萬有理論需破除“地心說”


量子度量 五、測量限制的宇宙

現在,小學生也知道地球繞著太陽轉。然而,在早期人類觀念裡,“地心說”才是正統,存在了一兩千年。而且,翻閱歷史,我們發現,不論是什麼民族,或多或少都有“地心說”的影子,這個我們不難理解,古人抬頭看天,發現太陽、月亮、星星都在圍著我們在旋轉,加上人類唯我獨尊的基因,古人得到“地心說”的結論理所當然。現代人抬頭看到的和古人差別不大,但現代人大腦中明白太陽才是太陽系的中心,所以看到星星圍著我們轉才不會引起錯亂的意識。

但我們不能直接說“地心說”是錯的,地心和日心只是我們選取的參照點不一樣。選取地球為中心,建立一套理論,描述太陽系行星的相對運動,是可以做到的。通過地心理論,我們也可以計算到,在星空中,行星在什麼位置繞大圈;在什麼位置繞小圈;在什麼位置會停留;甚至在什麼位置會逆行。只是地心理論解釋行星運動會相當複雜,而且因為描述的不精確性,過段時間,我們還要對理論進行修正。而換日心說來描述行星運動,就變得簡單明瞭,行星只是繞著太陽轉圈。雖然從地球上看來,行星的運動還是在某些位置繞大圈;在某些位置繞小圈;在某些位置會停留;甚至在某些位置會逆行。因為,目前為止,人類還不能跑到太陽上去看星星。

用日心說解釋行星繞圈圈,和在地球上看行星躲貓貓,不會引起我們的意識錯亂。是因為太陽不僅在太陽系中心,還在我們的心中。選用日心說是我們選取了更簡潔,更科學的理論。其實這就是奧卡姆剃刀原理,奧卡姆剃刀原理簡單來說“如無必要,勿增實體”,運用到科學,奧卡姆剃刀原理表述形式為:當你有兩個或多個處於競爭地位的理論能得出同樣的結論,那麼簡單或可證偽的那個更好。對於科學理論也可以表述為:如果你有兩個或多個類似的解決方案,選擇最簡單的。需要最少假設的解釋最有可能是正確的。

從日心說出發,科學家也給出了各種各樣的理論,科學得到了長足的發展。到十七世紀,偉大的牛頓“站在巨人的肩膀上”,集大成的總結給出了牛頓力學體系,並且為了說明白運動和靜止的關係,牛頓用了絕對時空。絕對時空需要絕對靜止參照系,所以“以太”這種假設出來的物質,便被科學家請上了檯面,充當絕對靜止參照系。一直存在了幾百年。

二十世紀初,物理大神輩出。大神中的大神愛因斯坦出手了,愛因斯坦說沒有以太,沒有絕對時空,只要兩條簡單的原理,相對性原理和光速不變原理,便可解釋運動和靜止的關係。沒有什麼絕對時空,運動和靜止是相對的,時間和空間也是相對的。這就是橫空出世的狹義相對論。狹義相對論就像新的日心說,從狹義相對論的角度看去,時間不再有特殊地位,慣性參照系中的運動物體的時間會變慢,尺子會變短。

牛頓從日常感覺出發,對於速度和時間的解釋也更接近於我們的自我感覺,速度可以疊加,時間不可質疑。愛因斯坦拋開自我感覺,正如拋開了“以地球為中心總結星星的運動規律”的方法,只需要換一種角度解釋,從簡單的原理出發,得到結論是簡潔優美的,雖然結論是不合常識,不容易理解的,但經過驗證符合實際。從狹義相對論推導出的質能公式,只用四個符號,就告訴人們質量和能量之間的秘密。

我們從地球望去,行星的運動不是在圍著我們繞圈,但我們用行星繞太陽轉圈的理論,就可以完美的解釋為什麼我們看行星時快時慢的運行,並且可以精確的預測行星的位置。牛頓相信空間是絕對,是平直的,和古人相信大地是平直的其實並無二樣,還有牛頓力學中的時間勻均流逝,都是從自我感覺出發的結論。愛因斯坦卻不管這種以自我為中心的感覺,從簡單的原理出發,引入新的變化方式,洛倫茲變換,描述了運動時空間和時間的相對變化。

為什麼要重複地將"地心說"多說幾遍呢?因為人們試圖將量子理論和相對論融合的時候。尤其是解釋量子理論不確定性時,提出了人的主觀因素影響結果的解釋。可憐薛定諤既生又死的小貓咪,貓咪的生死完全取決於人們看與不看貓咪。就像是說,月亮在不在天空上,完全取決於人們看不看她。還有形如鬼魅的量子糾纏,有人直接就和意識聯繫在一起解釋。諸如此類的還有多重世界平行宇宙的理論,觀測者每次觀測薛定諤的小貓咪時,都會分裂出另一個世界,一個世界量子塌縮小貓咪死了,另一個世界量子沒有塌縮小貓咪活著。

我們似乎又看到了熟悉的情景,為了解釋地心說,科學家提出了晦澀難懂的本輪-均輪模型。那麼,現代物理的地心在哪裡,那就是我們的測量行為。尤其是量子力學,被稱為經過最精準測量驗證的理論。然而,正如在“地球上看到的不規則行星運動”和“日心說”理論之間的關係一樣,我們的測量行為其實是地球上看行星,然而隱藏在背後的是宇宙和量子運行的規律,發現總結這些規律,可以解釋我們測量到的,也可以解釋我們無法測量的現象。測量是很重要的,但不是宇宙的真理,真理決定測量,測量檢驗真理。

未完待續

獻給八千女神——量量度子



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