《李·斯莫林讲量子引力》:在不断运动的宇宙中探究离散的时空

news2024/11/15 4:38:48

可能是斯莫林的书读得并不多,感觉他讲故事的能力不如讲物理定律的能力。前半部分纯知识的可读性要好于后面讲述理论的创造过程的故事。如作者所说现代科学没有任何领域是单打独斗,而是不断探索,在团队中,前人和其他专业领域专家合作的结果。

空间与时间:离散的宇宙构成

不管是关于黑洞热动力学、圈量子理论和弦理论,都导向空间和时间是离散单位组成的,而不可能是连续,连续就意味着任意拆分空间,都可以容纳无限的消息,而事实上普朗克尺度,是空间的最小单位,每个空间区域最多包含一定数量的信息,而不是连续和无限的。而弦是连接两个夸克的结构,关于这些理论,我现在的认识还比较有限,还要再相关书籍。

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物理定律限制下的观察能力

宇宙实在太大了而且近乎无限,而我们的一切观察、度量或者感知,都受到光速的制约,也就是观察者的能力受到物理定律限制。

近乎无限的大尺度宇宙,加上物理定律限制了观察者的能力,所以关于大尺度宇宙的推论,既无法证明,也无法证伪。

但是到了微观领域,人类的感知能力尽管有时令人惊异,但大多数时间却相当粗糙,以至于无法直接看到大自然的构成要素,人们总是需要新的工具才能看到最微小的东西,窥见其中的秘密。

探讨观察的本质

我们可以用尺子度量,是因为大尺度上,物质在统计学上是稳定的,因此我们通过光子就可以进行观察。但是到了微观尺度,情况截然不同。量子的大小不但远小于电磁波的波长,无法用光子作为尺子去观察,而且微观粒子无时无刻不在进行无规则运动,任何的观测,都意味着粒子间发生相互作用,从这个角度,观察本身就已经对系统产生了影响。

另一方面,观察宇宙还有一个问题在于,我们通常所说的观察,观察者是在被观察的系统之外。而宇宙就是一切,宇宙之外没有东西,我们本身就是宇宙的一部分,所以不能在宇宙之外观察宇宙。

一个陈述是否能被证伪,依赖于观察者,而观察是以光速来度量的。这就限制了观察的范围,任何观察者,都看不到整个宇宙,只能看到光在140亿年传播的距离,而十亿年之后的观察者,就可以看到更远的距离。

所以,任何依赖于观察者的认知,都是主观的。我们通过光子看到的东西,实际上是在光被反射或者从原子中激发那一刻的历史。我们所看到的每个物体,都是很多光子,从物体飞向我们,跟眼球细胞发生物理化学反应,然后在大脑中产生的电信号,都是一个过程的结果。通过这个过程,信息以光子集合的形式传递,当我们环顾四周,看到的不是空间,而是在回顾宇宙的历史。

宇宙的动态本质:静止不过是一场错觉

宇宙是无时无刻不在运动的过程组成的,所谓静止,只是一种错觉,就算是绝对零度的真空,也会有电场和磁场随机波动所形成的量子涨落。

从微观层面来看,基本粒子是由事件发生的过程组成,并不是静态的,是事件相互作用传递信息的过程,信息传递又产生新的过程,推动宇宙的永续变化。

斯莫林在书中给出了具体的例子,其实非常具体,时间停止的绘画和雕塑,这些作品实际上是一种错觉,构成原子的中子质子随时都在衰变,分子和空气分子无时无刻不在发生碰撞,分子间的化学反应也从未停止。无论从哪个层面看,变化或者过程才是世界的本质。

不过人类对静止的美好和确定的追求,正是生命的美妙所在,也构成了我们对世界的独特理解与体验。

结尾:变化中的永恒

当我们凝视星空,试图解读宇宙的奥秘,或许最终看到的不是远方的星辰,而是我们自身在时间长河中的倒影。宇宙在我们眼前缓缓展开,如同一场永无止境的舞蹈,变化与过程织成了每一瞬间。正如斯莫林所言,静止只是一场错觉,唯有拥抱变化,才能与这无尽的宇宙节奏共鸣。探索仍在继续,而每一次思考,都是我们与宇宙对话的一部分。

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