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《现实不似你所见》读后感精选10篇

2018-03-23 21:44:01 来源:文章吧 阅读:载入中…

《现实不似你所见》读后感精选10篇

  《现实不似你所见》是一本由[意] 卡洛·罗韦利著作,湖南科学技术出版社出版的精装图书,本书定价:49.00,页数:248,文章吧小编精心整理的一些读者读后感希望对大家能有帮助

  《现实不似你所见》读后感(一):挑战读者的想象力理解

  目前理论物理学的发展目标,就是争取把《广义相对论》、《量子物理学》、《宇宙标准模型》三大门学科的理论合二为一,找出所谓的万物理论,以书中所描述最新发展来看,路漫漫其修远兮。

  相对论是大家耳熟能详东西,然而能真正理解的并不多,不信,尝试理解一下这个,地球围绕太阳转,轨道是一条直线。手动黑人问号???

  理论物理学一直致力于解构我们身处的宇宙,以目前最新发展来看,我们这个宇宙,基本构成单位名词叫做“协变量子场”,这是构成如今宇宙的唯一要素。它是个什么东西呢?简单来说,它是普朗克尺度大小的一种存在,因为量子理论的核心就是,世界是不连续的,存在一种最基本的单位,叫做量子,比如让电子跃迁的量子。这个“协变量子场”,它处在时间空间之外,时间与空间,是由无数的“协变量子场”的相互关联产生的。也就是说,我们的宇宙,我们的银河系,我们的虚空我们的时间,我们自身,是无数个“协变量子场”相互关联制造出来的。至于这个相互关联是一种什么作用,不要问我,我无法理解。

  量子宇宙学有一种最新的理论,宇宙不是由奇点大爆炸产生的,而是由一坨压缩到量子尺度的致密物质大反弹膨胀而成。乍听起来,这有啥区别,不就换了种描述方式?慢着,大反弹理论,由奇点开始反弹膨胀的宇宙,在某段时间内,是以概率形式存在的。概率云又是什么东西???我同样无法理解。

  还有一个最新的理论,我们的宇宙,是由信息构成的,并且信息在不断的减少,无数的黑洞都在吞噬宇宙的信息,然后以热时间的方式缓慢蒸发,然而,进入黑洞的信息永远都找不回了。这是本书最后一章的大致意思结合前面某些章节的内容,读来不禁让人怀疑——我们的宇宙真实存在吗?基础物理学发展到最后,如果万物理论真的出现了,结果会不会就像科幻片中描述的一样,我们仅仅是某种高级文明电脑”里面的一堆代码?

  理论物理学发展到如今这种程度,已经远远超出普通人所能理解的范围了,想象力也完全不够用了。其他什么圈量子理论、弦理论都没有太大进展,超对称粒子或许明天就能发现,也或许五十年内依然无法出现。

  宇宙并非无限的,无限的只有人类无知

  希望有生之年,能够见到理论物理学再进一大步。

  《现实不似你所见》读后感(二):一本毁“三观”的极简量子物理史!

  木心说“宇宙观决定世界观,世界观决定人生观。”

  但是我们真的认识宇宙吗?

  我们对世界的认识是正确的吗?

  最近读到一本毁三观的极简量子物理史,《七堂极简物理课》作者卡洛•罗韦利的新书《现实不似你所见》。

  他告诉我世界是由量子场构成的,不是我以为的弦,原来时间并不存在?在微观世界,世界完全不是我们所看见和直觉所感知的样子,更重要的是本书告诉了我什么是科学精神

  言必称希腊和科学精神

  其实,关于世界的本质 ,从古希腊人就开始思考了,先哲德谟克利特就提出过原子论,别以为是瞎扯,因为后来的爱因斯坦解决了原子论的决定性证据

  但是,我们现在言必称希腊,并不是那时预言了一些科学成果,而是希腊时代留下的思想遗产,比如米利都学派提出的科学思考方法重点是批判性思维

  世界观的科学革命

  在古希腊之后人前仆后继探寻世界的本质,直到牛顿第一次从科学的角度构建世界的模型,世界是由空间——时间——粒子构成。

  但是,法拉第发现了电磁力和场,麦克斯韦把他们写成了数学方程,牛顿体系出来了两朵“小乌”云,也就是牛顿体系中的两个反常:电磁里和场。

  为了解决两个反常,科学家首先对牛顿体系进行了修正,世界的结构变成了:空间——时间——场——粒子。

  但是,修正后的世界,还是有个反常,就是光速。

  这次反常没法修正了,于是爱因斯坦的相对论推翻了牛顿力学建立的经典物理体系,世界的构成变成了:时空——场——粒子。

  回顾这个过程,这其实是托马斯·库恩《科学革命的结构》里典型的科学革命过程。

  科学的发展,就是从发现反常开始,为了解决反常问题,刚开始一般是对原有的范式进行修正,比如麦克斯韦对于牛顿体系的修正,后来发现一种反常,没法通过修正来解决,就引发了科学革命,出现范式的转移,比如牛顿体系转向相对论体系。

  世界到底是什么样子的?

  在爱因斯坦斯坦相对论的基础上,后来发展出了量子力学,世界的构成变成了:时空——量子场。

  但这是世界的本质吗?不是。

  后来关于世界的本质主要有两种理论,一种是弦理论(感兴趣的可以去看格B·林写的《宇宙的琴弦》),一种是量子圈理论。

  而且近些年的三个重要科学发现都支持量子圈理论:

  希格斯玻色子的发现。

  标准宇宙模型。

  引力波的发现。

  但是弦论目前还没有找到相关的证据。

  这时候世界的本质就出来了,也就是由量子场构成的。世界的构成是:协变量子场

  我们可以从这张图看到世界的构成的演变,我们对于世界的认识不断改变,也不断加深,也就是对世界本质的认识的加深和趋近,是建立在世界观不断被毁的基础上的。

  结语

  协变量子场这是世界的终极模型吗?

  我认为不是的

  正如卡洛•罗韦利书的最后章节《秘密》所说的:

  科学是不可靠的,因为它提供确定性。但它又是可靠的,因为它提供给我们目前所能拥有的最好的答案

  敏锐意识到我们的无知,这正是科学思想的核心。只有记住我们的信念可能是错的,才有可能把我们从错误概念中解放,并且学习到正确的念。即 :不盲信我们过去的知识和直觉,不相信任何人所说的,不相信我们的父辈祖先积累的知识。

  科学思想的本质就是批判、反抗与不满于先前的概念崇高神圣或不可触摸的真理。对知识的探求不会被确定性滋养:它得益于对确定性根本上的不信任

  我想这本书,要告诉我们的不是一个关于世界本质的终极答案,而是批判性思维和质疑精神的科学思想,这才是我们真正能认识世界真实面目的方式,所以,现实不似你所见。

  《现实不似你所见》读后感(三):书记,读到哪记到哪

  

第一部分

来自希腊的古代原子论之父,德谟克利特从米利都移居到了阿夫季拉,他知道可以借由理性来理解世界,确信各种各样自然现象一定可以归因为某种简单的东西。由此,他设想了一种基本物质,万物有它构成。他撰写了很多著作,其思想展现出了强烈人文主义、理性主义和唯物主义。这比18世纪启蒙运动类似观点早了大概两千年。柏拉图和亚里士多德对此加以反对,他们排斥德谟克利特的自然主义观点,坚持赞同目的论的角度来理解世界。当然,用这种思考方式会具有很强误导性,凡事善恶的目的论来思考,只会把人类的食物自然界的是混为一谈

  德谟克利特提出物质不可能是一个连续的整体,因为这个命题本来就包含着矛盾。理性可以向我们揭示事物本来面目而非他们显现的样子。希腊人芝诺提出了一个悖论带来了全新的思考:“一只乌龟向阿喀琉斯发起跑步挑战,乌龟领先10米跑,阿喀琉斯能追上乌龟吗?” 芝诺提到阿喀琉斯需要无穷多的小段时间才能追上乌龟,他永远无法追上乌龟。因为他认为无穷多的时间段等于无穷多的时间,但是阿喀琉斯确实能够在某一时间段追上乌龟。所以我们看到的是不合理的幻象。解决方法,在于连续体这个概念,任意小的时间段可以存在,但无穷多这样的时间段会成为有限的时间。亚里士多德已经意识到了这一点并给出了分割极限的不存在与无穷分割的可能性之间的区别的证明,这个问题直到19世纪才有数学家在概念上阐述清楚。回到真实世界,任意短的距离真的存在吗?无穷小的时间存在吗?这正是量子引力需要面对解决的问题。

  “宇宙是分立的,而非连续的。如果是无穷小的点,就没办法创造维度——正如德谟克利特所论证、亚里士多德所引述的那样。因此,绳子必须是由有限数目的优先驰尊的物体组成的。我们无法把绳子相切多少次就切多少次;唔知不是连续的,它是由大小有限的原子个体组成的。”

  从托勒密的至大论中的地心论理论,哥白尼对其认真钻研最后鼓起勇气彻底变革完善了日心论,开普勒最终对其做出了严格的证明。另一方面,伽利略完成了人类史上的第一次实验,发现并描述了自由落体定律,牛顿最后深入研究了伽利略与开普勒的成果,计算得到了普世的地球的加速度,由此,宇宙被理解为是一个巨大的空间,物体通过力的方式相互吸引;一种统一的力一直存在——万有引力。此时世界被理解为由空间、时间和粒子构成。

  贫苦的法拉第和苏格兰贵族麦克斯韦两人分别通过实验和计算证明建立了电磁场的概念。随着引用新的实体——场——使法拉第完全背离了牛顿简洁优美的本体论,世界不在只由在空间中随时间流逝运动的粒子组成。此时世界被理解为由空间、时间、场和粒子组成。

第二部分

  牛顿与麦克斯韦的理论看起来以一种微妙的方式相互矛盾,19世纪的物理学陷入一个问题:谈论一个物体本身的速度是没有意义的,唯一存在的速度是一个物体相遇另一个物体的速度,但,麦克斯韦方程组里给定的光速是相对于哪个物体而言的呢?

  爱因斯坦通过思考与研究初步总结道:在一个时间的过去与未来之间,存在一个“中间区域”,一个“延展的现在”,一个既非过去亦非未来的区域,这就是狭义相对论的发现。爱因斯坦领悟到的关于自然的重要事实就是,这一刻中是无法避免的;我们无法把它消除。他被编制在时空事件的纹理中。这种把时间与空间的巧妙重建的一个成果就是,如时空概念的融合,电场与磁场也以同样的方式融合,合并为一种单一尸体,我们如今称之为电磁场。在新的力学中,“能量“与”质量“也被合二为一。爱因斯坦已经清晰意识到能量与质量是同一尸体的两面。这就表明质量本身并不守恒;能量——按照当时的理解的那样——也不守恒。一种可以转化为另外一种,只存在一个守恒定律,并非两个。

  ”守恒的是质量与能量的总和,而非其中任意一个。一定存在某个过程,可以把能量转化为质量,亦可把质量转化成能量。”

  由于我们人类感官的局限,如果我们可以轻易的感知一纳秒的时间,就不会产生“现在”这个概念。我们会意识到说“此时此刻”是有意义的,但把“此时”当作全宇宙共同的的“此时”是没有意义的。此时,世界被理解为由时空,场和粒子组成。

  1915年,爱因斯坦完成“广义相对论”,把时空的概念和场结合了起来,引力场也是一种场。与牛顿平直、静止的空间不同,他会起伏也会运动,和麦克斯韦的场与法拉第的力线一样。这一理论是对世界极大的简化,空间不在于物质有所区别。此时,物理学家惠勒为广义相对论给出最精准简短的描述:“物质决定空间如何弯曲,空间决定物质如何运动”。此时理念已经成型,接下来爱因斯坦与学生黎曼构建了曲面理论完成了方程,并解释了星体附近的空间和时间如何弯曲。1917年,爱因斯坦尝试把三维球面的想法放进方程,这里,他遇到一个问题,他认为宇宙是静止不变的,但他的方程告诉他不可能如此。万物互相吸引因此对有限的宇宙而言不坍缩的唯一方式就是膨胀。但爱因斯坦不相信自己的方程告诉他的东西,甚至犯了一个愚蠢的错误:宇宙要么在收缩要么在膨胀,他修改了方程就是试图避免膨胀的含义,也正因为这个错误,加进来的项是正确的,却无法改变这一事实:方程预言宇宙必然在膨胀。爱因斯坦却缺少足够的勇气去相信他自己的方程。

