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关于自然平衡,弦理论及自然哲学

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发表于 2015-3-30 12:47:03 | 显示全部楼层 |阅读模式
  弦理论很诱人,但我认为它缺少理论应有的唯一性。首先,如果弦理论成立,显得形态应确定。而现在,对此我们并不确切知道。 其次,弦理论中空间演化方式并不能确定。 这次,我们必须面对的是太多的 “可能” 。而导致这一切的原因正是: 它的理论缺少自然哲学基础。 致命的一点是:它不具有逻辑必然性。有一件有趣的事,上学期,我曾问过数学老师一个问题: “如果解答题只写答案,不写过程,给分吗?” 老师说: “不给。我问:为什么?” 老师说: “也可以,只要你证明该题的界存在且唯一,或证明你已给出了全部解。” 我问这个问题的目的当然不是为了分数,我是在思考这是一种什么样的逻辑关系,它一定还说明了什么。 现在我明白了。很简单:
                       (x-1)(x-2)(x-3)…(x-n)= 0    n为整数
    这是一个有无数组解的方程,而解之间的关系是 “或”,也就是我们每次只有一个选择。试想这不是一道解方程的问题,题目变一下: 已知这个方程有n组解,请问: 自然在使用的是其中的哪一组?所以,即使你成功的使等式成立(成功的狮子让现象 “0” 得到满足),你依然可能是错的,而且概率是(n-1)n。 但如果问题变为: 自然使用的解是大于99且小于100的,求此解。我们会得到一个正确,也唯一正确的解。 这是因为第二次的结局有了逻辑必然性。
       在所有时代,科学理论的发展都受着自然哲学的影响。 我们认为理论应该是美的,基本思想应该是简单的。 然而我们无法证明这种简单性的必要性,因为这只是我们的逻辑,我们的自然哲学观,与生俱来,就像对揭开自然奥秘的渴望一样。 思考者本身就是 “第一推动”。 然而我们在判断对错的同时是否已经发下了根本性的错误呢? 我们正是在人类独有的 “逻辑参考系”中试图找到普遍适用的真理。 已知和未知都在无限扩大,且同时。我想我们应该将二者综合。 我们认为真理绝对存在,但人们永远无法认识,我们所认识的是它的影子论文全文:                                 
                                    
      在这里主要讨论以下几个问题:首先是我个人的几点猜想及问题,然后是关于弦/ M理论的一些讨论。最后我还想谈一谈所谓的终极理论、自然哲学及自然理论的本性。

一 自然平衡
1 自然平衡
     首先我要提出一个概念,即自然平衡:自然界的一切都遵循的某种平衡(可表现为对称等),可感知。该平衡涵盖自然本身的行为及其产物的行为。这一现象的原理即为自然平衡。
现在让我们的思维做一个免费的旅行。
      从微观角度讲,以原子为例:核外电子绕合作高速运转,其始终保持着自身独有的轨道,既不向核塌陷,也不脱离原子核。如果你喜欢关注原因,这很好,那么我们看到的将会是万有引力、电磁力以及弱核力。但在这次旅行中,我们只需要记下具象的图景就可以了。下面我们看看化学变化,勒沙特列原理是极好的例子,即在已达成的平衡体系中,如果改变影响平衡的一个条件,平衡就向着能够减弱这种改变的方向移动。我们还应记起:分子间同时存在引力和斥力,二者虽分子间距的变化而变化的趣事便是在维系着一种平衡。好了,现在将显微镜换成望远镜,那是一个感觉上比原子和亚原子世界更有生气的天地:天体各行其道,宇宙高度有序。敏锐的目光将看到弯曲的时空。也许你会说:“很简单,我们只需要黎曼几何。”地球的磁场也展现出它和谐而神秘的美。
    刚才的旅行值得我们仔细回味:夸克、质子、中子、原子、分子构成物质,我们才得以看到今天这个丰富多彩的物质世界。在这个世界,时间和空间不再彼此孤立。见我刚才说的一切组成画面,在头脑中播放,无疑,平衡出现了。我想指出的事,这是一个非同一般的平衡,“自然平衡”可以给我们更多启示。我的问题是:它的意义究竟是什么?有理由相信,一切自然理论的得出都是由于这种高度有序的平衡的存在。我们所追求的终极理论也同样需要这一平衡。如果那个关于自然的统一的表达真的存在,那么自然平衡就是必要条件。自然科学,尤其是我们正在讨论的物理学早已习惯于抽象与具象的不断转化,这就不难理解,如果这四种基本力可以在一个四维的空间中被组合成物体,则此物体不可能没有一个平衡点。关于这个平衡,我想我们认识得还不够,或者说忽视的太多。平衡似乎表现为不同的形式。即使每一种抽象为一条线,最终得到的依然是一张错综复杂的网,且并非一维。透过这张网,我们必须找到“最后一个平衡”,我喜欢称它为“原始平衡”。它的有关思想有可能给不确定性原理提供一个常数,当然这常数很可能是当代数学无法处理的复杂变量。这就引出了一下一个有关数学的问题:
      如果一个数列{A n},A1 为给定初始条件,A 2=f (A 1),从A 2起每一项都与前一项有函数关系,且函数关系随 n的变化而变化,该变化又是一种函数关系,且该函数关系又遵从其他函数关系随 n 变化,以此类推。。。。。。那么如何求得A n 和 S n?
