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物理理論方法的變化

物理大約在百年前,在應用的數學方法上出現了巨大的變化。

一、基於統計分析方法產生物理理論

百年前的之前,物理通常是透過試驗資料、觀察資料的統計分析方法得到結論,得出一種簡單的公式或者數理表達方式來描述一類現象。這種經典的建立物理理論、發現物理規律的方法,至今依然在使用。

例如中國西漢就定版的農曆,西方古代使用的地心說,基本的力學規則等等,都是採用這種方法建立的理論。

地心說,並不是因為它數學方法上的錯誤,它僅僅是用了一種複雜的模型來表述太陽系部分系統執行的現象,雖然複雜,但也能基本、複雜地解釋觀察到的資料。這種方法基於地球為觀察點、參照點,而日心說基於假設的太陽為中心參照點;日心說在數學模型上比地心說在數學方法上要簡單。當然,現在我們知道,日心說也是片面的。

地心說的覆滅,不僅僅是因為它的建模複雜,更重要的是因為它不務正業,摻和了古代哲學、宗教、政治導致的問題,阻擋了哲學的發展。古代的數理文化經常喜歡這種不務正業。

二、基於數學邏輯產生物理理論

從大約百年前開始,物理學得出結論、建立理論的方式發生了根本性的變化。由於物理理論、數學方法本身發展較快,越來越多的數學結果、數學模型、數學邏輯已經無法得到及時的驗證。這樣就產生了另外一種物理理論建立的方法--理論物理假說。先基於數學邏輯、思考邏輯建模,之後等待驗證。這種理論建立方式最典型的例子就是相對論。

相對論是基於閔氏四維數學方法發展出來的理論構想,發表之初,就是一個假說。其理論優勢比牛頓的方法,在驗證水星動進問題上,相對論更精確一些。直到理論發表之後的十年,利用日食的機會,驗證了光線的彎曲。在之後幾十年,哈勃上天,又驗證了引力透鏡效應等。在幾年前,才利用對兩個黑洞合併過程的觀察驗證了引力波效應的存在。

隨著相對論的理論預測的現象在不斷地被證實,百年來,相對論才真正地被作為物理理論,得到物理家界的接受。

而基於基本粒子研究方向的“引力子”至今並未發現,這導致引力的物理本質依然不能確定。就像聲波理論中並不存在”聲波子“這個東西一樣,我們解釋聲音的物理本質要透過聲源的震動來解釋,而不是透過聲波的性質來解釋。聲波這種數學擬合方法是用來解釋聲波傳播性質和計算用的。而引力的本質由於至今沒有發現引力子,一樣存在這樣的理論本質問題。

另一方面,在超低溫(逼近絕對零度)存在的愛因斯坦-玻色凝聚態,以及微觀量子層面存在的量子理論,與相對論並不能相容。近百年來,相對論與量子理論在理論磨合中,相互鬥爭、也在相互相容。但是無法一統。也就是說相對論並非什麼普適真理。“普適”這個詞在古代通常是宗教才使用的詞。

由於之前的數學家尤拉證實了圓周率的小數點後無限不迴圈特性,這導致西方古代數理大一統思想的數學基石出現了理論裂縫。但數理大一統思想依然在產生影響,西方此時再次降低範疇,提出來物理大一統的想法。

據說特斯拉基於以太為基礎,完成了物理大一統學說,但是,這個學說誰也沒見過。而且,物理隨後就理論性地推翻了”以太“這個概念。另外,基於數學邏輯方式,又產生了弦理論、膜理論假說。這個理論更奇妙之處在於:至今物理學家們還未想出驗證這個理論的方法來。

中國古代的數理大一統文化雖然在祖沖之的時代就發現圓周率有”貓膩“,但是根本沒在乎,基於差不多(四捨五入)直接應用就行了,圓方就這樣一直被當作前提條件一統使用。就算用百年前的傅立葉函式分解的方式來用波表達方,你也會發現古人這個數理應用策略是高明的。

同時,這也產生了另外一個物理理論建立的方法,和古代數理玄學同樣的數學邏輯方法。

三、基於數理邏輯產生物理理論

數學和數理這兩個詞在西方現在通常依然是混用、混同的,但在中國,數學就是數學,數理通常被特指中國古代哲學的一種思維方式。數理,顧名思義,用數講理。

近幾十年,基於數理方式產生的理論物理假說越來越多。由於缺乏驗證基礎,甚至不能驗證,這也就產生了互相矛盾、眾說紛紜的各種號稱理論物理假說的各種假說,其中包括現代的數理玄學。