  量子力学从普朗克的能量包,到爱因斯坦发现光既可以是电磁波也可以是一群光子。如果普朗克是量子理论的生父,爱因斯坦就是给予它生命滋养的人,但后来量子理论的发展走向令爱因斯坦也不再承认这是他的理论。

  玻尔描述了量子跃迁的过程并建立了“玻尔模型”,但这一理论也充满着各种问题,它们与当时关于物质与动力学的概念全部背道而驰,为什么只能有特定的轨道?电子的“跃迁”是什么意思。研究进入艰难时刻,直到海森堡的出现。一晚他在散步时看到漆黑的路上,一盏盏路灯下,有个黑影逐一经过所有路灯,循环着消失又重现,最后彻底消失在夜色中。海森堡突然联系到了神秘的量子跃迁,她看起来很像是原子光谱的基础,如果在两次相互作用之间,电子真的不在任何地方呢?接下来海森堡写下了第一组基本方程和矩阵。之后的工作由狄拉克接过,孤僻的他彻底完善了量子力学的计算:

  “从最开始杂乱无章的灵感、不完整的计算、模糊的形而上学的讨论、奏效却让人费解的方程,最后变成了一个完美的体系:优雅简洁,并且极其优美,优美,但极其抽象。”

  狄拉克的量子力学允许我们做两件事。1,计算一个物理量可以取那些值;它体现了事物的分立性。当一个物体与其他物体相互作用时,能计算出的是在相互作用过程中物理量可以取的值2,计算一个物理量的某个值在下一次相互作用中出现的概率,计算的振幅。概率体现了理论的第三个特征:不确定性。理论不会给出唯一的预测,而是给出概率。随着标准模型的建立,此时世界被理解为由空间、时空和量子场组成。

  量子三大面向:分立性,不确定性,世界结构的相关性。

  1. 分立性

量子力学的第一个含义就是,系统内部能够存在的信息由一个上限;系统所出的可区分状态的数量是有限的。无穷是有限的,是理论的第一个重要方面,这正是德谟克利特窥见的自然的分立性。// 系统状态的信息是有限的,由普朗克常数限定。

  2. 不确定性

由于这种不确定性,在量子力学所描述的世界中,事物始终都在随机变化。所有的变量都在持续“起伏”,因为在最小的尺度上,一切都在不停的振动,量子力学为我们揭示出,我们观察的世界越细微,就越不稳定。世界并非由小石子构成,它是振动,是持续的起伏,是一群微观上转瞬即逝的事件。// 未来并非完全由过去决定,我们所见的严格的规律性最终是统计学上的。

  3. 相关联

一个物体的所有变量都只相对于其他物体而存在,自然只是在相互作用中描绘世界。// 自然的时间永远是相互作用。系统的全部时间都相对于另一系统而出现。

第三部分

  续

  《现实不似你所见》读后感(四):量子力学的发现之旅

  卡洛•罗韦利继《七堂极简物理课》之后,为我们带来了进阶版的物理学课程,就是这本《现实不似你所见——量子引力之旅》。顾名思义,本书的主要内容就是有关高端物理知识——量子力学。

  看过《极简》的读者将会发现,这两本书的知识跨度不是一般的大。犹如从初三跳级到了大二。因此不仅考验着读者的耐心,更加考验着作者的授课能力。

  为了便于读者理解,罗韦利同一般的科普读物一样,先是从相关科学历史讲起。第一个探讨的就是物理学、化学或者说是自然科学上的一个经典问题——物质是由什么组成的。之后引述了柏拉图、亚里士多德等古典哲学家的观点,并通过德谟克利特的哲学思想,引入了第二个问题——物质可以无限分割么。

  全书共分为了四个部分,古典历史犹如始发站。之后列车飞速行驶,第二站就是近代量子史,同样也是物理学爆炸的年代。现在诸多的耳熟能详的理论都产生于这一时期,如爱因斯坦的“相对论”、海森堡的“不确定性原理”等。由于是上个世纪的科学成就,再加上我本人也是工科出身,所以很容易理解作者在这一章节的讲述。

  然而接下来的两个章节是属于现代量子理论的研究成果,这里面的很多理论确实艰深晦涩了一些,及时作者贴心的配上了各种解说图,但是依然只能一知半解。

  我认为科普读物大致分为两种:一种老师型的,“传道、授业、解惑”,目的是散播知识。另一种式启发型的,授业倒在其次,关键是启迪心灵,点亮智慧。《现实不似你所见》这是这种。试想,大学理科生们要学习一年甚至更久的量子力学,怎么可能在一本不到7万字的科普读物就讲述的通通透透呢。

  所以这本书就是一次对心灵的启发,引领我们踏上量子引力之旅,之后如果读者有兴趣找寻一个完整的未知的物理学领域,那么这本书的目的便达到了。

  《现实不似你所见》读后感(五):文科生读物理科普

  我仔细想了想我和物理之间的渊源,感受到了满满的挫败感。 第一次接触物理是一篇小学课文,课文标题是《叫三声夸克》,我仅存的印象是看到文章标题时我觉得这篇文章的标题真有意思,为什么要叫三声呢?上了初中我为了锻炼个人能力,向班主任申请去当物理课代表。锻炼能力的目的达到了,但是我中考物理成绩并不理想,比预期少考了十分。为此我自我谴责了许久。后来回学校看物理老师,作为课代表我一直跟她关系很好。但是我去看她的时候她已经提前走了,我把花放在她办公桌上,然后趴在她办公桌上哭了一鼻子。走的时候给她留了个挺长的条儿,但过了这么久我只记得一句了,“你是不是还在因为我中考物理没考好生我气?” 上了高中,我和物理间的“斗争”更为惨烈,讲到抛物线运动的时候我就已经有点听不懂课了,等讲到开普勒定律的时候,我已经放弃去听课了,反正也听不懂,物理课用来看小说和看文综了。在我明确了自己是个文科生后,我彻底放弃了物理,我人生中的最后一次物理考试以35分收场(当然那次卷子出的也很难,年级平均分也只有五十来分啦),这是我目前求学生涯中的最低分数,可以说是物理刷新了我的底线。一想到这些年被物理支配的恐惧,迷之感觉到满满辛酸。 分科以后,我再也不用学物理了,并且物理在我心中留下了以下印象:难以理解、高深莫测,夸张点说,不是人学的。谁爱学,谁学。谁能学,谁学。反正我是学不来。所以在我每每遇见物理学得很好的人时,都会习惯性佩服一下他们,能把物理学好,那你很棒棒。 我物理学得不好,学不通,但是既然渊源这么深我总觉得多了解一下也是极好的。本身就没学到什么东西,现在再放弃去了解,这种做法有反智的成分在里面。学不好又不是连了解的权利都被剥夺了,而且这份了解也不用考试。所以我买了一本物理科普性读物,《现实不似你所见》。 说实话,虽说是一本科普性读物,但是凭借我已有的知识和理解力,要想读懂这本书,难度也是很大的。作者已经很努力地把问题以简单的手法呈现出来了,但是我还是看不懂,真的有一种在宇宙旅行的窒息感,全程一脸懵。我对这本书知识的吸收率其实是很低的,但我觉得收获了更为重要和有意义的,那就是对物理学的崇敬和对这个世界谦卑的态度。 书的副标题是《量子引力之旅》,读完这本书,我对量子引力还是一知半解。书的最后给出了一张图是量子引力的直观表示,但我是真的没看出来哪里直观了……感觉是一副印刷不清晰的抽象画。空间如何扭曲变形,时间怎么就不存在了,我还是没有彻底地理解。但是这次,我在没有理解的同时,“物理学深奥晦涩”并不是主要感受,主要的是我感受到自己是多么无知。 我看到宇宙大爆炸几个字时,稍微想了一下宇宙是如何诞生的,除了太阳系其他星系会是个什么样,人类怎么诞生在了地球上,太阳是怎么诞生的。我稍微想了一下,就摇摇头赶紧停下了我的思考,我不敢再往下想了。因为我的问题,我根本无法自己找到答案。我的思考,意义真的不大。可能在我有生之年,这些问题都不一定能找到答案。我深深感受到了因为自己无知而引起的恐惧感。恐惧的同时我觉得自己能够来到这世界看它一眼是一大幸事,毕竟宇宙这样大,而我是这样渺小,能够见见这个世界,我感到非常荣幸。SPACEX公司最近发射了一枚携带了一辆电动跑车的重型火箭,车的电路板上刻有这样一句话“Made on Earth by humans”,我很有幸作为humans的一员。一想到宇宙浩瀚,而我只是其中一个星球上的生物之一,就感觉自己真的是十分渺小。这种渺小感使我对这个世界这个宇宙,怀有十分谦卑的态度。罗韦利那句“巨大的宇宙,但是有限。唯一真正无限的是我们的无知”确切地反应了我的心境。 虽然我对待这些问题只能稍微想想而已,但是有些人不是。有很少数的人在做着巨大的努力,推动着知识的更新和世界的前进。 张震岳在爱的初体验里唱到“是不是我的十八岁,注定要为爱流眼泪。”如果说有人十八岁注定要为爱流眼泪,那么有人在二十五岁,也许注定要为这个世界作出巨大贡献。 我身边有很多92年出生的朋友,刚好都在二十五岁左右。有人在勤学苦读考编制,有人想过得安逸一些准备去考公务员,还有人在读博士,希望去改变这个世界。总结来说大家整体上都在为自己而奋斗,奋斗的过程中还带有迷茫。 但是爱因斯坦在二十五岁就提出了狭义相对论,计算出了原子的大小。海森堡在二十五岁写出了量子力学方程。狄拉克在二十五岁接手了量子力学新理论并且建立了完整的形式和数学框架。 二十五岁,是多么多么的年轻。大部分人在二十五岁都在为未来而迷茫,在谋求生计。但是这些物理学家们,在这样年轻的时候,就已经提出了正确并且能够改变世界的理论。当然这也体现出学物理是非常需要智商的,说他们天赋异禀也一点都不为过。我一直知道,人年轻的时候比较大胆,比较敢想敢做。王希孟十八岁花千里江山图,因为少年心中有千里江山。而黄公望八十岁画富春山居图,老年人心中也许只剩一座富春山了。画作的成就与年龄的关系我们可以感受到。在物理学界,成就与年龄的关系在感觉上更为强烈。这些伟大的物理学家,在非常年轻的二十五岁,在大部分人还感到迷茫的二十五岁,就已经在物理这个领域内跨出了人类新的一步,他们原来是这样敢想敢做。少数人在非常努力地推动着这个世界的观念的更新和知识的进步,他们是真的优秀。 我每天都吃着袁隆平爷爷培育出的杂交水稻,吃的很饱,吃的很香。我作为一个文科生,可能难以去真正理解杂交水稻的培育过程,但是我的每一餐都在享受着培育成果。因此我对袁隆平爷爷抱有着崇高的敬意。我对物理也应该一样。我每天都在享受着物理学的发展给我生活带来的便利。量子力学的发展制造出了电脑,发展了化学和分子生物学,带来了激光和半导体。在我看完这本书之后,我觉得我不应该再认为物理只是单纯的高深莫测、难以理解。我不能在享受着物理学发展的成果的同时认为物理不是人学的。物理有着它独特的魅力,就算我感受不到这种魅力,我对它也应该抱有最大的敬意。 作为一个文科生,我在看完《现实不似你所见》之后,我感受到了物理的美好,起码那部分少数极为优秀的人在帮我帮全人类努力去克服那种对无知的恐惧。科学的力量是这样强大,科学是有远见的,科学是最好的策略。 作为一名文科生,我在看完这本书后觉得理科生真的好可爱,可爱到我觉得如果我早点看到这本书说不定我就去学理了。但是我很快打消了我这种自欺欺人的想法。再让我重活一次我可能还是会去学文, 毕竟我的智商不允许我有学理的想法。既然已经成为一个文科生,希望我自己在二十五岁那年也拥有一颗去改变世界的心,敢想敢做。我希望作为一名文科生未来能在自己的领域内对这个世界有一点点贡献,哪怕只有一点点。 作为一名文科生,可能未来跟物理上的研究不会有关系,但我起码还能抱有科学的态度,持有一颗对这个世界感到谦卑的心,时刻对这个世界保持敬畏,这是我看本书最大的收获。我可以不懂物理,不懂什么是量子力学,可以坐享其成享受物理学发展给我带来的巨大便利,但我一定要对物理学怀有敬意。宇宙浩瀚,充满了未知,一定要持有对宇宙谦卑的态度。我们啊,真的太渺小了。 《现实不似你所见》是我走向通识书的大门,日后我会多接触通识科普类读物。哪怕看不完全懂,收获正确的态度也是巨大的成功。 最后想引用卡尔·萨根1994发表的一段话。1990年,旅行者1号于距地球64亿公里处最后一次回望母星,拍摄下这张照片。 “我们成功地拍摄了这张照片,当你看它,会看到一个小点。那就是这里,那就是家园,那就是我们。你所爱的每个人,认识的每个人,听说过的每个人,历史上的每个人,都在它上面活过了一生。我们物种历史上的所有欢乐和痛苦,千万种言之凿凿的宗教、意识形态和经济思想,所有狩猎者和采集者,所有英雄和懦夫,所有文明的创造者和毁灭者,所有的皇帝和农夫,所有热恋中的年轻人,所有的父母、满怀希望的孩子、发明者和探索者,所有道德导师,所有腐败的政客,所有 ‘超级明星’,所有 ‘最高领袖’,所有圣徒和罪人——都发生在这颗悬浮在太阳光中的尘埃上。”