    我期待一个几何解。
    2 接下来的一个问题关于时间和空间。
    我的问题很简单:什么是时间与空间,即时空本性。
    牛顿在《自然哲学的数学原理》中对时间这样描述:“绝对的、真实地、数学的时间,由于它自身的本性。。。。。。,与人和外界事物无关地、均匀地流逝。”在我看来,这是一个未定性的描述,不管它正确与否。
    也许是天生的因素,我对古希腊的自然哲学有着一种偏好。拜读了亚里士多德的《物理学》。在第四章第十一节“时间是什么”中,有过这样的论述:“可见时间是不能脱离运动和变化的。时间不是运动,而是使运动成为可以计数的东西。”在下一节中,他提到:“既然时间是运动的尺度,附带地它也应该是静止的尺度。”这不得不使我想起自己在2004年寒假考虑时间问题,驳斥“时间倒流”观点时写下的论文:
      有人说时间可逆。因为在牛顿运动方程中时间作为二次幂出现,这样如果分别将正、负时间代入,这些方程是不会变的。与之相反,我认为,时间就像一个数轴,总是在向一个方向流逝(就各种运动而言)。过去是无限的,未来也将是无限的。即使如牛顿方程所表达的那样,事情可以倒着发生一遍,时间依然是不可逆的。因为那只不过是在两段等长的时间内发生了一正一倒两件事,而时间仍在流逝(如图1)
-----------------------------------------------------------------------------------à
    -3      -2      -1      0      1      2      3
                图 1
  (“-”只表示那是过去,并不对发生的事有任何影响)
      即使某一事件以3—2—1—0(0)—1—2—3 的顺序发生,时间仍没有停滞不前,更没有倒流,而并非有些人所想的那样:(如图2)
    3      2      1      0
    -----------------------------------------------------------------------------------à
        -3      -2      -1      0
                图2
   
    图2 显然出现了 “时间重叠”。 而不管事件以哪种顺序发生,都需要一段时间。 假设前者所需时间为t1,后者所需时间为t2 ,则 t1=t2,这是必然。。  显然无法在 t1 时间内完成从发生到逆转,因为t1+t2>t1。 当然,当一切静止时,即  t1=t2=0 时 t1+t2=t1,时间就会向空间一样无限无方向。 这也就引出了我的又一观点:时间本没有任何意义。它只是空间的一件携带品,恰恰是空间让我们感受到了时间。如果一切静止,时间将会成为消失的维度,但空间依然存在。 实际上,时间总是凝固在一个虚无的点上,这一点存在与空间的任何一处。
      这又让我想起了那个寒假之后的暑假,读<时间简史>时的兴奋。在书中,看到了许多自己已有的想法,强烈的共鸣总能给我一点安慰。谈及时空时,或仅写道: “ 然而相对论迫使我们从根本上改变了对时间和空间的概念:时间不能完全脱离和独立于空间,而必须和空间结合在一起形成所谓的时空体。”我想这也代表了爱因斯坦,它推翻了牛顿的绝对时空观,但很遗憾,它也没有说出时空是什么。接下来的量子物理学也没有给出定义。 时空本性依然模糊。最前沿的弦理论,超弦理论并没有解答这一问题,而是脱离了时空。 用Brian Greene 的话说: “ 那样一种没有结构,没有我们所说的空间或时间概念的存在状态,可能是大多数人都想不出来的。”他是<宇宙的琴弦>的作者。
    我会继续思考那个问题,只是多了几个问题,其中之一是:为什么一直在讨论空间的蜷缩维,而时间没有?这又一次回到了那一点:时空本性究竟是什么。
二 关于弦/ M 理论的一些问题
    弦理论是较为年轻的,充满激情与活力,也不缺少优秀的自然理论所具有的美,它使我们对 “对称性” 有了更深刻的理解。在读过多部关于该理论的著作后,不免使我产生如下质疑:
    1 理论是否准确
