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霍金一生都在为人类追求答案

发布日期:2018-04-04    浏览次数:815

霍金逝世,让人无限惋惜,好像他应该永远存在,好提醒世界人类的危险所在!

一本《时间简史》掀起世界物理学普及的的热潮,一本《大设计》成就思想的颠覆!他的人生积极传奇,超越人们对他对物理世界的感官,他不仅仅关心物理学的进展,也关注人类命运,人类社会环境及AI智能高科技对人类的影响。

人类对于宇宙的永远充满好奇的,比如我们怎么理解身处于其中的世界?宇宙如何运行?什么是实在性?所有这一切从何而来?宇宙需要一个造物主吗?

霍金认为,按照传统这些都是需要哲学回到的问题。但是霍金又说:哲学已死,哲学跟不上科学,特别是现代物理学的现代发展步伐!霍金三十年前提出了量子无中生有的场景,其后有人追问,是有非无?宇宙与人何以存在?

无疑霍金是带着未知困惑探索物理世界的!

2006年夏天,霍金第三次访问中国,在记者招待会上,有人问他:你能对宇宙和我们自身的存在作些评论吗?

霍金回答:“根据实证主义哲学,宇宙之所以存在,是因为存在一个描述它的协调的理论,我们正寻求这个理论。但愿我们能找到它,因为没有一个理论,宇宙就会消失。”

霍金在其著作《时间简史》里写到:大部分科学家太忙于发展描述宇宙为何物的理论,以至于没有功夫问为什么。以寻根究底为己任的哲学家跟不上科学理论的进步。十八世纪,哲学家把包括科学在内的整个人类知识当做他们的领域,并讨论诸如宇宙有无开端的问题,然后十九世纪和二十世纪,对哲学或除了少数专家以外的任何人来说,科学变得归于专业性和数学化。哲学家把他们质疑范围缩小到如此程度,以至于连维特根斯坦,这位二十世纪最著名的哲学家都说道:“哲学余下的任务仅是语言分析”这是从亚里士多德到康德哲学伟大传统的何等堕落啊!

如果我们确实发现了一个完备理论,在主要的原理方面它应该及时让所有人理解,而不仅仅让几个科学家理解。那时我们所有人,包括哲学家、科学界以及普普通通的人,都能参与讨论我们和宇宙为什么存在问题。如果我们对此找到了答案,则将是人类理性的终极胜利,因为那是我们知道了上帝的精神。

霍金随后在新书《大设计》里否认了上帝创造了宇宙,他说:“宇宙诞生不需要上帝,宇宙不是上帝创造的。宇宙创造过程中,上帝没有位置,没有必要借助上帝来为宇宙按下启动键。”这位被称作当代“爱因斯坦”的天才认为,支持宇宙大爆炸理论的物理学定律向传统宗教信仰发起了挑战。

霍金说哲学已

霍金在《大设计》中指出:“由于万有引力等定律的存在,宇宙能够而且也必定是无中生有,自我创造,无须祈求上帝之手让宇宙运转,自我创造是宇宙、人类存在的原因。”


霍金的境界

虽然霍金说哲学已死,哲学跟不上科学的步伐,但他在《大设计》中更体现了物理哲学思维。

霍金在《大设计》一书中指出:“对于同一物理的运动,如果人类与鱼缸里的金鱼本身属于两个参考系统,金鱼的实在图像和人类观察的不同,但金鱼仍然可以表述制约它们观察到的在鱼缸外面物体运动的科学定律。例如,由于变形,我们观察到的在一根直线运动的一个自由物体会被金鱼观察成是沿着一根曲线运动。尽管如此,金鱼可以从它们变形的参考系中表述科学定律,这些定律总是成立,而且使它们能预言鱼缸外的物体的未来运动。它们的定律会比我们参考系中的定律更为复杂,但简单性只不过是口味而已。如果一条金鱼表述了这样的一个理论,我们就只好承认金鱼的风景是实在的一个正确的图像。”如果存在两个都和观测相符的模型,正如金鱼(眼中)的图像和我们(眼中)的图像,那么人们不能就因此确定这一个比另一个更真实。在所考虑的情形下,哪个更方便就用哪个。

而人类的思维与对所处环境的观察,主要来之人本身的反映,并不一定是宇宙世界的所有。人类对于宇宙的认识,必然受束缚于自己观察的工具、介质与本身的感观能力。当然光进入人的视线也是经过一个透镜效应,通过视网膜的接收而进行对外观测的,感受一个然后让人有所反映,也是经过这样的一个过程。

霍金书里说道“在某种情形下,单独的物体甚至并没有独立的存在,而仅作为众多的系统的部分而存在。如果一种称为全息原理的理论被证明是正确的,我们以及我们的四维世界可能是一个更大的五维时空在边界上的影子。在那种情形下,我们在宇宙中的状况类似于金鱼的状况。

彻底的现实主义者经常论证说科学理论描绘实在的证明在于它们的成功,但不同理论可以通过全异的概念框架成功地描述同样的现象。事实上,许多已被证明成功的理论后来被其他基于全新的实在性概念之上的同等成功的理论所取代。

依赖模型的现实主义使现实主义和反现实主义的思想学派之间所有这类争议变得毫无意义。按照依赖模型的现实主义,去问一个模型是否真实是毫无意义的,只有是否与观测相符才有意义。如果存在两个都和观测相符的模型,正如金鱼的图像和我们的图像,那么人们不能想当然的认为这一个比另一个更真实。在所考虑的情形下,哪个更方便就用哪个。例如,如果一个人处于金鱼缸内那么金鱼图像会是有用的,但对外界的人们而言,在地球鱼缸的参照系里去描述从远处星系来的事件就会非常笨拙,尤其是因为鱼缸随着地球围绕太阳公转并围绕着自己的轴自转而在运动。”