  《现实不似你所见》读后感(六):科学实在论和场本体论视角下的物理学历史与未来

  根据书中内容起名的话。我认为可以把本书称为《科学实在论和场本体论视角下的物理学历史与未来》。全书一共四个部分。第一部分是讲古希腊到牛顿的物理学史,第二部分是讲相对论和量子论的历史,第三部分是讲圈论,第四部分是讲检验圈论正确与否可以进行的一些实验观测的设想和进展,以及科学哲学。

  书的作者卡洛·罗威利是圈量子引力论的代表人物。圈量子引力论(loop quantum gravity,LQG,以下简称圈论)是与弦论在同一研究方向上的不同方案。在之前我已经看过作者写的另一本书《假如时间不存在》,时间不存在的物理学叙述就是说在惠勒-德维特方程中没有时间这个变量。这当然是休谟在《人性论》中提到的、马赫对牛顿时空观的批判中讲的思想,也是圈论的两个最重要的公理之一:背景独立(Background independence)①——不存在可以作为背景的独立不变的度规,坐标系等。背景依赖(Background-dependent)的理论有牛顿力学(假设存在一条独立不变的时间轴,chronometric),狭义相对论(其背景为闵可夫斯基空间,背景度规为闵可夫斯基度规),在背景电磁场中运动的电子的方程,弦论(其背景为闵可夫斯基空间)等。货币中性论是社会科学中的背景依赖理论(假设货币不需要时间和过程,在完全同等程度上产生对所有产品的影响,超距作用在经济学上的复魅),尽管研究领域不同,但在思维方式上却有着非常相似的“古典性”。另一个公理是广义协变——物理学的定律可以用任何的坐标系来表示,这也是广义相对论的基本假设(摘自百度百科圈量子引力论词条)。关于背景独立这个公理,在书的第二部分讲广义相对论,第三部分讲圈论中会有详细叙述。这最能突出体现圈论作为一个数学上严格的不依赖于背景的理论框架的鲜明特征。

  书名《现实不似你所见:量子引力之旅》,根据书中内容起名的话。我认为可以把本书称为《科学实在论和场本体论视角下的物理学历史与未来》。全书一共四个部分。第一部分是讲古希腊到牛顿的物理学史,第二部分是讲相对论和量子论的历史,第三部分是讲圈论,第四部分是讲检验圈论正确与否可以进行的一些实验观测的设想和进展,以及科学哲学。跟亚里士多德的安排很相似,《物理学》之后是《形而上学》,形而上学因此而得名。前三部分是物理学的话,第四部分就是物理学之后,形而上学,将哲学用物理学语言叙述。

  就像漫威电影中的彩蛋一样,如果把这本书看做一场电影的话,其中有哪些是彩蛋、看点呢?我认为有这些:

  科学和哲学之父不是泰勒斯,而应该修正为他的学生阿那克西曼德。构成万物的基本物质的雏形不是泰勒斯的水,而是阿那克西曼德的“阿派朗”(apeiron),即“无限定”。(本书p7,p165)

  宇宙不是起源于大爆炸,而是起源于大反弹。在大反弹之前有一个不断收缩的宇宙,压缩到一个极小的点后开始反弹并膨胀,使得宇宙看起来好像是由爆炸形成的一样。(p178)

  用激光干涉引力波天文台(LIGO)探测器已经观测到了引力波,要做一个升级版的,名为LISA的实验来观测宇宙引力背景辐射。LIGO是地月系的三颗人造卫星组成,LISA是太阳系的三颗人造行星组成,即LIGO是探测器围绕地球转,而LISA是探测器围绕太阳转,在这个升级版的更大尺度上来观测宇宙引力背景辐射,这是比宇宙微波背景辐射还要古老的关于宇宙最初始状态的信息。(p190)

  定域性(locality)可以理解为“延展的现在”,也就是一个既非过去也非未来的区域。人类感官能感知的最短时间大约是十分之一秒,如果人类的感官更敏感,可以感知一纳秒的时间,那么我们就不会产生均匀的时间概念,也就是牛顿的绝对时间概念。而是会像闪电侠那样,看到“延展的现在”被“冻住”了。离我们越近的地方“延展的现在”被冻住的时间越短,离我们越远的地方“延展的现在”被冻住的时间越长。就如同我们的视觉有限只能看到可见光,紫外线和红外线以及其他不可见光是跟可见光一起照到我们的,但我们的感官感觉不到,感官感觉不到并不意味着不可见光就不存在。贝克莱的“存在就是被感知”是完全错误的存在定义。既非过去也非未来的延展的现在持续太短暂了,我们感官无法察觉到它,但它真实存在。超距作用也就是我们感官迟钝而产生的错觉。在仙女座,这个延展的现在的持续时间(相对于我们)是两百万年。这两百万年间发生的任何事情于我们来说既不在过去也不在未来。时间是一个局部的现象:宇宙中的每个物体都有它自己的时间之流,其速度由当地的引力场决定。每个物理过程都遵循着自己的节奏,独立于临近的其他过程。量子事件的关系就是世界本身的演化,产生它们自己的时间。(p151、p152)在地球上海拔高的地方,时间流逝的更快,在海拔低的地方要慢些。我不知道古人是否意识到时间流逝速度是不均匀的,在不同的地方是不同的。天上一日,地上一年。南朝宋刘义庆《幽明录》刘晨阮肇入天台山。南朝梁任昉《述异记》烂柯人。《醒世恒言》李道人独步云门。这些都是讲引力的时间膨胀,不过说反了而已。一对双胞胎,在地面生活的人还是青年,在山上生活的人已经化为枯骨了,(把这种差距放大了,地球的引力没有这么大)在山上时间流逝更快。(第二部分)

  宇宙的形状是三维球面而不是11维背景空间的D3膜(四维的膜宇宙(brane) 漂浮在6维的体宇宙(bulk)里)。圈论是从相对论和量子论那里拿东西,用数学技巧和物理直觉整合成一体,没有增加维度,所以它认为我们的宇宙是三维球面而不是弦论认为的11维的背景空间。圈论没有奇点,是球面与环面不同伦数学的一个自然推论。这里罗威利并没有讲抽象的球面与环面不同伦数学,而是通俗的用但丁《神曲》天堂篇中对宇宙的描述来讲这种不同伦数学的直观意义是什么。正如罗威利自己所言:科学由实验、假设、公式、计算与讨论组成,但这些只是工具,就如乐手的乐器。正如音乐中重要的是音乐本身,科学里真正重要的是科学所提供的对世界的理解。要理解地球围绕太阳转这一发现的重要性,无须弄懂哥白尼复杂的计算;要理解地球上所有生物都有共同祖先这一发现的重要性,也不必明白达尔文书中复杂的论证。科学就是以越发开阔的观点解读世界。(引言)就如同跟初丁(초딩)讲日心说一样,我们的教材直接跟初丁讲背景独立、定域性而不是牛顿的绝对时空初丁们也是完全能理解这种宇宙观的,只不过我们的教材落后了。但丁《天堂篇》把宇宙描述为三维球面,每个球面都包围也被另一个球面包围。第27篇中的诗句:“宇宙的这一部分包围着前一部分,就像前一部分包围着其他部分”。这是观测者在方程式所描述的世界中采取的内部视角,像是生活在地面上的青蛙。(马克斯·泰格马克《四个层次的多重宇宙》)典故出自希腊戏剧家阿里斯多芬尼斯的两部有名戏剧《飞鸟》与《青蛙》。弗里曼·戴森2008年为美国数学会的爱因斯坦讲座准备的《飞鸟与青蛙》为题的演讲有使用这个典故。(第二部分)

  圈论从广义相对论那里吸收了背景独立、广义协变和定域性,那么它从量子论、规范场论那里又吸收了什么呢?是离散性、不确定性和关联性(或者说世界结构的相关性)。背景独立、广义协变、定域性、离散性、不确定性、关联性,这6个特点构成了场本体论的形而上学。

  之所以是场本体论,是因为在本体论(ontology),即探究世界的本原或基质的哲学理论上,这个ont(希腊文όντ,相当于英文的being,也就是“存在”),不是物质(material),不是精神(spirit),不是观念(idea),不是气(pneuma,比如张载),不是水(比如泰勒斯),不是单子(monad,比如莱布尼茨),不是空间(space,比如龙树、比如弦论),不是以太,不是理念(比如柏拉图),不是原子(atom,比如德谟克利特),而是场(field)——协变量子场。

  以这种观点来回顾物理学史,对神创论(creationism)、智能设计学说(intelligent design)、上帝存在的目的论论证(teleological argument)、物活论(hylozoism)进行了否定,也就是肯定德谟克利特的自然主义而批判亚里士多德的目的因思想。对于自然的复杂现象科学思考能够理解实在的清晰而复杂的结构,而不需要对没有人格的现象预设一种拟人化的思维。

  在这里也要对一种竞争的本体论即背景依赖(Background-dependent)的时空本体论多说几句:

  世界、粒子、光、能量、空间和时间,所有这些都只不过是一种实体——协变量子场的表现形式。时空连续体与空间量子之间的关系,就如同电磁波与光子之间的关系。光子在大尺度上的近似形象就是波,波以光子的形式相互作用。连续空间和时间是引力量子在大尺度上的近似形象,引力量子是空间和时间相互作用的方式。离散的基本实体不在空间和时间内,而是以它们之间的关系构造了空间和时间。对康德把牛顿的绝对空间和时间看作知识的先验形式(吴国盛在《世界图景悖论》里也提到这个观点)进行了否定。由关系性循环织成的彭罗斯自旋网络铺成时空几何。网络中每条边及每个节点分别为一普朗克长度及普朗克体积。循环并不存在于时空中,循环扭结的方式定义时空几何。在普朗克尺度下,时空几何充满随机的量子涨落,因此彭罗斯自旋网络又称为自旋泡沫(Spin foam)。在此理论下,时空是离散的。这是时间有限论(Temporal finitism)的物理学解释。彭罗斯自旋网络的演化是随机的,也因此是反目的论的。在读了曹天予的《20世纪场论的概念发展》后我就已经被说服从时空本体论转变成场本体论,从缘起性空转变成缘起性场,如今再读本书只是更加肯定了场本体论。(第三部分)

