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【书评】:镜子里的世界 《现实不似你所见》卡洛·罗伟利/著 杨光/译

2022-05-06 10:06 作者:Straiack  | 我要投稿

2022年4月23日,恰逢本书的作者卡洛·罗韦利先生入驻Bilibili。使我不由回忆起中学时期每日被物理鞭打,靠着先生的著述给予我在物理这门课上学习的勇气而艰难前行的日子,于是准备动笔整理那段时间阅读此书的记录和思考。

一切的基础建立在拜读过极简系列第一本《七堂极简物理》的基础上。

高中时期,物理知识零散琐碎,对于极力追求把这一本学科搞懂的人来说是十分痛苦的。

物理这门学科有些奇怪:它完全建立在数学的基础上,却又尝试着用人的视角来构建神的世界。世界是怎么样产生的?世界又是如何被组成和运行的呢?

它是当今工科和理科学子共同面临的难关,却又是人类发展的一部鸿蒙巨著,可以说,我们如今的整个人类世界的方方面面,都诞生在它的温床摇篮之上。

我们知道,经典物理学的牛顿运动定律和动量观点、能量观点通常被称作解决问题的三把金钥匙。

学习完中学物理的人,总是会陷入巨大的困惑中。

世界中物体形形色色,每时每刻都在运动,静止可能单单只是人类视角的静止,而这些物体的运动同许多因素有关,它们运动往往会导致能量与动量的变化,于是这些导生了声,光,热,力,电等等物理现象。

声、热在初中物理中讲了大概,光、力、电在高中物理中反复横跳,加上三把金钥匙强烈的存在感,简直让人头痛。

好像都学了,但又好像什么都没学?

罗伟利先生的极简系列好像能解决这种茫然的状况,简洁的知识和站在高塔尖由上往下的俯瞰视角,往往让我们这些从低谷慢慢向前的人拨开迷雾,醍醐灌顶。而对于涉猎广泛的读者来说,先生笔法非常文学,即使是对物理一知半解的人,也能从其中感受到数代大物理学家们对于整个世界孜孜不倦的努力,和精神信仰上饱满的浪漫情怀。

 

物质如何构成

 

整个宇宙由无限的空间构成,其中有无数原子运动。空间没有界限;没有上也没有下;没有中心,也没有边界。原子除了形状以外别无特性。它们没有重量,颜色与味道。

卡洛·罗伟利《现实不似你所见》

开篇从物质开始。

人是从什么时候开始意识到自己的世界,关注世界是否是物质构成的呢?

而人最开始想要描述这个世界,又是怎样了解和表达的呢?

《现实不似你所见》中罗伟利先生从西方科学的发展史说起,让我最为惊叹的是米利都的德谟克利特。

大概是说:早期古希腊学者在探索世界的过程中,理解到了维度的概念。他们认为,无维度的平面点无论如何重合,都无法得到物质。那么唯一的可能性是:世界是由有维度的“点”构成——即原子。

德谟克利特说:“甜是从俗约定的,苦是从俗约定的,热是从俗约定的,冷是从俗约定的,颜色也不例外,实际上只有原子和虚空。”

这句话读起来可能有点不清不楚,明明开头说的是人自身的感觉,为什么后来又转而说到原子和虚空呢?

我非常喜欢这句话,甚至被这位先贤的话给打动了。

在我的理解里,感觉其实是我们人类产生的,因此人类的感官是固定的,看待事物只能用人的角度来看待。但实际上,我们认为是苦的东西它一定就是苦的了吗?

这一点可以用可见光来阐释,我们知道可见光是因为波长不同使得我们的眼睛看到不同的颜色。我们认为世界是彩色的,是因为我们身为人类的眼睛告诉我们的,但是光的本质或许没有颜色,我们感觉到的颜色,或许只是由于光的波长不同而导致的物理现象。

类似于哲学上提到的,“世界”和“意识”之间的关系。

用我一个理科生的思维来理解,就是:我们是人类,只能站在人类的角度看待问题,永远无法从其他生物的角度,或者从完全非生物(即神)的角度来看待问题。

这是身为一个物种本体的局限性,是无法被改变的。

就好像1522年9月之前,在麦哲伦从西班牙出发历时三年,回到原出发地西班牙之前,我们都始终无法肯定“地球是圆的”这个事实。

那么,德谟克利特的后半句话又是什么意思呢?

