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“上帝不擲骰子”的哲學意義

時空理論用壹把鑰匙打開慣性時空和非慣性時空的大門,而相對論用兩把不同的鑰匙進入這兩個領域:光速不變和等效原理!事實上,解析時空理論已經解決了狹義和廣義相對論的統壹問題。但畢竟這只是開始。對相對論時空的重新認識只是分析時空的廣泛內容中的壹小部分,我們還會遇到新的更復雜的時空問題。

僅僅從數學的角度來分析分析時空理論產生的必要性是遠遠不夠的,因為它畢竟是壹個基礎理論,它的目的不是為了展示壹些數學技巧。重要的是這個理論告訴我們什麽。因此,我們需要從歷史發展的角度來看它是否符合科學發展史的壹般規律,分析時空理論的出現是否有其必然性。

1915年,愛因斯坦正值壯年——36歲,他將自己深邃的時空觀與非歐幾何的數學方法相結合,創立了廣義相對論,震驚了當時的整個世界。此後,以廣義相對論的建立為標誌,愛因斯坦開創了壹個新的時空時代。然而,在隨後幾十年的生涯中,這位偉人並沒有寫出人們所期待的新的驚人之作,晚年致力於統壹領域的嘗試也沒有成功。在愛因斯坦的時代以及從他去世到今天的很長壹段時間裏,世界上沒有人在後相對論的研究上比愛因斯坦走得更遠。耐人尋味的是,壹個被愛因斯坦不看好,被他稱為“上帝不擲骰子”的量子論卻突飛猛進,成為時空研究領域的主角,量子論成為培養諾貝爾獎獲得者的搖籃。今天,當人們還在資源枯竭的廣義相對論和量子論兩座金礦中拼命尋找大統壹理論的線索時,量子理論的傑出代表、著名數學家和理論物理學家斯蒂芬·霍金在他的著作《時間簡史》的結尾寫道:“然而,如果我們確實找到了壹套完整的理論,它應該在時間上為所有人(而不僅僅是少數科學家)所理解。那時,我們所有人,包括哲學家、科學家和普通人,都可以參與討論我們為什麽會對宇宙產生問題。”顯然,霍金教授和其他科學家都承認,廣義相對論和量子論都有壹些缺陷,兩者都離理想的‘統壹理論’很遠。那麽把這兩個理論統壹在壹個新的理論下呢?然而,如何將廣義相對論和量子論結合起來,是科學家們很頭疼的問題。他們很難在“精通黎曼幾何、被譽為數學大師的上帝”和“擲骰子的淘氣上帝”之間進行調解或做出選擇。或許有些科學家已經開始意識到,這兩位並不是他們要找的真神!如果我們相信霍金的預言有很大的可能性,以及今天這位著名學者的真知灼見,那麽他預言的完整統壹理論包含了廣義相對論和量子論的基本原理,而不是這兩種理論的簡單疊加。因為無論是廣義相對論還是量子論,都無法讓大家及時了解,讓普通人參與到關於宇宙存在的討論中來。更重要的是,這種有哲學家參與的討論,要談的是我們宇宙最基本的問題。這個永恒的話題應該包括意識和存在的基本觀點,主觀的和客觀的,即任何自稱為壹切的理論都無法回避並且必須明確闡明這壹最古老和最基本的哲學概念之間的關系。

從歷史上看,物理學的任何概念更新和理論突破,都伴隨著人類對客觀世界看法的改變,從“地心說”到“日心說”,從牛頓學說到相對論,都說明了這壹點。時空理論的分析應該涉及到比相對論更基本的概念,所以其哲學意義尤為重要。我們有必要站在哲學的高度,用哲學家(不是數學家!)看看各種“時空理論”“大統壹理論”包括解析時空理論。只有這樣,才能發現和找出能夠改變我們對客觀世界認識的理論,以及人類所能感知的“客觀世界”離現實世界有多遠的理論。因此,在進壹步介紹解析時空理論之前,首先要明確解析時空理論提出的兩個原理(時空面積相等原理和時空偏轉原理)。它的哲學意義是什麽?我們的意識形態發生了什麽變化?這是下面我們要闡述的問題:

縱觀科學發展史,任何科學理論的誕生,都是新舊理論對比的原則突破。這種新理論的原理必然以假說的形式出現,是對事物本質和規律的壹種思辨性的解釋。既然是假設,就不能從原理論推導出來,否則就不是新理論。在假說的方式上,人類經歷了從低級到高級的過程,古人從西方的太陽升降規律產生的“地心說”,從蘋果掉落現象產生的“萬有引力假說”。隨著工業革命的到來和實驗觀測方法的不斷進步,簡單直觀的分析方法被精確的實驗和科學的觀測方法所取代,進而建立了各種各樣的理論學說,包括“光速不變假說”和“大爆炸宇宙假說”,然而仔細分析假說的發展,不難發現,各種假說的發展都與我們人類的實驗觀測手段有著必然的聯系。今天,人類掌握的觀測手段、工具和方法比伽利略自制的望遠鏡先進許多倍,但就觀測能力(廣度和精度)而言,其能力不可能是無限的,已經接近或將達到人類目前掌握的觀測技術的極限。科學的發展已經到了人類感知的臨界點。我們應該邁出這壹步,承認客觀世界並不取決於我們人類的感知。人類對客觀的感知和‘真實存在’之間總是有差距的。在這個問題上我們改變不了什麽。上帝不會憐憫人類,改變自己的形象!解析時空理論中提出的時空面積相等原理和時空偏轉原理就是基於上述觀點,提出了壹個全新的假設。物理各類實驗的目的和作用只有兩個:第壹是證偽;如果壹個“假說”的推論和主要結論與實驗結果不壹致,那麽這個“假說”必然會失敗。二是確定“假設”的適用範圍;某個實驗的結果只能說明這個“假設”在這個條件下是否適用。只有當“假設”在壹般條件下是適用的,那麽這個假設才會成為公認的理論。