数学物理方案与奥卡姆剃刀原则

  通过观察一个完成闭合回路的箭头的指向是原来的方向还是出现了偏折,可以度量空间的曲率。与离散空间几何有关的算符是引力连接的绕异性,用物理术语表述就是广义相对论的“威尔逊圈”。这就是使圈量子引力得名的“圈”。

  利用量子场论的微扰法对引力进行量子化遇到正则(regular)困难,不能被重正化。对此,圈论在数学物理上的解决办法是:把广义相对论转变成类似规范场论的理论,基本正则变量为阿希提卡-巴贝罗联络(Ashtekar-Barbero Connection)而非度规张量,再以联络定义的平移算子(holonomy)以及通量变数(flux variable)为基本变量实现量子化。圈论方程通过对既定边界的自旋泡沫求和来表述物理事件的概率。自旋泡沫的计算技巧是规范场论中两种计算技巧:费曼图和格点近似的美妙融合。

  弦论则是通过全息对偶的办法来实现的。在理论物理学中,AdS/CFT对偶(英语:AdS/CFT correspondence)又称马尔达西那对偶(英语:Maldacena duality)和规范/引力对偶(英语:gauge/gravity duality),全称为反德西特/共形场论对偶(英语:Anti-de Sitter/Conformal Field Theory correspondence),是两种物理理论间的假想联系。对偶的一边是共形场论,是量子场论的一种,对应于四维时空,量子场论中还包括与描述基本粒子的杨-米尔斯理论相近的其他理论。而对偶的另一边则是反德西特空间(AdS),是用于量子引力理论的空间,对应于十维时空,以弦理论或M理论表述。

  弦理论的起点在于量子场论的点粒子可由一维的弦的所描述。弦的相互作用有着最直接的定义,可由量子场论的摄动理论推广所得。若从费曼图的视点出发,则意味着把代表点粒子路径的一维图,换成代表弦运动的二维表面。(摘自AdS/CFT对偶词条)

  通过对这两种数学物理方案的对比,我们可以比较一下圈论和弦论在数学背后的本体论上有哪些差别:圈论是场本体论,场本身的相互作用织就离散时空和万物,因此是背景独立的。而弦论是时空本体论,是紧致化的11维的背景空间装载着万物,因此是背景依赖的。圈论是统一相对论和量子论的保守方案,并没有增加新的内容,只是在数学上重写优化,可以说满足奥卡姆剃刀“如无必要,勿增实体”的规则。而弦论的统一方案是增加了维度、超对称粒子的,它虽然完成了统一,但这种统一的代价是相对而言不满足奥卡姆剃刀原则、丢失了广义相对论美妙的背景独立。我并不是说不可以增加实体,列宁就批判过马赫“如果真的把思维经济原则当作认识论的基础,那么这个原则只能导致主观唯心主义,不能导致其他任何东西。只要我们把这样荒谬的概念搬入认识论,那么不用说,设想只有我和我的感觉存在着,是最经济不过的了”,如果增加的实体或者维度或者超对称粒子是必要的,那么这并不违反奥卡姆剃刀原则。我在这里想强调的是科研的精神:p187:我们拥有的踪迹——我们的线索——要么是成功的理论,要么是新的实验数据,别无其他。我们应该在这些数据和这些理论中发现我们目前还不能想象的事。这就是哥白尼、牛顿、麦克斯韦、爱因斯坦前进的方式。他们从不会“猜”一个新理论——不会像今天太多理论物理学家正在尝试做的那样。再次用鸟与青蛙的隐喻:一种是物理学家研究数学方程式时采取的外部视角,就像是一只鸟从高处俯瞰地面;另一种是观测者在方程式所描述的世界中采取的内部视角,则像是生活在地面上的青蛙。弦论或许是用的鸟的视角,但我个人认为,我们是且只是青蛙,我们可以用鸟的视角去看,但鸟看到的东西跟青蛙看到的东西是同一个,哪怕展现的是不同的模样,而绝不会有鸟能看到而青蛙看不到的东西,在这里,我赞同亚里士多德的先验反映论观点(这与我否定他的目的因和形式因观点并不相矛盾,如同书中谈到马赫,一个人可以在某一方面目光短浅,在另一方面却很有远见。p67),物理实在是最根本的,而数学语言只不过是一种有用的近似描述。对圈论的辩护和对弦论的一些质疑的延伸阅读,还有李·斯莫林的《物理学的困惑》,李·斯莫林跟罗威利一样是圈论的代表人物。LHC观测不到超对称粒子,弦论陷入停滞在《生活大爆炸》第十一季第2集的剧情里有表现,而早在之前的剧情里Sheldon就已经将研究课题从弦论转到暗物质上了。现有的证据还不足以否定弦论或肯定圈论,这里最重要的信息是,在探索未来的科学的时候,保持科学的初心。

一些关于翻译的问题

  书中的分立性根据语境应该是离散的(discrete 翻译为离散的,不连续的,分立的)的意思。但书中也有翻译成离散的地方,所以我认为这是翻译者有意翻译为分立性的。对一些关键的术语,我认为附上英文比较好,方便读者根据英文自己去更好的研究理解。这本书如果再版的话,希望能考虑为关键术语加上英文。p227对科学是确定性、不确定性的翻译我不知道原文是什么,但根据语义,我个人认为将确定的翻译为独断(dogmatic)的,不确定的翻译为辩证(dialectical)的或创新的,进行意译更好。

本体论的离散本质和随机、不确定本质对数学哲学、逻辑哲学、古今之争的启发

  书的第四部分p167、p199“无穷的终结”

  量子场论的无穷是由理论的一个基础假设产生的:空间的无限可分。例如,要计算一个过程的概率,我们会对这个过程可以展现的所有方式求和——像费曼交给我们的那样——而这是无穷的,因为它们可以发生于空间连续体无穷多个点中的任何一个。这就是出现无穷的结果的原因。

  当把量子引力考虑进来时,这些无穷就会消失,原因很明显:空间不是无限可分的,没有无穷多的点;没有无穷多的东西可以加起来。空间的离散结构解决了量子场论的困难,消除了令人苦恼的无穷大。

  连续空间所预设的一直折磨着传统量子场论的无穷现在消失了,因为无穷完全是由物理上不正确的空间连续性假设造成的。当引力场太强时,使爱因斯坦场方程看起来很荒谬的奇点也消失了——它们只是忽视了场的量子化的结果。

  为无穷设定限度在现代物理学中是个反复出现的主题。狭义相对论也许可以总结为发现了一切物理系统都存在一个最大速度。量子力学可以总结为发现了每个物理系统都存在信息的最大值。量子引力可以总结为发现了每个物理系统都存在长度的最小值。最小的长度是普朗克长度Lp,最大速度是光速c,信息的总和由普朗克常数h决定。

  为无穷设定限度这个思路是理解数学哲学上的一段公案的钥匙,克罗内克-布劳威尔的构造主义②-直觉主义之所以强烈反对康托尔-希尔伯特的集合论-形式主义,我们现在就理解了:这背后实际上是我们这个宇宙的离散本质也就是物理上所谓的量子化的世界观反对无穷和连续的古典世界观。表现在数学上则是离散数学和吉安·卡洛·罗塔的组合数学(Combinatorics)反对无穷(即集合论,连续数学,微积分)。宇宙是不确定的、随机演化的自创生(autopoiesis)系统的世界观反对确定的、机械决定论或预定和谐论的古典世界观。表现在数学上则是埃米尔·里昂·波斯特的可计算性理论(computability theory)、斯科特·乔尔·阿伦森的计算复杂性理论(computational complexity theory)、哥德尔不完备定理反对马堡学派、希尔伯特、布尔巴基的封闭的、机械的形式公理系统,是数学确定性的丧失这个转向,20世纪30年代是一个分界线。数学不是封闭的、机械的、确定性的形式公理系统,而是开放的、创造性的、不确定的自创生系统。

  在逻辑哲学上则表现为对排中律和矛盾律的反动的现代性逻辑系统反对封闭形式系统的形式逻辑、数理逻辑等古典性逻辑系统。布劳威尔对排中律的反对。刘易斯模态逻辑对排中律的反对。黑格尔辩证逻辑对矛盾律的反对,“经验教导我们,自我并不因为有了矛盾而解体;我们知道,自我继续生存下去。因此我们用不着为了我们的矛盾而苦恼,因为矛盾并不能使自我解体,自我能够忍受矛盾。——但这样说来,矛盾并没有解除,在过去以及在今后它仍然保持着。精神(最高的东西)就是矛盾,这决不应该是什么不幸的事。认为有矛盾的东西就会毁灭自己。那么,精神一有了矛盾就会陷于混乱、发狂。真正的解决在于认识到这样的道理:范畴本身(即经验杂多,可观测可实证的质料,存有,existentia)没有真理性,理性的无条件者(即先验所予的意义、内涵,共相,本质,esentia)③也同样没有真理性,只有两者的具体的统一(存有与本质合一(Existentia et Esentia))才有真理性”。科斯塔(N.C.A. da Costa)弗协调逻辑对矛盾律的反对。逻辑不是封闭的、机械的、确定性的形式公理系统,而是开放的、创造性的、不确定的自创生系统。

  之前提到构成场本体论的形而上学的6个特征:背景独立,广义协变、一致性(consistency),定域性,离散性,不确定性,关联性;也是20世纪以来在各门科学上的现代性特征。与之对立的则是17、18世纪的古典性特征,即背景依赖,特殊性(不变性(constancy)的理论之间各自为战,没有一般化),超距作用,无穷、连续,确定性(certainty,牛顿-拉普拉斯的机械决定论、莱布尼茨的预定和谐论),孤立静止的在场化(hypostatize)、对象化、实体化(hypostatization)。

场本体论对三种时间本体论分歧的理解有什么启发

  书的第四部分p216“热时间”一章。

  本书中并没有涉及对平行宇宙是跟实际世界一样真实存在的本体论实在还是只是一种为了理解实际世界而提出的概念的本体论有用假设的讨论。像太阳、地球自转、月亮都是真实存在的本体论实在,而太阳系或者托勒密地心说体系或者地轴则是为了理解实际世界而提出的概念、是本体论有用假设,并不是真的存在地轴。当然,本体论实在和本体论有用假设这种区分从统一为是思考的方式、是我们所拥有的信息的形式上来说,并没有本质上的不同。这种区分是为了方便评价不同的范式对存在的理解。在时间本体论上有三种观点: 现在主义(presentism):既不存在未来也不存在过去。只有现在存在。增长块宇宙时间理论(growing block universe theory of time):过去和现在存在,未来不存在。永恒主义(eternalism):宇宙无时态的(tenselessly)存在。过去,现在和将来都存在。从圈论的场本体论来看,并不存在时空,而只存在协变量子场,时空不过是我们感知微观的协变量子场相互作用平均值后的宏观经验。因此时间理论上这三种观点的分歧不能理解为是时态是否存在——时间本身被取消了,而要理解为过去的平行宇宙、将来的平行宇宙是否存在。热时间一章通过统计力学即热力学把时间概念重新找回来,而热力学又跟信息论相关。时间本体论上的三种观点也就应该理解为块宇宙信息的丢失在本体论上意味着什么。这是平行宇宙和模态逻辑要讨论的内容,本书没有提,也就不多说了。

用物理学语言叙述对黑格尔哲学的理解

  书的第四部分p220“实在与信息”,这一章让本书成为一本用物理学语言叙述哲学观点的哲学书。

  黑格尔哲学被理解为“一元论莱布尼茨主义”。在书的第二部分介绍量子论的时候,曾提到量子论告诉我们自然的三个本质:离散性、不确定性、关联性(p116、p214)。这跟莱布尼茨的单子论中的实体有四个特征:不可分割性、封闭性、统有性和道德性(摘自百度百科莱布尼茨词条)的前三个相对应。