如果理解了我之前举的“光和颜色”的例子就明白了。打开“量子纪元”的“光的波粒二象性”大概就是这个意思,光的本质是粒子,但同时具有波的特质。

人类所有的感官既然都是错误的,那么,我们可以认为所有的物质具有统一性,并且由不可分割的“原子”构成,而世界上没有物质的地方,就都是“虚空”。

德谟克利特在当时进行的,完全是具有前瞻性的跨时代思考。

 

E=mc^2 

世界好像浑然一体

古希腊的学者最开始是在研究哲学问题,即搞懂世界究竟是怎样的,又是如何构成的。

一部分具有数学思维的学者则开始尝试用数学阐释整个世界,其代表性人物就是毕达哥拉斯和柏拉图。但进展其实都差不多,到了古希腊末期或者说古希腊之后,托勒密的《至大论》才提供了宇宙的基本雏形。

到了文艺复兴时期,尼古拉·哥白尼提出了“日心说”,此时已经相当接近现代确认的宇宙模型。

随后,开普勒发现了行星运动三大定律……这里一直到伽利略的时代之前我就用根据《现实不似你所见》所整理出来笔记来带过,不多做赘述。

自整理,欢迎斧正

而接下来的发展就有意思了:

前面我们提到的声,光,热,力,电等物理现象在这段物理发展史中都有体现,也是中学物理的基础。

同样,前文我提到的,产生的困惑也来源于此。

这些究竟有怎样的联系,怎么就构成物理了呢?

当你走过千山万水,每一片地区的风景你似乎都如数家珍,但当你想要使用一整幅长长的手卷将风景全部集合在一起,绘于一张纸上,让他们变得和谐和统一,却是一件相当困难的事情。

或者说,物理学理论能否统一呢?

接下来就是罗伟利先生的“最美的理论”了,如图:

书原图 1


但是这个方程引出了一个丰富的宇宙。这个神奇的理论延伸出了一系列梦幻般的预测,听起来就像疯子的呓语,但最后竟然全都被证实了。”

卡洛·罗伟利 《现实不似你所见》

爱因斯坦竟然用一个简洁的方程整合了物理的半壁江山,让所有的山和水都处在了恰当的位置,并且当你对某一部分产生兴趣时,靠近细细揣摩,知识又如同沟壑,每走一步都是风景。而这个方程还不仅仅限于此,它能表达的东西比爱因斯坦想象的多得多。

它可以追溯宇宙的起源,又能窥探宇宙中万物的运转,探索空间和时间的无限可能性。而这些只能痴人说梦的事实,再后来都被一一证实。

说是“最美的理论”,确实名副其实。

读到这里,我大为震撼。

原来世界好像浑然一体,分开看千奇百怪,各有各的缘法,然而当世界缩小成为模型,旁观者将它置于手中摆弄,世界又是如此地和谐统一。

这样的角度或许只有站在巨人的肩膀上,才能窥知一二。

 

我们对世界仍知之甚少

当爱因斯坦统一场之后,时至今日新生的量子理论仍在孜孜不倦地追寻着统一。

书原图 2

然而,即使是这样,我们仍然不知道物理学是否还有未知的领域等待被探寻,被统一。

从经典物理学到如今,近300年物理学经历了层层的巨大突破,每一层的突破都给世界带来了颠覆性的变化,我们仿佛掌握了许多“神”的秘密。

但我们有时候又不得不承认,这些秘密再多再超乎人类头脑的想象,也好像仅仅只是这些秘密中的冰山一角。我们就好像在“神”制作的某个镜子世界里,“神”或许在俯瞰着我们,追溯到每一刻世界的发生和运转,而我们却在试图打破这面镜子。