至今人類的目光觀測的極限也就是100多億光年,這實際是現在可觀察的時空範圍,但基於觀察現象卻產生了各種五花八門、一堆假說,也就是所謂的宇宙學理論假說。這種假說古代就有啊,老子說的玄、無極就是了。

這也同時產生了與古代數理同樣的一個問題--我說天上有鬼,用虛數表達,這假設是一個西式的理論物理假說,你如何否定?這個鬼的門牌號碼是63258462i,數學居然能說得通,i本來就不存在,物理卻快瘋掉了。

是理論物理假向數理玄學拋媚眼,還是數理玄學在攪和理論物理假說,很難分清,很難說清。以致個別物理學家也蹦出來談物理的盡頭是玄學、佛祖之類的言論。沒學過哲學的物理學家也真幹不好物理,真耽誤事,蒙了一些人。

這也導致近十年出現了,一些物理雜誌堅決幹掉含有談及”上帝之手“(宗教論)、大自然的神秘力量、無形的力量(泛神論)之類言論的物理理論。個別物理雜誌這麼幹了,網路文化可不這麼幹。因為有能力稽核這種稿件的人並不多,相對論也曾在垃圾箱裡待了幾個月的。

那麼基於數理邏輯產生的物理理論為何會有這種問題?原因在於:暫時的不能驗證或者這個理論本身根本就無法驗證,再或者這個假說玩的就是現代數學式的數理玄學。但你要想分清這三種可能性,你需要首先同時是一個物理學家、數學家、唯物的哲學家。

就像百年來玩得很歡的一個數學概念四維超體空間,物理只說了四維時空,驗證了四維時空的一些效應,但是從未證實過數學的四維超體空間存在過。物理還是唯物一些的,理論物理假說卻可以唯心、唯數,這是一些人沒想到的。不要看有物理兩字說的就一定是唯物的事情,加上假說,加上理論就可以玩數學、玩玄學,甚至可以跟物理一毛錢關係都沒有,可以”正正經經地“打著物理的幌子在玩現代的數理玄學。

理論與現實

一些已經驗證了部分內容的物理假說或者理論,通常會被不懂、並不理解的人神聖化、普適化、甚至擴充套件範圍使用。

例如熱力學的熵增理論,被擴展出熱力學,甚至被擴充套件到唯心哲學範疇。而太陽系能夠形成現在的相對穩定的樣子,明顯是熵減,從無序變得相對有序了。

達爾文的生物學的進化論理論也被擴充套件到唯心哲學範疇中,物競天擇、優勝劣汰等等,也就是唯心的狼道哲學。

而量子理論介入唯心哲學,就會產生萬物皆波、皆不存在的謬論。那踢一腳石頭,看看腳疼不疼,不疼趕緊去看醫生,有病。

作為科學的物理理論,隨著理論的發展,有些變化是正常的,更新、甚至換代是正常的,只要是基於應用和驗證的有效性。

同時,對於未驗證的理論部分,需要保持必要的理論懷疑態度。

就像石油成因學說,現在主要有兩種:一種是古代生物形成的;另外一種是地心熱運動、物理化學反應形成的。筆者更傾向於後者,但這對於理論是否正確毫無意義。在未被確切證實之前,都僅僅是一種參考的說法或者假說而已。

就像所謂的現代宇宙學,先當陪古人開玩笑吧,還是先把可見、可觀測的時空搞明白再吹牛吧。先把暗物質或暗能量假說證實或者證偽再說吧。可惜人造衛星至今還未跳出太陽系。飛過冥王星,卻也還在太陽系裡面逛蕩。

無聊的時候,利用數學、數理邏輯,這種宇宙學相關的假說,一天弄不三種,就不是合格的中國式民科,因為太不瞭解中國古代這方面的數理玄學了,無非古人玩剩下的東西。

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這一篇沒有發在筆者的專欄《象數理文化方式的歷史發展》中,是因為筆者並不確定自己的思考就一定正確,僅僅是提供了一種基於數學邏輯方式的想法。那麼,又有多少理論物理假說僅僅是一種基於數學、數理的想法呢?等待物理的驗證了。

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