  莱布尼茨说的单子的不可分割性:任何有广延的东西,都可以被分割。有广延的东西的内容(可能性)要依附于他的部分的可能性。如此类推,则只要有广延性,就不自足,而要依他物而被知(对莱布尼茨来说,真正的知识就是要穷一物的可能性),就不是实体。故实体不可分割,是没有广延的东西。转换成物理学语言就是所谓的离散性:任何物理系统中的相关信息是有限的,由普朗克常数限定。

  封闭性是说每一单子必然是自足的,不依他而存在,而又包含了自己的全部可能性。则一单子不可能和另一单子有交互作用(interaction)。若一单子作用于另一单子,则后一单子有一可能性没有包括在该单子之内,即该单子没能自足的包含自己的全部内容,而要依附于他物。因为实体的定义,这是不可能的。故莱布尼茨说:“单子之间没有窗户。”转换成物理学语言就是所谓的不确定性:未来并非完全由过去所决定。我们所见的严格的规律性最终是统计学上的。你永远能够得到一个物理系统的新信息。托马斯·内格尔《人的问题》中泛心论(panpsychism)四个前提中的非涌现(Non-emergence):复杂系统没有真正的涌现属性。这里就要涉及黑格尔对莱布尼茨的修正,在黑格尔这里,自然不是千千万万的单子构成的,而就是一个大单子,即自然是一个孤立系统(一元的没有窗户的单子),这个孤立系统包含了自己的全部信息,未来指向的新信息是协变量子场不停相互作用(或者说自旋网络的随机演化)的过程本身,即一元的没有窗户的单子“是一个不变的过程”,是流动的事件。这就是黑格尔复活亚里士多德的“后于生成的总是先于本性,凡最后发育完成的,在本性上最先存在”的意思。时间不存在即这个孤立系统的演化过程不发生在时间内,而是时间是一个有用的假设来量度过程本身。

  统有性是指每一单子都必然以某种角度(perspective)包括了全世界。因为世界是紧密的由因果所构成,故A作用于B,其实不单单是作用于B,而是全世界。如果说一单子的内容包括自身的全部可能,则每一单子均以该单子自身为中心指向全世界。转换成物理学语言就是所谓的关联性:自然的事件永远是相互作用。系统的全部事件都相对于另一系统而出现。托马斯·内格尔《人的问题》中泛心论四个前提中的不可还原(Non-reductionism):心理属性不能还原为物理属性。既然自然这个孤立系统是一个单子,那统有性就不是多个单子之间的预定和谐的独断论,这种结构不发生在单子之间,而是一元的单子本身既是自旋网络随机演化的过程同时又是编织成世界的关联网络、交互信息网络,这个一元的单子本身具有结构。

  通过黑格尔“一元论莱布尼茨主义”的修正,莱布尼茨的独断论得到了解决。这里的一元我们可以给它一个更准确的名字:协变量子场,来取代它的旧名字单子。莱布尼茨哲学中单子的第四个特征道德性在黑格尔哲学里的对应我认为是思有同一。托马斯·内格尔《人的问题》中泛心论四个前提中的物质构成(Material composition)和心理属性的实在论(Realism about mental properties)。单子之所以有道德性,是因为“如果物质自在的看来就是僵死的,并且分裂为许多无生命的部分(亦即分裂为许多绝对的差别),那么人们只能设想一个外在的理智,它强行赋予这个无形式的质料以一个外在的统一性(谢林《哲学导论》VI,87)”。单子的前三个特征可以理解为莱布尼茨意识到了量子论发现的世界的三个本质:离散性、不确定性和关联性。而为了理解世界的基本原理,我们需要把三个理论融合在一起,而不是两个:不只是广义相对论和量子论,还包括统计力学/热力学,也就是信息理论。要修正第四个特征的独断论,黑格尔在莱布尼茨哲学的基础上添上了信息理论。尽管直接摘录书中的原文这样的剧透是写书评所不提倡的,但在这里我还是需要成段的摘录一些原文。

  220:不能把我们了解的关于某个系统的内容与该系统的绝对状态相混淆,我们了解的内容涉及系统和我们之间的关系。知识本质上是关联性的,它同时取决于主体与客体。系统“状态”的概念,不管是否显而易见,都涉及另一个系统。经典力学让我们误以为我们可以无视这个简单事实,以为至少在理论上我们可以达到一种完全独立于观察者的对实在的洞见。当我说我们“拥有”关于一杯茶温度的“信息”,或是我们“没有”关于单个分子速度的“信息”,我们不是在谈论精神状态,或是抽象概念。我只是表明物理学定律决定了我们与温度之间的关联(例如,我观察了温度计),或是没有表明我们与单个分子速度之间的关联。我们正在处理的是物理事实,而非精神概念。在这个意义上,一个球具有信息,即使球不具有精神状态。信息——系统状态之间的关联——在整个宇宙中都是普遍存在的。实在就是编织成世界的关联网络、交互信息网络。我们把周围的实在切割成客体,但实在不是由离散的客体组成的,它是变化的,流动的。一个海浪和一座山不是独立存在的客体,它们是我们把世界切分后理解世界的方式,以便进行讨论。比起海浪和高山,它们更多取决于我们(作为物理系统)。它们是组织我们所拥有的信息的方式,或者说,是我们所拥有的信息的形式。熟悉量子论的人一定不难看出这段话其实就是在阐述薛定谔的猫是死是活不是独立于观测者这个佯谬,不过罗威利这里不是用的哥本哈根解释,而是一种唯物主义解释。重点是:这种唯物主义解释也是对黑格尔泛心论(panpsychism)的理解。当黑格尔宣称“实体即主体”的时候,黑格尔考虑更多的是实体本身的能动性。“只当他是建立自身的运动时,或者说,只当他是自身转化与其自己之间的中介时,他才真正是个现实的存在,或换个说法也一样,他这个存在才真正是主体。”不要被“主体”这个词的字面意义迷惑,黑格尔这里要说的不就是世界不只是碰撞的原子网络,它也是成组的原子之间关联的网络,物理系统之间交互信息的真实网络吗?这一切之中没有任何唯心论或唯灵论;只不过是香农提出的选择可以被计算这一理念的应用。这一切同样是世界的一部分,就像石头、海浪一样。原子排列的方式与其他原子排列的方式相互关联,一组原子具有信息,可以精确感知到另一组原子。我们对宇宙的理解应该是一张全息图或者交互信息网。我们不是原子,我们是原子排列的顺序,能够映射出其他原子与我们自身。我们是宇宙这个交互信息的丰富网络中复杂的节点。近代哲学试图在主体与客体存在着差别的基础上来谋求两者的同一性,这就注定了它是无法从根本上解决问题的。现在黑格尔提出这个原则,其目的就是在近代哲学主体性的基础上重新回到亚里士多德,将近代哲学的主观性原则与古代哲学的客观性原则融为一体。黑格尔的目的是要证明不要把世界看成是与我们无关的东西,而是要继续发现自己回到那个世界。认识到思想和世界都是按照同样的理性原则进行的,舍勒说“在‘被意指之物’和‘被给予之物’的叠合(Deckung)中,先验给予的内涵被传递给我们”。我们进入世界已经是安全的,康德宣布“自在之物”最终无法进入失去了安全。

  固然黑格尔哲学是要复兴亚里士多德的先验反映论而消除康德主体性形而上学的不良影响,但黑格尔毕竟是生活在19世纪初而不是西元前4世纪初的现代哲学家,有牛顿数学化德谟克利特世界的成功珠玉在前,不是简单的重复亚里士多德的古代哲学。知识本身(即关于某个系统的内容)不是目的论的(teleological)(向预定的目的运行);它甚至也不是目的性的(teleonomic)(有目的地适应环境,如生活的维持和生活的功能)。相反,知识是开放的概念。未来从现在(和过去)之中演变而来,依赖于已经发生与仍在继续发生的交互作用。 这种知识的增长理论即黑格尔说的辩证法。因此,不能将黑格尔哲学理解为目的论形而上学,而应该理解为自然主义形而上学。即不是唯心主义哲学,而是唯物主义哲学。这也是《太阳城》的作者康帕内拉“我到世界上来就是为了击溃无知的”反对亚里士多德哲学的理由。同样的,这也是罗威利赞同德谟克利特-卢克莱修原子论形而上学的自然主义态度,而说“亚里士多德的作品全部保留了下来,西方思想据此重新建立,而非来自德谟克利特。也许,如果德谟克利特所有的作品都能够流传下来,而亚里士多德的作品全部都失传了,我们文明的思想史可能会更好”(本书p21)的原因。

  对晦涩难懂的黑格尔哲学用清晰明了的物理学语言进行叙述。从信息理论来解释统计力学。信息可以被用作阐明热量性质的概念工具。玻尔兹曼没有使用信息的概念,但他的工作可以这样来解读。而统计力学/热力学是本体论上唯物主义倾向的。黑格尔的泛心论、绝对唯心主义、绝对精神这些中的心(psyche)、观念(idea)、精神(spirit)就可以被解释为信息而被理解成唯物主义哲学而不是仅仅根据字面上有心、精神就望文生义,将其视为唯心论,这只是一种哲学史上的习惯称呼,但并不是黑格尔哲学的真正内涵。至于波普尔、罗素不入流的黑格尔解读,提都不配提。

  齐泽克写过一本书《不敢问希区柯克的,就问拉康吧》,那我认为可以说“不敢问黑格尔的,就问罗威利吧”④。在知识结构上与其背书齐泽克对黑格尔主义和科学的理解,不如用当代物理学的前沿知识来充实对黑格尔哲学的理解,或许效果会更好。秋水无涯说过同样的意思:“钱钟书有个评论:赵括学古法而墨守前规,霍去病不屑学古法而心兵意匠,来护儿我用我法而后征验于古法,岳飞既学古法而出奇通变不为所囿;造艺、治学皆有此四种性行,不特兵家者流为然也。我一直觉得当代哲学得倒过来做。先皓首穷经,搞明白‘谁说过什么,谁又说过什么’,前途其实很不乐观——天分高的或能攀上岳飞,正常情况下必定沦为赵括。先把哲学之外的新东西全部吸收进来,跟上时代,自己有一些想法之后,‘我用我法而后征验于古法’,或许会好一些。当代哲学家在‘哲学’之外的修养,相比十八、十九世纪,甚至上世纪初,差得太远,连自己时代的都不太能跟上。”彼得·斯特劳森也说过:为了理解某人的先驱哲学思想,他必须在他自己的时代语境下重构他们的思想。

  在一尊雕像中,存在的不仅是组成它的石头。对亚里士多德而言,这一多出来的部分就是形式。这是古代对唯物主义批判的基础,到今天也仍然是对唯物主义的常见批判。亚里士多德的形式因和结构主义(索绪尔、克洛德·列维-斯特劳斯、罗兰·巴特)对形式、结构的理解都是错误的。亚里士多德在一块大理石中看到的雕像不仅是一块大理石,那不是只存在于雕像中的抽象形式,它存在于亚里士多德或我们的头脑与大理石的关联中;它是大理石提供的对亚里士多德或我们而言某种重要的信息。它与掷铁饼者、菲狄亚斯、亚里士多德和大理石有关,存在于雕像原子的相关排列中,存在于我们或亚里士多德头脑里的各种关联中。这里谈到的掷铁饼者的信息,正如你手中的白球告诉你我手中的球是黑色的(即量子纠缠,后面会讲到)。我们正是被设计来处理这种信息并由此得以生存。这就是罗姆巴赫在《结构存在论》p29中说的:在这种“最终的现实性”中,质料与形式的关系发生了逆转。这种现实性的产生并非通过一种形式构成,而是通过以下情形,即一种最终的形式在某种质料中被接受。那么,有一种质料形成根本上的现实性——这种现实性人们也称之为存在(existentia)。今天的现象学指出了现象(质料形成根本上的现实性)的一个特征,它无论与康德意义上,还是胡塞尔意义上的超越论哲学都是背道而驰的,因为它与形而上学的哥白尼革命毫不兼容。当代现象学家把现象解释为一个自身出现的自发的意义构成,在此基础上,他们澄清了,对于意向性意识而言,现象不能还原,并因此也不能被范畴把握,而这种范畴,被解释为与康德主义者的“我思”相关联。马里翁在《还原与给予》里说“有多少还原,就有多少给予”。重点在现象的自我显示这里。这个原则性的规则所规定的东西不是别的,而是“让现象自我显现(发生)”。也就是复杂系统(complex systems)具有涌现(emergent)(如不可逆的(irreversible)和不可再现的(irreproducible))属性(properties)。again,世界不只是碰撞的原子网络,它也是成组的原子之间关联的网络,物理系统之间交互信息的真实网络。这一切之中没有任何唯心论或唯灵论;只不过是香农提出的选择可以被计算这一理念的应用。这一切同样是世界的一部分,就像石头、海浪一样。