事实是,世界丰富得人类难以想象,而科学好像永无尽头。

正如先生在结语中说——

无知很可怕。出于恐惧,我们会讲一些故事来安抚自己:在星星之上有个魔法花园,有个慈祥的长辈会把我们拥入怀抱。这个故事是否真实并不重要,重要的是很让人安心。”

 

余响难消

物理大多时候是枯燥无味的,哪怕是理解了某条定律,某一天用着用着又突然觉得陌生。就好像你的手脚是你自己的,但突然有一天它不听使唤了。

唤回它的办法,就是再重新地理解和接受它,也是对它再认识的过程。

于是题目做了一道又一道,试卷堆了一摞又一摞。

甚至不太有能抬头再看看这个世界的时间。

有时候我会思考,明明这门学科是为了让我们认识世界,为什么却又让我们深深的陷入了自己的世界呢?

在这种快要窒息的节奏中,我不断寻觅各种良药,至少能让我避免在前进的时候,失去前进的方向。我阅读了许多科普作品。

幸运的是,这样的事是有意义的,这些文字大多数都是有趣的,教科书上一本正经的人物好像也像个人样,有着各种各样的怪癖,连带着他们为科学女神奉献一生的成果也变得有温度。但在这些作品之中,能在阅读过程中,让我仿佛穿越到某个时代身临其境的文字和书,除了极简系列,便再难寻觅。

我尝试过去分析为何会这样。

最后我得出了一个很简单的答案:除开作者强大的物理实力,它的文学质感是所有书目中最强悍的。

实际上,这样的结论未免有些可笑。

在最早期,人意识到自己、意识到世界的时候,原本就没有文哲和理数之分。换句话来说,在人类自己的学问里,原本文学哲学和物理数学等科学学科就是不可分割,无法相互摈弃的。

这一点我意识到,还是因为我的初中同学。他和我一个高中,我学理,他学的文,平时几乎无法碰面,巧合的是,我刚看完这本书的那个周五,在自行车棚恰好遇见了他。

原本在初中就有许多关于书的话题聊,那天我下意识地聊起了新鲜出炉的对于《现实不似你所见》的见闻,我本来以为他可能会听不明白。(因为在初中时期他的理科就很差劲,到了高中后毫不犹豫地选择了文科。)

我说:“就好像以前的人难以想象地球是圆的,宇宙可能也是类似的,但它可能是更为复杂精妙的结构,没有边界,但又广袤无比。你看你如果从北半球出发一直往南走,你以为你走的是直线(你的投影可能确实是在做直线运动),实际上你却是在作曲线。空间也是这样,会给人幻觉和错觉,你意识到的可能只是在某个维度上的错觉,但它真实的模样可能超乎你想象。”

出乎意料的是,他不仅听懂了,还告诉我:“这个其实是哲学范畴,研究‘世界’和‘意识’的辩证关系,有点唯物主义和唯心主义打架的感觉。”

得到一把钥匙,有时候你或许只差低头看一眼。

我突然间就回忆起从前看过的诸多文字,想起生物这门学科早期完全建立在哲学之上,唯物和唯心交替轮换地统治这门学科,变得只是主流上生物学家们对于新发现的思考。

原本,所有的学科就该都是一个学科,名字叫“人类的学科”。

文哲是“意识”,是人类长久对于心灵和自己的探索,而理数是“世界”,是人类对于外界的一切的探索。“文哲”是“我”,第一人称,而“理数”是“你”,是“我”如何看待“你”的,这个“你”正是我们的世界。推广开来,必然有第三人称,即除开“我”和“你”,除开我们和世界,“他们”是如何看待我们的呢?

这个“他们”或许是宇宙中某一类同我们一样的智慧生物,也或许正是神学上创造世界的某种存在。如果“他们”此时此刻正在镜子外面看着我们,会不会为我们这种希望“打碎镜子”的幼稚行径报以冷漠和不屑呢?


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