    我们看到,尽管弦理论的基本原理很简单,但它所需要的数学却极为复杂。应该注意的是,从理论构建到数学表达,我们用了太多的 “近似”。 近似的方程应该让我们思考。期待通过修正来将已有近似方程 “改造成更加严格准确的方程”, 这是否可行? 如果一个方程需要多次(很多很多)修正才可能准确,这已经说明了该方程背后的理论存在逻辑缺陷。真正需要修改的也许是理论的基本思想。 我们最好从逻辑学上对微扰的方法重新做一下评价。 它应用于自然理论本身时,意味的也许比我们想象的要多。要知道,自然是不存在 “近似”的。
    2 理论的唯一性
    弦理论很诱人,但我认为它缺少理论应有的唯一性。首先,如果弦理论成立,显得形态应确定。而现在,对此我们并不确切知道。 其次,弦理论中空间演化方式并不能确定。 这次,我们必须面对的是太多的 “可能” 。而导致这一切的原因正是: 它的理论缺少自然哲学基础。 致命的一点是:它不具有逻辑必然性。有一件有趣的事,上学期,我曾问过数学老师一个问题: “如果解答题只写答案,不写过程,给分吗?” 老师说: “不给。我问:为什么?” 老师说: “也可以,只要你证明该题的界存在且唯一,或证明你已给出了全部解。” 我问这个问题的目的当然不是为了分数,我是在思考这是一种什么样的逻辑关系,它一定还说明了什么。 现在我明白了。很简单:
                       (x-1)(x-2)(x-3)…(x-n)= 0    n为整数
    这是一个有无数组解的方程,而解之间的关系是 “或”,也就是我们每次只有一个选择。试想这不是一道解方程的问题,题目变一下: 已知这个方程有n组解,请问: 自然在使用的是其中的哪一组?所以,即使你成功的使等式成立(成功的狮子让现象 “0” 得到满足),你依然可能是错的,而且概率是(n-1)n。 但如果问题变为: 自然使用的解是大于99且小于100的,求此解。我们会得到一个正确,也唯一正确的解。 这是因为第二次的结局有了逻辑必然性。
    当然,也许弦理论抓住了那 1n 的机会,我会关注这一点。 不希望我们迷失在数学中。
三 终极理论,自然哲学及自然理论的本性
    先来讨论后两者,我想认真思考过它们,前者也就明确多了,至少从某种意义上说。
在所有时代,科学理论的发展都受着自然哲学的影响。 我们认为理论应该是美的,基本思想应该是简单的。 然而我们无法证明这种简单性的必要性,因为这只是我们的逻辑,我们的自然哲学观,与生俱来,就像对揭开自然奥秘的渴望一样。 思考者本身就是 “第一推动”。 然而我们在判断对错的同时是否已经发下了根本性的错误呢? 我们正是在人类独有的 “逻辑参考系”中试图找到普遍适用的真理。 已知和未知都在无限扩大,且同时。 自然客观存在,以前如此,将来亦然。而我们所真正追求的究竟是什么? 是真理。 我是一个所谓的还原论者,在我眼中,宇宙中发生的一切都是有序的,一条无限延伸的因果链或是一张在空间无限延展的网。
    对于自然,理论和哲学,爱因斯坦与泰戈尔之间有过一次景点的谈话。泰戈尔认为: “ 这个世界是人的世界------关于世界的科学观念就是科学家的观念。 因此,独立于我们的世界是不存在的。我们的世界是相对的,它的实在性有赖于我们的意识……要知道真理是要由人来认识的……无论如何,如果存在着某种与人绝对无关的真理,那么对于我们而言,它是毫无意义的。”爱因斯坦则认为: “ 心灵承认外在于它,独立于它的实在……我们认为真理具有一种超乎人类的客观性。”
    我想我们应该将二者综合。 我们认为真理绝对存在,但人们永远无法认识,我们所认识的是它的影子。
    现在我们来看第一个问题,关于终极理论。 它带来了一个矛盾。 我们相信这样一个描述的存在,并且看到了一幅不断加深的宇宙图景,然而我们不清楚是否有 “最深处”另一方面,我们是否拥有足够强大的数学来推动这一切? 我们也许没有足够的时间,因为我们依然要遵循进化论,我们是自然的一部分。在研究自然定律的本身,我们也正在被自然定律所支配。 那么我们是否将被支配去洞悉那个更深的奥秘呢?没有人知道,我们能做的只有追求。 物理学所要做得就是去认识事物最深刻的本质,去理解自然的本性。
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