量子纠缠打破定域性不过是为了吸引眼球的宣传

  量子纠缠的正确理解是之前提到过的关联性:自然的事件永远是相互作用。系统的全部事件都相对于另一系统而出现。想象你手里有一个球,可能是黑色的也可能是白色的。我手里也有一个球,可能是白色的也可能是黑色的。那么现在我这边有两种可能,你那边也有两种可能,一共会有四种可能。现在假设由于某种原因(量子纠缠机制是宇宙的先验所予结构),我们能够确定两个球的颜色是相反的,总共的可能就变成了两种(白-黑或黑-白),即使我这边和你那边的可能性仍然分别有两种。在这种情况下,如果你看到了你的球是白色的,就会知道我的球是黑色的。在这种情况下,我们说两个球的颜色是关联的,即二者是联系在一起的。我们说我的球具有你的球的“信息”(反过来也一样)。但是,如果你要亲眼看一看我的球的颜色,你知道我的球是黑色的(交互信息网络的关联性)并不能让你和我之间“延展的现在”消除掉(还记得第二部分讲的定域性吗?),你仍然要经过“冻住的时间”才能见到。所谓的量子纠缠、EPR佯谬打破了广义相对论的定域性这种说法,不过是一种标题党哗众取宠、吸引眼球的宣传广告,并不能理解成科学上严肃的观点,它的根本错误是把信息传播的定域性跟交互信息网络的关联性混为一谈。

让科学的归科学,宗教的归宗教

  不要用科学为神学背书,搞什么目的论论证、宇宙论论证。也不要用宗教教义去干涉科学,哥白尼、达尔文、弗洛伊德对了还是错了是由科学研究来判断的,不是由遵循还是违反了某条宗教教义来判断的。如同天主教方济各会主张的那样,强调理性与信仰的彼此独立性。既反对用理性来论证神学信条,也反对用信仰来处理哲学/科学问题,而是主张把哲学/科学与神学/宗教、理性与信仰区别开来对待。大阿尔伯特—托马斯主义的理性神学主张通过理性而获得的真理不仅不是与启示真理相矛盾的,而且还可以为后者提供重要的支持的观点是与天主教方济各会推崇神秘信仰、贬抑理性知识的奥古斯丁主义背道而驰的,它在无意中也开启了西方近代哲学的理性精神之先河——启蒙运动中的那个对宗教信仰进行了猛烈批判的理性精神,最初恰恰是在小心翼翼地对宗教信仰进行理论证明的过程中成长起来的。理性神学最终会得到理性科学而把神学消亡掉。理性神学虽然对科学的发展有很大贡献,但就护教、维护神学、让神学本身在现代社会存在下去而言,证据主义(evidentialism)护教学不是一个好主意。新正统神学、 凯利·詹姆斯·克拉克等人的方案或许才是神学正确的道路。正如谢林在哲学与宗教的永恒同盟里让作为严格科学的哲学“通过清晰的知识和直观认识来掌握‘非哲学’自以为通过信仰而把持住的东西(VI,18)”,“为理性和哲学索回那些已经被宗教的独断论和信仰的非哲学所霸占的对象(VI,20)”(谢林《哲学与宗教》导论,1804年);而主张的宗教是奥古斯丁—司各脱主义的宗教,而非大阿尔伯特—托马斯主义的,“倘若宗教能够完全发挥纯粹的道德感化力,稳妥的不再与实在的东西和感性的(哲学术语,理解为感官感知到的经验)东西纠缠在一起,不再追求外在的统治权和那种与它的本性相悖的暴力,那么哲学——它的喜爱者是一些天然参悟的人——反过来就会通过这个安排而与宗教结成永恒的同盟(VI,70)”(谢林《哲学与宗教》附录,1804年),我认为谢林的这种方案才能同时保全哲学/科学与宗教/神学。

对波普尔证伪主义(falsificationism)、批判理性主义(critical-rationalism)的正确理解

  书的第四部分p181“实验上的证据”

  科学的有效,是因为在假设和推理之后,在直觉和洞察之后,在方程和计算之后,我们可以检验做得好不好:理论会对我们尚未观测到的东西做出预测,我们可以验证这些预测正确与否。这就是科学的力量,其可靠性有牢固的基础,让我们可以充分信任——因为我们可以检验一个理论是对还是错。这就是科学与其他思考方式的不同,其他思考方式要判定谁对谁错往往是个很棘手的问题,有时甚至没有意义。科学思想的本质就是批判、反抗与不满于先前的概念。科学是这样的不确定,以便阻止科学变为恶劣的教条,变为某种僵死的凝固不变的东西;但同时它又是这样的确定,以便最坚决果断的同信仰主义和不可知论划清界限。

  证伪主义不是谬种流传的字面意思上的理解:可证伪的,与可证实的相区别,而是指可以判断一个理论是对还是错。非科学的思考方式判定谁对谁错是很困难的,例如独断论形而上学,预设主义、信仰主义宗教,盲目偏执的意识形态。这些非科学的思考方式是不可救药的:如果他被扔出了预设的天堂,他会再制造出一个预设的地狱。尼采说上帝死了,而没有说上帝错了。总之,上帝宁可以死了也不可以错了。共产主义意识形态是不会破产失败和制造罪行的,凡是破产失败和制造罪行的都是修正主义而不是真正的共产主义。看看这些非科学的思考方式的例子就知道判定谁对谁错很困难是什么意思了。而科学精神与之区别开来就是敢于承认和接受批判:“啊,我犯了个错误。”波普尔的证伪主义就是把理论放到被告席上,用无罪推定的原则而不是有罪推定的原则,不是预设被批判的理论是错误的(有罪),由理论承担举证责任来证明这理论是正确的。而是预设被批判的理论是正确的(无罪),由批判者承担举证责任来证明这理论是错误的。这就是称为证伪的缘由——批判者承担举证责任证明被批判的理论是错误的(伪的)。这就是称为批判理性主义的缘由——科学这种思考方式就是不断的质疑和批判。判定对错不是靠相信书里这么写着或者部落里的长老或对真理有特权的人,不是因为祖先和周围的人都相信所以就跟着相信,不是因为自己的老师就这么教的所以就遵从和赞同,不是因为我们日常观察和过去习惯如此所以事实就是如此,不是因为一个人过去取得了巨大的成果、名声、影响力、巨大的权威所以他就是对的,科学这种思考方式就是将这一切都清零,运用自己的理性去思考,不断的质疑和批判。所以科学注定就是激进的、创造性的、拒绝蒙昧和满足于自己的无知的、颠覆和革命的,是左派的天然盟友,或者说本身就是左派。

把实证主义、后现代主义扔进垃圾箱吧

  对后现代主义、文化相对主义、蒙昧主义(obscurantism 翻译为蒙昧主义、愚民政策、反启蒙主义)、不可知论、虚无主义的批判:

  与一些后现代主义者、文化相对主义者的夸大其词正好相反。因为最终在大部分情况下,我们都可以清楚的确定谁对谁错。即使是伟大的爱因斯坦也会说(他确实说了):“啊,我犯了个错误。”如果我们看重可靠性,科学就是最好的策略。重要的不是假设我们通晓一切,而是相反:意识到昨天的无知可能被今天阐明,今天的无知可以被明天照亮。要点在于对放弃求知欲的反抗:宣告我们相信世界是可以被理解的,骄傲的回击那些满足于自己无知的人,那些把我们不了解之事称为无限、把知识置于他处的人。这也是一次理性反抗的呐喊,认识到自己的无知,但是拒绝把知识的来源交给他人。这是一个反对无限,反对蒙昧主义的渺小,克制而有力的智慧宣言。史蒂文·温伯格也说过,驱使我们从事科学工作的动力正在于,我们感觉到,存在着有待发现的真理,真理一旦被发现,将会永久地成为人类知识的一个组成部分,在这方面,我们只能把物理学的规律理解为是对实在的一种描述。如果我们理论的核心部分在范围和精确性方面不断增加,但却没有不断地接近真理,这种观点是没有意义的。现代历史最可笑的部分是,人们享受着理性之光照耀下科学和技术进步的成果,却把自己陷入非理性狂热后造成的灾难归咎为理性的失败。对于一个在精神上和道德上都已经土崩瓦解了的时代而言,最有意义的事情莫过于借助这个如此辉煌的精神的强硬态度,重新高扬时代的凝聚力。

  对米尔顿·弗里德曼《实证经济学的方法论》 科学是创立一种能对现象提出正确的、有意义的预测的理论或假说的批判:

  这并不意味着科学仅仅是做出可观测的预测的艺术。一些科学哲学家们把科学限定为数值上的预测,这过度窄化了科学。他们没有抓住要点,因为他们混淆了手段和目标。可检测的定量预测是验证假说的手段,但科学研究的目标不只是做出预测,还要理解世界的运行方式,建构与发展世界的图景,提供给我们用以思考的概念结构。在进入技术层面之前,科学是有远见的。

  对逻辑实证主义(logical positivism)、马赫主义、经验主义的批判:

  实验证据的重要性并不意味着没有实验数据我们就不能进步。对哥白尼而言有哪些新数据可用呢?什么都没有。他的数据和托勒密一样。牛顿有什么新数据吗?几乎没有。他真正的资料是开普勒定律和伽利略的成果。爱因斯坦有什么新数据去发现广义相对论吗?也没有。他的资料是狭义相对论和牛顿理论。只有新数据出现物理学才会进步,这个说法很明显是错误的。

  罗威利的粉丝还有韩国女idol宣美(이선미),在《一周的偶像》170823期中,宣美有提到在家阅读罗威利的《所有瞬间的物理学》。

  这本书的全部情节差不多被我剧透完了,不知道这剧透是让人失去了阅读这本书的兴趣还是促使人们去购买阅读这本书,这就不是我能控制的了。陈纯说“不要建议我降低讲座和文章的学术性,因为我从来没打算成为一个一般意义的学术科普人员(无意冒犯),我也不想让我的文章被太多人读到,再获得一些无关痛痒的赞美。如果有一天,我能靠讲座的相关收入以及文章的打赏就能养活自己,我的意义感很可能不升反降。我自我定位就是一个小众作者,加缪讲座也是小众的共同体。就这样。”我很赞同这种曲高和寡、宁缺毋滥的严谨态度。我也尽力做到这点。学力所限只能达到这篇文章的程度。大道至简,道不远人。我相信保持严格的科学和大众运用自己的理性能够理解之间是不矛盾的。

  ①背景独立(英文:Background independence)是指一个理论中的定义方程独立于时空的实际形状以及不同时空内场的值。如此的理论应不需有特定的座标系。而且,对于不同的时空构成或背景,那些方程应具不同解。

