對于自然界的一切認知,最終都將歸于物理學。
那么,物理學是如何認識這個世界的呢?
物理,反映了人類對自然界的認知
當我們仔細地思索物理學的根源,探查人類對于自然的認知時,就難免進入“哲學”的領域。
現代人把哲學與科學分割成兩類學科,也是近幾十年的事情了;其實像“自然科學”或者“物理學”這些名字都是后來才有的,原來這些學問都被稱為“自然哲學”,比如我們熟知的牛頓的著作——《自然哲學的數學原理》。
這就引出了今天要領讀的一本你可能從未讀過的偉大著作《物理科學的哲學》——
其實按作者的本意,此書名應該為《物理知識的本質及對物理宇宙理論的應用》,聽起來就很誘人是不是?下面咱們先來介紹一下這個作者——
愛丁頓是英國著名的天文學家、理論物理學家、數學家和科學哲學家,這么說大家可能沒有感覺很厲害,那么我們可以記住一件事:他就是首先理解愛因斯坦相對論的那么幾個人之一,并且就是他首先設計實驗驗證了相對論的正確性。
愛丁頓于1882年生于英格蘭,20歲獲得科學學士學位,3年后于劍橋三一學院獲得碩士學位、科學與法學博士學位,后來依次于卡文迪許實驗室、格林威治天文臺、劍橋大學天文臺工作,32歲就當選為英國皇家學會會員。
在愛丁頓37歲那年,恰巧有一次日食現象,愛丁頓抓住這次機會,組織英國皇家學會的研究團隊,用測量光線經過太陽旁邊時所發生的偏折而驗證了愛因斯坦的理論,當時正是戰爭最黑暗的時期,愛因斯坦人在德國,用政治術語來說,他是一名敵國科學家。正是由于這個背景,愛丁頓的行為成為了科學界的轟動事件,用實際行動展現了“科學無國界”。
也許我們還聽說過一個愛丁頓最早在科普書籍中提出的理論——“無限猴子理論”,他說“如果許多猴子任意敲打打鍵盤,最終一定能寫出大英博物館里的所有的書”,與劉慈欣的“詩云”有異曲同工之妙。
給猴子足夠的時間,它能打出所有優美的篇章
愛丁頓一生著作無數,《物理科學的哲學》是他57歲那年關于相對論與量子力學的系統思考的總結。
我們說哲學是一種世界觀體系,它從具體的問題總結歸納,又為新問題做出解釋;因此無論是自然哲學、社會哲學還是人生哲學,都可以稱為一種認識論,只不過認識的來源不同。
人生哲學可以源于每個人的人生經歷,但是,自然哲學的認識論一定是來源于觀察與實驗。
觀察,當然不限于“看”,也不限于五觀,而可以是人的一切直接感受(其實非常有限)以及一切儀器測試的間接感受。
每一項物理知識必定是來源于一個“已經完成或將要完成的觀察程序”。
也正是由于這一點,一切科學對于客觀世界的描述,都不可能完全客觀,都是主觀與客觀的統一。
我們現在知道,宏觀物理由相對論描述,微觀物理由量子力學描述,而目前人類還無法將兩者統一。
這是非常奇怪的,難道宏觀世界不是由微觀粒子組成的嗎?
其實,相對論的哲學本質是在闡述這樣一個事實:人類只能觀察到物理實體之間的關系。
最簡單的理解,眼睛看到一個物體存在,本質上只是感受到了一些光束而已;因此人類的世界只存在相對而沒有絕對。
海森堡的不確定原理顛覆了我們從宏觀物理世界中得到的認識——“精確的位置與精確的速率不可能同時觀察到”,這也從量子力學的角度,提醒人類,觀察的局限性。
所以,量子力學的哲學本質是在闡述這樣一個事實:人類只能觀察到物理量的概率。
相對論與量子力學從“其大無外,其小無內”的兩個視角讓我們對世界有了新的認知,也對人類自身觀察世界的能力有了新的認識。從這個角度來講,我們目前得到的一切物理規律,很有可能,并不是宇宙本身的規律。
具體來說,就有一個很可疑的問題:微觀世界中的所謂基本粒子,有沒有可能就是我們制造的?因為畢竟,量子力學家并非是通過實際的觀察真正地區分和發現了獨立的粒子,而是通過實驗工具干擾到了它們的活動。簡單的說,微觀世界中,人的意識足以影響到存在,因為實體的概念已經完全被波所取代了。
人腦在思考問題的時候,總是不由自主地干一件事——“分析”。
就比如“分學科”就是典型的分析——科學太龐雜了,所以咱們分解開成為數學、物理、化學等等,這樣每個人只需要研究一部分科學了。
注意,宇宙本身并沒有分科!這只是人類的能力局限造成的結果。
什么叫結構性的知識?
說白了,就是知識完全是由數學來描述的,這樣的知識才能溝通和傳遞。
注意,數學完全是由我們的意識創造的結構化的關系符號,而我們認識的物理宇宙完全就只是能用數學描述出來的那個宇宙,這恰恰就是物理學的現狀。
仔細體會此處的邏輯,你會發現,主觀與客觀完成了統一,意識與物質的二元論不復存在。
近些年來,物理學越來越向自然哲學的靠近,就好像數學向邏輯學靠近一樣,每一種學問都試圖探尋它的本質屬性。
物理學,在不斷顛覆著自己的同時也顛覆著人類的認知,宇宙的奧秘、人類的起源都將以物理為始展開帷幕。
物理,正在遠離機械與冰冷,邁向靈性與溫度。
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