼主| 发表于 2016-3-22 10:37:18 | 显示全部楼层
  我们都清楚,要找一个人,事先掌握他的特性越多,找到的机会和准确率也就越高。目前,我们已经知道了这个理论所应具备的许多性质——它应该是什么样、应该能解释什么、预测什么等等——这是唯一值得我们欣慰的。
  
  现在,我们相信宇宙不是任性的,而是守规矩的,这个规矩就是我们要找的统一理论。不过,霍金发现,寻求完整的统一理论,有一个基本的自相矛盾,讨论起来也有点意思:
  作为有理性的生物,我们地球人可以随意观测宇宙,还可以从中得出逻辑推论,这样,就应该能越来越接近那个最终答案。然而,如果真有统一理论,那么它也决定我们的行动。这样,理论本身就决定了我们对它探索的过程和结果——额滴神呐,原来一切都是是注定的!问题来了:
  为什么它必须注定我们得到正确的结论?
  难道它不会注定我们得出错误的结论吗?
  或者根本没有结论?
  
  对此,霍金同志用达尔文的自然选择原理来解答。
  即使我们在电脑里复制、粘贴,也不能保证每次都能得到一模一样的结果。不信你在网页上Ctrl+C,再到word等文档里Ctrl+V,一定会看到变化。
  生物繁殖还不如电脑复制、粘贴那样精确。即使是同一对夫妻,他们生出的后代也总有不一样的地方,性别啊、智力啊、外貌啊、体力啊、个性啊、甚至血型和DNA也不一样,加上生存期间的经历等等,导致差异越来越大,这是遗传、发育、成长上的变异。看看我们周围的人,看看同一窝小狗,要是还不服气,那就再看看同一根藤上的瓜……所以莱布尼兹说:“世界上没有两片完全相同的树叶”。全世界人民一听,立马一致通过了。

 楼主| 发表于 2016-3-22 10:37:50 | 显示全部楼层
  由于相互有差异,那么不同个体对世界的认识和适应能力也存在差异。这没问题吧?很多地方不一样,而偏偏适应能力却一样,张飞和阎婆惜面对持刀的宋江,都是同一个下场,还有天理吗?
  所以说,在大自然里,适应能力强的就是爷,吃香的喝辣的,老婆孩子多,更易存活和繁殖,其行为和思维的模式逐渐成为主流……物竞天择,如此往复,就叫进化。
  智慧的进化,使我们人类在地球生物界趾高气扬,不可一世。
  如果宇宙是遵循某种规则发展到现在这样的,我们就可以这样推测:既然宇宙发展导致进化的必然,而进化又给了我们推理能力,那么,在探索统一理论时,我们推理能力的进化也是必然的。
  那个终极答案就在那摆着,它不会发生变化,而我们的推理能力却在不断进化,这说明,我们将离它越来越近,最终,我们会把它拿在手里。“子子孙孙无穷匮也,而山不加增,何苦而不平?”就是这个道理。
  这是个乐观的看法。因为,没人知道我们还能存在多久,也没人知道,得到那个答案需要多久。放弃吗?或许就在明天呢?
 楼主| 发表于 2016-3-22 10:38:32 | 显示全部楼层
  也许有人说,目前,除了最极端的情况以外,我们现有的部分理论,已经可以对所有一切给出精确的预言了,没必要去探索宇宙的终极理论了。然而,我们回过头想一想,当初探索相对论和量子力学时,我们也可以用这个论点来说没有必要,但实际上,这些理论已经给我们带来了核能和微电子学的革命!
  所以,一套完整的统一理论,可能无助于种族存亡,甚至不影响我们随地吐痰加班骂娘,但这并不能成为我们停止探索脚步的理由!
  自从我们学会思考,就不甘心不明真相,不甘心对事物保持迷惘状,我们大声疾呼:被蒙在鼓里的感觉很不爽!
  对预知未来的渴求,引无数英雄竞折腰。折腰也搞不定,就花钱找丘道士鲁和尚算一卦。可见我们是多么渴求理解世界的根本秩序!
  我们为何在此?我们从何而来?我们必将何往?
  难道你不想知道吗?
  我们的目标:对我们生存其中的宇宙作完整的描述!
  
  那么,我们目前已知的宇宙是个啥样?
  
  子曰:酒要一口一口喝,路要一步一步走,步子迈得太大,容易扯着蛋。
  咱慢慢来。
 楼主| 发表于 2016-3-22 10:58:50 | 显示全部楼层
转帖者说:
    好吧,我就转到这里吧,再转就很不厚道了!后面的内容当然更精彩,当然这也只是我觉得精彩。希望有心人能有所收获。

点评

感谢柳老师辛苦付出,也感谢作者的宏伟的人类认知真理过程的趣味的历史陈述,受益匪浅。 同时我也推荐给大家一部书,很有意思,书名《与神对话》作者: 尼尔·唐纳德·沃尔什  详情 回复 发表于 2016-3-23 04:45
发表于 2016-3-23 04:45:45 | 显示全部楼层
柳之心 发表于 2016-3-22 10:58
转帖者说:
    好吧,我就转到这里吧,再转就很不厚道了!后面的内容当然更精彩,当然这也只是我觉得精彩 ...

感谢柳老师辛苦付出,也感谢作者的宏伟的人类认知真理过程的趣味的历史陈述,受益匪浅。

同时我也推荐给大家一部书,很有意思,书名《与神对话》作者: 尼尔·唐纳德·沃尔什

点评

谢谢大光明云先生!  详情 回复 发表于 2016-3-23 10:47
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