  ②构造主义认为数学的对象必须是可构造出来的,不可用有限步骤构造出来的都是可疑的,不应作为数学的对象。这与量子化为无穷设定限度的思路不谋而合。

  ③存有与本质合一(Existentia et Esentia)与思有同一(Thought and being are the same)的对应,我们可以看出共相、本质(esentia)与思是一致的,这即是认识论、知识论(epistemology)问题上先验反映论、真理符合论的观点。世界的结构本身内在的就具有某种程度的可认知性。在反映论者看来,认知主体和认知客体在某种程度上是事先彼此就和谐一致的(pretuned to ech other)。因而,关于实在本身的直接先验知识是可能的。哈蒙·查普曼(Harmon Chapman)也说:主体的知识、思想不是一个主体头脑里先天的把形式强加给对象的构形活动的结果和目的。知识、思想自身就是综合的或领会理解性的,其结构上的统一是由现实的本质所规定的,即是由它们的联合所要达到的目标规定的,而不是由主体的主观观念规定的,主体的知识、思想的本质是领会理解共相、本质(esentia)。知识、思想不是主体的东西,不是我们心灵活动的创造物;因为我们从毕达哥拉斯定理得到的知识、思想对于所有人都是相同的,它的真完全不依赖于这个人或那个人考虑它还是不考虑它,不应该将主体的主观观念行为看做创造知识、思想,而应看做理解共相、本质(esentia)。这是亚里士多德的方法论本质主义的系统复活(《开放社会及其敌人》第一卷P68页注②)。

  ④罗威利的观点在哲学史上的谱系,我认为应该重视英国新黑格尔主义的脉络,即黑格尔—— 托马斯·希尔·格林(Thomas Hill Green)—— 约翰·麦克塔格特(John McTaggart Ellis McTaggart)—— 查理·邓巴·布罗德(Charlie Dunbar Broad)—— 格奥尔格·亨里克·冯·赖特(Georg Henrik von Wright)的时间不存在(The Unreality of Time)观点。这远比马赫的影响脉络更深厚。只是在中国没有得到重视,哪怕是专业研究黑格尔的学者们也没有足够关注这个问题。

  《现实不似你所见》读后感(七):真相不似你所知

  正如书的腰封上所说,这是《七堂极简物理课》的进阶版,但很有意思的是,这本书实际上是先完稿的,而后才写了《七堂》,结果却是《七堂》先出版,接着大火。

  不去考虑写作顺序的话,按照出版顺序读下来,完全可以将《现实》视作《七堂》的扩写版,全书的主要脉络与《七堂》相似,但在枝干方面又丰富得多,甚至可以找到《七堂》中的原话。反过来看的话,更像是作者在本书完稿后将其缩写成《七堂》。

  不论如何看待两书的关系,在阅读时,我都更推荐先读《七堂》再读《现实》。《七堂》之于《现实》,就好比概述之于正文,有提纲挈领之用。在读完一个简洁版本后,再去深入就容易得多了。但我这里说的“容易”是逻辑意义上的,而非理解意义上的。事实上,以我的水准读完《七堂》没有什么困难,但读完《现实》后只能说对一些大的概念有了模糊的认识,要说理解了什么还真不敢说。这和作者的笔力无关,一方面,不能指望通过一部科普作品就达到专业学习的水平;另一方面,在如今前沿知识的广度和深度之下,科普就显得越发困难,很多概念的复杂性和抽象性都很难用一句两句话在毫无专业背景的情况下向人们解释清楚。不过对于那些科学爱好者来说,这本书应该是可以“读厚”的,尤其是从《七堂》厚成《现实》,再厚得更多。我想这应该是一本很好的量子引力的入门书籍,但在科普上可能会力有不逮。

  既然科普很难直接向我们传达一些完整的知识和概念,那么我们今天又可以从科普书中读到些什么呢?我想我从这本书中读到了一种信念。

  和《七堂》一样,作者卡洛·罗韦利在这两本书中都充满了人文关怀,加之富有诗意的语言,让这本书有别于论文的严肃,同时又和一般科普书籍的太过于接地气不同,它亲近你却又不讨好你,和你有距离却又吸引着你。作者从古希腊的先哲讲起,直到最新的学界观点,这既是一本物理书,又是一本物理思想史。就像作者在自序中写到的,“这并不是一本关于确定性的书,而是一本面向未知去冒险的书”,这本书传达的思想也不是“确定”和“相信”,而是“未知”与“质疑”。

  我们相信科学,同时也质疑科学。我们立足已知,面向未知。爱因斯坦在二十五岁写出了那三篇重要的文章;海森堡在同样的年纪面对自己荒诞的、一闪而过的想法却建立了量子力学的第二块基石;又一个二十五岁的年轻人——狄拉克接手海森堡的工作,建立了完整的形式与数学框架……“只有一个二十多岁的人才会认真对待如此荒诞的想法,你必须得是二十多岁,才有可能相信这些想法会成为解释世界的理论。也许你必须要这般年轻,才能比别人先一步更深刻地理解自然的深层结构。”这些年轻人充满想象力,相信直觉并善于抓住这种直觉将其表达出来,他们一直未停止对世界的思考,直到老去。玻尔去世之时,黑板上依然画着爱因斯坦的“光箱”,辩论与深入理解的渴望与质疑一直持续到他生命的尽头。“这种永恒的质疑,正是科学的源头。”

  当我在读到第三部分的“蜡烛吊灯与脉搏”部分关于时间的叙述时,作者告诉我“实际上我们从未测量时间本身”,那一刻我以前所有认知都受到了冲击。即使这本书其余的东西不读了或是没读出什么东西都无所谓了,这一刻的收获是巨大的。这里不单单是一种概念,更是一种思维方式。它让我们从一些司空见惯的事物中跳脱出来,看见其不合理之处或者与我们认为理所应当的事的相左之处。我认为这是极为重要的,可惜现在的教育却似乎对此不甚重视。即使学生在每个公式中都能熟练运用t,也比不上他们能真正去思考时间的意义。是的,思想远比公式运用重要得多,这不仅对物理,对所有科学同样适用。我想这也是作者为什么在书中用大篇幅去讲述引导思想的原因吧。

  量子引力让我们能够去数清构成宇宙空间的颗粒,“巨大的宇宙,但是有限。”“唯一真正无限的是我们的无知。”“敏锐地意识到我们的无知,这正是科学思想的核心。”

  只有质疑、思考、探索才能从错误中被拯救,确定性从来不是科学,山外还有山,更远更广阔的世界只有翻过去才能到达。

  2017.12.26

  《现实不似你所见》读后感(八):小白的量子引力之旅

  首先要感谢博集天卷赠书,平常读书虽多,但物理科普书还是第一次读,在看的过程中有着与以往全然不同的阅读体验,看完后也有着新鲜的阅读感悟,对于个人来说非常难得。

  必须要承认,作为物理很烂的文科生阅读此书时调动了所有脑细胞很是努力,有些内容还是没搞明白,但收获依然很大。全书结构脉络很清晰,从量子学的发展史到“圈论”再到人们普遍关心的黑洞、宇宙起源,信息、热量与时间的关系,最后自然地通过类似对人类终极问题的思考讲到当下科学的局限和对未来的畅想,犹如一场专为小白量身打造的精彩旅行,先在智慧的海洋里乘风破浪,然后又屡屡欲突破智慧的极限,令人读毕大呼过瘾。

  收到的书有装订错误,145—176页被重复的113—144页替代,相信如果是装帧完好的书,一定会带来更为强烈的阅读满足感。饶是如此,依然感受到满满的知识量。通过此书,我明白了空间不能无限压缩;通过宇宙黑洞的时空旅行到过去很困难,但到未来很容易;对宇宙的有限性和量子科学未来的发展,引经据典,对科学史的考量充满人文关怀,这就是科学与人文结合的完美典范啊!最为惊讶的是处于中世纪末期的人文巨匠但丁,他在《神曲》里对宇宙的想象大致接近真实状况,不由得令人感叹伟大的头脑总是有着出乎意料的伟大猜想。

  这本书给我最大的收获是颠覆了日常的一些概念,打破了日常的思维定式,看待世界看待事物有了全新的视角后会有焕然一新的感觉,作者带领着读者打破直觉认知上的遮蔽,认知到世界不同于一般理解的真实与优美,对世界未知部分的神秘猜想,指出现有科学仅仅是相对的真理,认知世界需要毅然抛却旧知识不断求新。量子世界对于常人来说真是充满着疯狂的想象力,也正是如此,才指导着一代又一代聪明的头脑不断推动人类的进步。个人深深感到,日常尽读的是社科文学类书籍,从未有过这样新鲜满足的阅读体验,多读读经典科普著作作为新知作为认识世界新的方法很有必要。作者文采飞扬,结尾部分堪称美文典范,几乎是个假装为科学家的诗人,文字之优美令人陶醉,使读者完全沉浸在求知思索所带来的巨大温暖中,给人极强的阅读愉悦感。当然,优美的文字,离不开翻译的功劳,想想社科书籍里,每年巨量被翻译毁掉的好书,真该好好感谢本书的译者。强烈推荐欲被科普者,当然最好是有点基础。

  《现实不似你所见》读后感(九):物理学简史

  2018.1.2 介绍了物理学的发展史,从德谟克利特的《宇宙小系统》开篇,然后由亚里士多德的《物理学》命名了这门科学,哥白尼,伽利略,牛顿,爱因斯坦,一个个闪耀的巨星带给我们知识和光明。玻尔,海森堡,狄拉克对量子物理的巨大贡献,使得激光和半导体的应用成为可能。 量子力学可以解释元素周期表,可以解释场。量子力学发现世界三个特性,分立性,不确定性,关联性。爱因斯坦与玻尔即是对手也是朋友,而玻尔的学生惠勒及其同事创造的惠勒-德维特方程式则产生了圈理论。 每个粒子都有场,进而形成空间,看起来平滑的空间在放大到普朗克长度时就不再平整。光子存在于空间之中,引力的量子构成空间本身。当空间不再是空间,时间也就不存在了。协变量子场能够解释世界所有的现象,它是由阿那克西曼德假设的构成万物的基本物质。

  敢于挑战爱因斯坦对宇宙静止的理论并劝说他保留宇宙常数,乔治.勒梅特是有见地有坚持的。而敢于劝说教皇不要把创世记和大爆炸理论联系起来(因为后来都认为大爆炸之前有另一个宇宙),更需要胆识。

  物理基本单位

  这代表了无穷的终结,世上没有无穷大和无穷小。

  圈量子理论对黑洞的解释,小黑洞发热并蒸发是因为表面单个空间量子振动产生的。黑洞的视界指一艘火箭可以停留在黑洞球体固定距离的地方,抵抗黑洞引力,此处时间会变慢,有可能停留一小时而外面的时间已经几个世纪。所以黑洞是最终的样子是:通往遥远未来的捷径。黑洞也不是永远稳定的物体,如果观测到黑洞爆炸将对理论起到巨大的支持作用。

  信息,是相互印证的,不会自己增加。熵就是丢失的信息,所以熵总量只能是增加的。量子力学两条基本原理:1 任何物理系统中的相关信息是有限的。 2 你永远能够得到一个物理系统的新信息。

  黑洞蒸发后,原本被黑洞吸入的信息去了哪里?没人可以明确解释。所以作者提出除了广义相对论和量子力学,还应该融合热理论(统计力学与热力学)。

  热时间,产生热的过程就是近似于时间的概念,放热不再产生也就是物体消失的时候,整个过程可以认为是时间流逝。任何问题都需要在某个或某些系统中去回答,否则孤立的去看就没有意义了。(如剪指甲后我还是我吗?)