霍金书里继续说道:“我们永远观察不到夸克。它们永远以三个一组(质子和中子)或者以夸克反夸克对(π介子)存在,并且它们正像由橡皮带连接在一起似的。

自夸克模型首次提出之后的年代里,人们一直在争议着“如果永远不能分离出一个夸克,那么认为夸克真的存在是否有意义”的问题。一些次核粒子的不同结合构成了某些粒子的思想提供了一种编组原理,由此对其性质给予简单而引人的解释。但是,尽管物理学家已习惯于接受那些粒子,它们也只从有关其他粒子散射的数据的统计中推断其存在。对许多科学家而言,将实在性赋予一个在原则上也许不能被观测到的粒子是太过分了。

然而,这么多年来随着夸克模型导出愈加正确的预言,反对的声音也随之消退。某种拥有十七只手臂、红外眼以及习惯从耳朵吹出浓缩奶油的外星生物会进行与我们相同的实验观察,但不用夸克描述之,这是完全可能的。尽管如此,根据依赖模型的现实主义,夸克存在于一个和我们对次核子粒子如何行为的观察一致的模型中。”

依赖模型的现实主义能够为讨论诸如以下问题提供框架:如果世界是在有限的过去创生的,那么在那之前发生了什么?一位早期的基督教哲学家圣·奥古斯丁(354-430)认为其答案不是上帝正为问此类问题的人们准备地狱,而是时间是上帝创造的世界的一个性质,时间在创生之前不存在,他还相信创生发生于过去不那么久的时刻。

这是一个可能的模型,尽管在世界上存在化石和其他证据使之显得古老得多(它们被放在那里是用来愚弄我们的吗?),那些坚持《创世纪》中的叙述确实是真的人很喜欢这个模型。”


何时需要新的模型

霍金在《大设计》里认为一个好的模型需要满足如下条件:首先,它是优雅的,优雅是指理论的形式,但它与缺少可调整元素紧密相关,由于一个充满了修补的因素的理论不很优雅。引述爱因斯坦的话,一个理论应该尽可能简单,但不能更简单了。优雅就不是容易测量的某种东西,但科学家们非常珍视它,因为自然定律是意味着把许多特殊情况经济地压缩成一个简单公式。其次,它包含很少任意或者可调整的元素。再次,它和全部已有的观测一致并能解释之。最后,它对将来的这种观测做详细的预言,如果这些预言不成立,观测就能证伪这个模型。关于这一点,当新的令人震惊的预言被证明正确时,总给科学家留下深刻印象,另一方面,当一个模型发现做不到这一点,一种普遍反应是说实验错了。如果证明不是那种情形,人们经常仍然不抛弃这个模型,而试图通过修正来挽救它。尽管物理学家执著地努力拯救他们赞美的理论,随着改动变得做作而且繁琐,理论因此而变得“不优雅”,人们修正理论的热情也就消退了。

霍金继续提问何时需要新的模型,许多已被证明成功的理论后来被其他全新的理论取代,十九世纪的时候很多人因为看不见原子而拒绝接受。如果容纳新的观测所需的修正过分雕琢,这就标志需要新模型,稳态宇宙的观念是老模型迫于新观测而撤退的一个例子。十九世纪二十年代,多数科学家相信宇宙是静止的,或者在尺度上不变,后来埃德温·哈勃于1929年发表了他的观测显示宇宙正在膨胀。哈勃观察到由星系发射出的光,但并未直接观察到宇宙在膨胀,那些光携带特征记号或于每个星系成分的光谱,如果星系相对于我们运动,光谱就会改变一个已知的量。因此,哈勃由分析远处星系的光谱能够确定它们的速度,他原先预料会找到离开我们运动的星系数目与靠近我们运动的星系一样多。相反,他发现几乎所有的星系都离开我们运动,而且处在越远的地方,它们就越快地运动。哈勃得出结论,宇宙正在膨胀。

但其他人坚持早先的模型,试图在稳态宇宙的框架中解释他的观测。例如,加州理工学院的物理学家弗里茨·兹威基建议,也许因某些还未知的原因当光线穿越巨大距离时慢慢地损失能量,这种能量减小会对应于光谱的改变。兹威基提议的这种改变能够模拟哈勃的观测。在哈勃之后的几十年间,许多科学家继续坚持稳态理论,但最自然的模型是哈勃的膨胀宇宙模型,而它已被接受。


霍金对世界秩序的担忧

英国天体物理学家霍金曾经在网上公开提出了一个问题“在一个政治、社会环境都很混乱的世界,人类如何走过下一个一百年?”一个月后,他自答说:“我不知道答案,这就是我提问的原因。”这是一个十分有趣的自问自答。过去的一百年里,人类把政治、社会环境搞得十分混乱和复杂让我们的科学家们也无法看到我们人类如何去走过下个一百年。科学对我们人类的下一个一百年提出质疑。如若说是质疑,不如说是警告。这位天体物理学家认为:“长期来看,面对各种可能到来的威胁,包括核大战、天体灾难和气候变化,如果人类能够离开地球到太空中寻找出路,则人类就能继续生存。”

以上内容主要来源:《宇宙的第三种猜想》副书名(哥德尔旋转宇宙新发现)

作者评论:霍金一直在为人类寻找答案,一个是物理学,一个他本身就是传奇。还有他对社会的关爱。霍金思想与惠勒思想也成为作者书中逻辑推演,2017年宇宙大反弹理论开始热门,作者聚合反弹模型也成为近几年最早反弹模型。


(作者:柳振浩)【来源:中华元智库】

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