“時空面積不變”和“時空偏轉”假說是科學假說發展史上的新嘗試。

幾千年來,哲學家們壹直在爭論意識與存在、精神與物質、主觀與客觀的關系。隨著科技的進步,人類認識客觀世界的視野在不斷擴大,對這些問題的討論也在不斷深入。所謂“客觀”,就是存在於人的意識之外,獨立於人的意識之外的東西。“萬有引力”是客觀規律;雖然我們看不到“定律”本身,但萬有引力定律是通過行星的運動來表達的。客觀存在不是虛構而是真實存在的現象,它可以以各種形式表現出來,被人類以這樣或那樣的方式觀察到。所以幾千年來人們壹直認為我們“看到”和“觀察到”的東西是客觀存在的,因為這些客觀現象是獨立於我們的意識而存在的。從來沒有人懷疑過這個論點,但是有壹個人首先抨擊了這個論點,他就是愛因斯坦。本世紀初(1905),愛因斯坦提出,當物體的相對速度較高時,物體沿運動方向的長度“看起來”較短。言外之意是:如果在地球上制作兩把長度相同的尺子,把其中壹把放在飛船上,當飛船高速飛離地球時,我們觀察到飛船上的尺子比留在地球上的尺子短!愛因斯坦把這個理論稱為狹義相對論,上述現象就是光速不變的效應。這種想法對我們天生的“客觀性”概念是壹個沈重的打擊。我們自己把尺子放在宇宙飛船上是事實。觀測結果沒有錯誤,這還是事實;我們相信哪個“事實”?尺子的“客觀長度”是多少?客觀的“標準”是什麽?不幸的是,愛因斯坦對物理的興趣要比對哲學的興趣強烈得多。他沒有深入思考這個問題。直到今天,也很少有人把這個問題作為壹個重大的哲學問題來討論,幾乎沒有人去挖掘這位偉人留下的寶貴礦藏。可以說,學習愛因斯坦的思想比模仿他的技巧更重要。在狹義相對論發表近壹個世紀後的今天,我們終於知道,客觀描述本身是相對的,這與“客觀”描述符的情況有關。我們也以飛船上的尺子為例。當飛船與地球相對靜止時,我們說兩把尺子長度相等,尺子的真實長度等於我們看到的長度。但是當飛船飛離地球的時候,我們會發現飛船上尺子的真實長度和我們看到的長度是有誤差的,而且這個誤差會隨著飛船速度的增加越來越大。這個誤差不是由測量引起的。由於時空的偏轉,它的位置也偏離了我們想象的位置,這意味著我們無法“測量”被測尺子(包括飛船)的位置和長度。這種現象在微觀領域最為明顯,我們無法同時得到粒子的動量和位置的準確值。我們簡單用數學語言解釋壹下:

假設壹個物體高速離開地球,我們觀察它在地面上的長度變化:

公式(1–1)l = l ' cosq,其中l和l '分別是物體的觀測長度和實際長度,它們的差值用δ表示,即δ= l '-l = l '-l ' cosq = l '(1-cosq)。

為了使觀測長度接近或等於實際長度,δ→0,

所以,(1-cosq)→0或者(1-cosq)=0。

由於cosq=(1-u2/c2)1/2,所以壹定是u→0或u=0,這顯然與假設不符。

所以我們得出結論,當被測物體有相對速度或動量時(特別是在極高的相對速度下),永遠無法“觀察”到物體的實際長度或確定其位置,即不能滿足u≠0和δ=0成立,關於物體的能量和時間也存在上述關系(具體證明略)。

解析時空理論揭示了不確定性或不確定性原理的本質原因是時空偏轉,並將不確定性的概念擴展到宏觀領域。“不確定性”不是微觀粒子的專利,它是自然界的普遍現象,但宏觀物體和微觀粒子的測量方法是有區別的。由此我們自然會得出結論,量子的不確定性也是由時空的偏轉造成的。從哲學上講,“被感知的存在”和“真實的存在”是不同的,我們不能強行把這兩種存在統壹起來。只有承認這兩種存在的客觀性,才能在探索“統壹理論”的道路上邁出堅實的壹步!

以前所有的物理理論都是在追求最大限度“理解客觀”的神聖目標。人類的美好願望並沒有減少所有現存理論對我們特殊環境的依賴。地球周圍糟糕的速度環境造就了低速世界的許多“客觀事實”,也造就了在這種環境下成長起來的各種理論,這些理論至今仍影響著我們的思維方式。相對論和量子論是分別從宏觀和微觀領域最接近改變這種傳統思維方式的理論。這兩種理論幾乎同時發現,我們的客觀描述和真實存在還是有差距的。它們告訴人們的是,人類的感知和真實存在之間仍然存在著不可逾越的鴻溝。為了跨越這個鴻溝,廣義相對論設計了壹座用彎曲鋼架搭建的“橋”。量子理論用數理統計來計算能到達彼岸的“人數”,但解析時空理論是反映“真實存在”和“感知世界”之間差距的理論。它用時空偏轉(不是彎曲)的簡單原理解釋了是什麽造成了客觀存在與感知世界的差距,揭示了時空的統壹性——時空的面積不變。這個原理完全符合宇宙對稱定律,是自然完美時空的體現。

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