  科学都是不断完善的,没有确定的却是可靠的。

  《现实不似你所见》读后感(十):今天的无知可以被明天照亮

  俗话说“学好数理化,走遍天下都不怕。”理科是一门严谨的学科,在常人的观念中,要得到一个正确的理论,往往需要庞大的实验数据作为支撑,数学框架以及反复的实验才是通往科学道路的阶梯。最近几年,“民科”这个新名词在网络上广为流传,“民科”指我国体制外、非官方的科学家,他们常常会提出“标新立异”的观点来反驳严谨的科学理论,在我眼中,“民科”似乎一种科学妄想症,甚至有些异想天开,先人的理论是科学进步的基础,而不是为了哗众取宠而一味的反驳。

  在科学发展史中,有许多的科学家在他所处的年代并没有充分的数据让他的观点立足,有人会质疑,“这些科学家和民科不是在同一条船上吗?”我不这么认为,他们都是经过系统的学习,对前人的理论细致研究再加以自己的理解而提出的质疑。托勒密认为地球处于宇宙中心禁止不动,但是他只是提出了这一观点无法做出合理解释。后来哥白尼提出了日心说,他觉得太阳是宇宙的中心,而不是地球,在哥白尼所处的年代,他并没有什么新数据可用,没有实验可以支撑他的观点,他的数据和托勒密一样。“苹果砸头焉知非福”的牛顿,作为历史上杰出的科学家,他也没有多少新数据可用,他真正的资料是开普勒定律和伽利略的成果。爱因斯坦有什么新数据去发现广义相对论吗?答案也是没有,他的资料是狭义相对论和牛顿理论。

  意大利理论物理学家,圈量子引力理论的开创者之一卡洛·罗韦利所写的《现实不似你所见》,他以优雅的语言讲述了科学是如何“长江后浪推前浪,前浪跟着后浪‘浪’”。罗韦利可谓是科学界的文艺先锋,他能用最通俗易懂的语言,用最优雅婉转的词汇将一个又一个繁琐复杂的物理名词拆分成一章又一章优美的散文诗。《现实不似你所见》主要讲述了三个部分“世界的基本组成部分是什么?时间和空间真的存在吗?现实的本质是什么?”时间跨度之大,从公元前5世纪直到21世纪,罗韦利巨细无靡的向读者讲述了科学发展史。

  源头

  公元前5世纪,有两位科学史上里程碑式的人物,留基伯以及德谟克利特,他们两人是师徒关系,他们提出了一个通俗易懂的理念,这个理念在现在看来极其简单,在他们所处的世纪却是人类思想的精髓,德谟克利特的提出“整个宇宙由无限的空间构成,其中有无数原子在运动。空间没有界限;没有上也没有下;没有中心,也没有边界。原子除了形状以为别无特性。它们没有重量、颜色与味道。”亚里士多德对德谟克利特的观点赞不绝口,但是柏拉图却嗤之以鼻,柏拉图说:“我希望他能告诉我地球是扁的还是圆的。在这之后,还能接着解释地球为什么是扁或是圆的,有什么必要。他要告诉我好在哪里,为什么地球最好是现在的形状。假如他说地球是宇宙的中心,他就得说出为什么地球在中心最好。”看来文理还是得分下家,咋们伟大的古希腊哲学家竟然也会迷失方向。

  紧接着,古罗马诗人卢克莱修写下了壮丽诗篇:《物性论》(The Nature of Things),他追随伊壁鸠鲁的哲学,后者是德谟克利特的学生的学生,卢克莱修将哲学、原子理论以及精巧的论证融合在一起,创作出了这首诗歌,其中有一段诗表现出了物质都是由原子组成,印证了德谟克利特的观点,“我们都来自同样的种子/拥有同一个父亲/如母亲般哺育我们的大地/接受清澈的雨滴/产出明亮的麦穗/繁茂的绿树/还有人类/和各种野兽/供给食物,滋养生灵/繁衍子嗣……”

  在物理学史上有一位开发先河的人物,他就是伽利略,伽利略发明了望远镜并用它看到了月亮,某日清晨当他欣喜的邀请教授们去使用他引以为傲的作品时,教授们透过望远镜观看远处的景色,清晰可见,教授们目瞪口呆,大为赞赏,到了夜晚,他又邀请教授们观看月亮和星星,他们发现“神明居住的地方”——月亮,凹凸不平,毫无美感,生气的对伽利略说,“你这破玩意儿,白天还挺好使的,一到晚上就失灵。”若按当下的常识去判断,觉得这些教授真是愚蠢至极,可换位思考一下,若自己处于那个时代,我们对月亮的常识或许也是“神明居住的地方”,常识在思维里属于根深蒂固的思考方式,很难去改变他,我们很难摆脱常识去看待其他事物,这就是认知上面的局限性,若是想改变常识,就必须得打破当前体系的知识框架,自己去重新构造一个截然不同的框架,再在这个框架内思考佐证自己所提出的观念。在1589年,伽利略在比萨斜塔当着众多教授与学者的面进行了自由落体实验推翻了亚里士多德“物体下落的快慢由它们的重量大小决定,物体越重下落的越快”的观点。

  后来,被苹果砸中后的牛顿论证了伽利略的观点是完全正确的,他说测出的自由落体的加速度与伽利略所测的加速度近乎相同。牛顿力学的诞生,实质上也是德谟克利特的世界重获新生,他提出了世界是由“空间、时间、粒子”构成。世界包含巨大的空间,随着时间的流逝,粒子运动,并以力的方式相互吸引。

  贫苦的伦敦人法拉第以及富有的苏格兰贵族麦克斯韦,他们取长补短,齐头共进,结合了彼此的天才,开启了通往现代物理学的道路。他们结合牛顿力学的基础,总结出两个带电粒子相互作用,并不是空穴来风,而是两个物体间的力通过场的力线“传递。”他们的实验方法及其简单,在两块相隔一段距离的磁铁附近放多个小磁针,小磁针所指的方向便是力场的方向,于是他们得出世界是由“空间、时间、场、粒子”构成。

  革命的开端

  爱因斯坦在去世后,他的大脑被保存下来供以研究,科学家发现“他的大脑顶盖比一般人大百分之十五,另外他的大脑顶盖不像一般人那样一道沟划分为二,而是合二为一的”。人们猜测这就是他“天才的出处”。爱因斯坦在科学史上有着举足轻重的地位,他的理论为后人提供了无数的灵感。

  他的狭义相对论改变了人们对时间的看法,在爱因斯坦提出相关时间理论之前,人们普遍认为时间分为“过去、现在、未来。”爱因斯坦觉得在一个事件的过去与未来之间,存在一个“中间区域”,一个“延展的现在”,一个既非过去亦非未来的区域,这就是狭义相对论的发现。“延展的现在”取代了“现在”。比如我有一位朋友住在火星,我住在地球,我们永远也无法进行流畅的通话,我在地球问了一个问题,朋友听到问题后立马就做出了回答,但他的回复要过十五分钟才能传到我这儿,这十五分钟的时间相对于朋友回答我的时刻而言既不在过去也不在未来,这就是“延展的现在”。这一刻钟,我们无法改变它,无法缩短它,它就像是时空中的褶皱,看似微小却必不可少。本书的作者罗韦利提出了一个观点,“如果我们的大脑和感官可以更加精密,如果我们可以轻易得感知一纳秒的时间,就不产生普适的‘现在’的概念,我们会很容易意识到过去与未来之间存在中间区域”。爱因斯坦在1905年提出的理论,改变了法拉第与麦克斯韦的理论,空间与时间实质就是时空,世界是由“时空、场、粒子”构成。

  爱因斯坦在十年后提出了广义相对论,他在自己狭义相对论的基础上进行了一次创新。人类的思想史绽放出了最耀眼的火花,爱因斯坦思考“如果引力场实际上就是牛顿神秘的空间呢?如果牛顿的空间只不过是引力场呢?”这个极其简单的想法就是广义相对论。法拉第与麦克斯韦将牛顿提出的粒子观点划分为“场、粒子”。爱因斯坦的狭义相对论将牛顿、法拉第、麦克斯韦的空间与时间观点划分“时空”。爱因斯坦的广义相对论将时空与场合二为一,单指“场”。1915年爱因斯坦认为太阳使其周围的空间弯曲,地球并不是由于神秘超距作用的吸引才围绕太阳运动,而是在倾斜的空间中沿直线运动。就像漏斗中转动的珠子:不存在什么由漏斗中心产生的神秘的力,是漏斗壁弯曲的特点使珠子旋转。更确切的说弯曲的不是空间,而是时空。爱因斯坦还提出时间不是静止与统一的,它会根据物质的远近而延伸或收缩,例如有一对双胞胎出生之后,弟弟跟随父亲住在海边,哥哥跟随母亲住在山顶,假设山顶的海拔极高,两兄弟在相隔多年后见面,哥哥看起来胡子拉碴,老态龙钟,弟弟则看起来春光满面,活力四射,这就是“引力的时间膨胀”。一个物体越高,时间对它而言就流逝的越快。

  1905年爱因斯坦提出狭义相对论时,伟大的物理学家海森堡才4岁,他写出量子力学方程时年仅二十五岁,与爱因斯坦发表重要理论时年龄相当。据说海森堡找到科学灵感是因为某日夜晚在公园里散步,诺大的公园里路灯寥寥无几,灯光只能照到方寸之地,他看到一位行人在一个路灯下出现然后消失不见,过了会儿又在另一个路灯下出现然后消失不见……人不会消失也不会重现,只是因为灯光以及环境导致他“消失以及重现”。海森堡突然联想到电子,如果电子也可以消失又重现呢?海森堡带着这个看似无厘头的思考回到了家中,立刻投入到复杂的计算中,他得出理论“电子不是始终存在,而是在相互作用时才存在,它们与其他东西碰撞时才突然出现”。后来一位英国人接棒了海森堡的工作,他就是保罗·狄拉克,他可以说是生活大爆炸中谢耳朵的原型,他对待科学无比赤诚,但在人际交往上却一塌糊涂,语不惊人死不休型的科学家,他的头脑单纯的只能容下科学。狄拉克的量子力学允许我们做两件事,首先是“计算物理量的取值范围”;它体现了事物的分立性。第二件事是计算一个物理量的某个值在下一次互相作用中出现的概率,称为“计算跃迁的振幅”。量子力学将爱因斯坦狭义相对论中的场与粒子归纳为“量子场”。世界是由“时空与量子场”构成。

  量子空间与关联的时间

  在常人眼中空间是连续的,各个空间相互嵌和,但事实并非如此,我们无法感知这些单个空间量子极其微小的尺度,就像人类的皮肤,我们无法发现它是由多少个细胞构成的,我们无法发现皮肤中有多少根毛细血管。广义相对论告诉我们空间是动态的,我们栖居其中,它像一个巨大的漏斗,它可以无限的弯曲,我们会在凹陷的漏斗内沿着漏斗壁自由生活。量子力学则告诉我们每种场都是由量子构成的,存在着精细的分立结构。

  量子不仅有分立性,它还有概率性。电子不存在任何位置,就像海森堡在公园观察到的那个人,我们永远也无法知道他会在哪个路灯下出现,我们只知道他出现的位置是在路灯下,电子弥散在无处不在的概率云中,空间实际上也不是由单个的自旋网络形成,而是由覆盖所有可能的自旋网络范围的概率云构成。

  在研究量子力学时,不能将通常意义上的时间附加进来,在广义相对论中,一个物体越高,时间对它而言就流逝的越快。每个物体都是独立的个体,我们不能把宇宙看成一个整体,宇宙中的每个物体都有它自己的时间之流,其速度由当地的引力场决定。时光的流逝只是过程本身的量度,正如引力量子不在空间内,它本身构成空间。我们必须学会不以事物在时间中变化而是以其他方式来思考世界。事物只是相对于另一事物发生变化。“世界、粒子、光、能量、空间和时间,所有这些都只不过是一种实体——协变量子场的表现形式”。

  超越时空

  当恒星衰老时,热核反应已经消耗了它绝大部分能量,它的核心能量所剩无几,它余下的能量已经无法支撑外壳巨大的重量,于是恒心的外部开始向内坍缩,最后形成体积无限小、密度几乎无限大的球体,这就是黑洞的产生的原因,当某一物质因为黑洞强大的引力而被其吸引后,它也会想核心靠近,体积越来越小,但不会消失不见,密度也会随之增加。

  人类要想实现时空穿越就必须得依靠黑洞,例如一艘火箭要想不被黑洞吸进去,就必须得在一定范围内活动,超过了某个界限就会成为黑洞中的一员,这个临界点被称为黑洞的“视界”。唯有火箭发动机不停地剧烈燃烧,抵消黑洞的万有引力,才能保证不被吸收进去。黑洞的巨大引力意味着对火箭而言时间会变慢,火箭在黑洞外停留一小时,然后飞回地球,会发现地球已经度过了几个世纪,因此穿越回过去很难,穿越到未来却很容易。

  昨天的疯子可能就是今天的天才,今天的无知可以被明天照亮。正如德谟克利特所说的,“真相一直都在深处!”

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