物理学的逻辑和霍金的谜底

发布日期：2025-12-24 13:11    点击次数：190

万万没猜度:用理工科想维并吞生界

霍金的谜底

物理学的逻辑和霍金的谜底

明星物理学家霍金的新书《大筹算》(The Grand Design)和当年的《技巧简史》一样受到公众和媒体的浓烈追捧，成为又一册能够贯穿占据畅销书排名榜的“物理书”。好多媒体眷注的重心王人是霍金在这本书里拆除了天主存在的可能性，但其实这本书说的是比天主存不存在更伏击的事。它说的是为什么会有这样一个恰好妥贴东谈主类生活的寰宇。

这大略是东谈主类所能提议的最大问题了。寰宇为什么存在？寰宇是若何发祥的？咱们这个寰宇的性质荒谬精妙地合乎东谈主类需求，那么它是被“筹算” 出来的吗？好多东谈主合计物理学家跟形而上学家及宗教东谈主士一样，追问这些问题是为了得到“内心的祯祥”，但物理学家跟他们不一样。物理学有一套荒谬不同的逻辑。

我也曾在一次约聚上跟一位牧师聊天。这是一位荒谬虔敬的牧师，走到那处王人带着一个破旧的随身听(内部有有声版的《圣经》)。我以为我的学问足以挑战他的信仰，我问他你若何可能确信地球是在六千多年前被天主创造的呢？咱们有充分的凭据标明地球上有好多东西的年齿朝上一百万岁。不虞这位牧师说了一个险些让我拙嘴笨脑的表面。他说天主创造万物的时候不错创造多样年齿的万物。这就好比说假定我当今不错创造出一个东谈主来，个东谈主的年齿看上去是20岁，关联词他是什么时候被创造的？当今被创造的。

这真的一个齐全的表面，我无法从逻辑上质疑它的正确性，这位牧师靠这个表面得到了内心的祯祥。可见得到内心的祯祥是容易的事情，若是你确信天主无所不行，天主安排了一切，你就不错解释任何自得，你就得到了内心的祯祥。关联词物理学家对我方有比内心的祯祥更高的要求。我对这个牧师说，我的表面不但能解释多样化石的年齿，我还能对尚未发现的化石作念出预言，你的表面也能解释，关联词你的表面能预言吗？

判断一个物理表面的好坏不在于这个表面是否合乎东谈主的直观，或者是否够漂亮，而在于它能不行作念出预言。

与形而上学家们整天为了坚捏我方的派系和“信念”跟东谈主吵架不同，物理学家从不执着于任何一个物理表面，号称最透彻的改革者。但物理学家也有一个不错称作“信念”的东西，这个信念即是宇宙应该是合“理”的。也即是说，物理定律应该适用于通盘技巧和通盘地点，通盘事件王人必须精准地合乎物理定律的数学方程。

恰是这个信念使得物理学家不错束缚地作念出预言。若是有一个有观看发现1月1日 有东谈主被杀，2月1日 又有东谈主被相同的智商杀死，3月1日还有东谈主被相同的智商杀死，他就会得出一个表面:造孽在每月1日杀东谈主。这个表面不但能解释昔时的三起杀东谈主案，况兼能作念出4月1日会有东谈主被杀的预言。物理学家的想路与之雷同，只不外对他们来说，4月1日必须有东谈主被杀——不允许物理定律像作歹一样有被罢手的可能。昔时，电磁相互作用和弱相互作用被合计是两种不同的力，而萨拉姆和温伯格在1967年用一个并吞的表面把这两种力并吞了起来。这个表面不但能解释已知的自得，还预言了在这个框架内必须存在的三个新粒子，自后竟然被实考阐明。反过来说，有东谈主试图把强相互作用也给并吞进去，纵脱得到了几个所谓的“大并吞表面”(GUT)。 这些表面王人预言质子应该会衰变，然而咫尺为止通盘的实际王人标明质子就算真的会衰变，其半衰期也比任何GUT预言的王人长，是以GUT就算再精妙也不行被继承。

既然通盘事件王人合乎物理定律，天主还有什么用呢？若是天主不行违背物理定律(比如说制造古迹)，他存不存在还有什么意旨呢？牛顿就提议了一种意旨。

牛顿在解出行星轨谈方程之后发现引力会对这些轨谈作念出扰动。而这种扰动一朝累积起来就会导致轨谈的不隆重，使得行星或者坠入太阳或者脱离太阳系。据此，牛顿合计天主必须存在，只须天主才智经常常地对地球轨谈进行微调，确保隆重。要不是拉普拉斯自后讲明这种轨谈扰动是周期性的， 不可蕴蓄，物理学家大略也只好继承天主存在的不雅点。

牛顿合计天主必须存在的另一个事理则不需要他的径直干扰，这即是地球在太阳系的位置委果是太运气了。方程标明一个行星的轨谈在一般情况下应该是卵形的，圆形是曲常荒谬的情况。若是地球轨谈是卵形的，哪怕“椭”得不是荒谬狠恶，其近日点和远日点的温度也将会荒谬不同，而不会有像当今这样一年四季温度收支不算太大的环境。而地球的轨谈险些即是圆的！地球四季的温差险些完全来自自转和公转的倾角，而与距离太阳遐迩无关。地球的另一个运气之处在于这个距离与咱们这个太阳的质地正好搭谀媚适，哪怕太阳质地有20%的不同，地球也将因为过冷或者过热而不妥贴生活。 牛顿探究到这些恰巧，合计这一定是天主安排的，就好像一个贯穿买彩票中大奖的东谈主合计这是上天的留恋一样。要不是自后咱们发现寰宇中有那么多的行星系统，其中有一个妥贴生活的也不算无意，物理学家大略也只好确信这个恰巧是安排的。

联系于那些因为我方“信仰”无神论而辩说牛顿的东谈主而言，像牛顿这样的较真精神反而更了不得。当今，与牛顿遭受的这些问题雷同的问题仍然困扰着物理学家。这些问题的特征即是咱们这个寰宇委果太运气了，差少许王人不行！

第一个问题是寰宇发祥的开动条款。天文不雅测和经典表面王人标明寰宇发祥于大爆炸，而量子引力学的施展则标明大爆炸比此前遐想的要快得多，称为“暴涨”。对寰宇微波布景发射非均匀性的发现阐明了暴涨表面。然而要想已毕足以酿成咱们这个寰宇的暴涨，寰宇发祥的开动条款必须得志无比严格的要求。这就好像你要作念一个炸弹，这个炸弹的局势必须是一个系数精准的球形它才智已毕预期的爆炸效果一样。除了天主，谁还能准备这样精准的开动条款？

第二个问题是多样物理参数为什么如斯地恰到克己。计较标明若是把强相互作用的强度改变0.5%,或者把电磁相互作用的强度改变4%,碳和氧这两个对人命至关伏击的元素就不会出现；哪怕把质子的质地增多0.2%,它也会速即衰变从而使得寰宇中根蒂不会有任何化学自得。另外，空间还必须是三维的，不然行星轨谈就不会隆重。当代物理学无法从逻辑上解释为什么这些物理参数是这样的，就好像一个网罗游戏玩家不行用物理定律解释某些超强boss的武力值一样，惟一的解释似乎是它们是被“筹算”成这样的， 不然这个寰宇或者游戏就不好玩。

霍金在书里给出了一个不需要筹算者的解释。霍金最初用所谓的“魁伟界条款”来取消了“寰宇创生之前发生了什么”这个问题。即在早期寰宇的极点条款下，技巧维被诬蔑得好像一个空间维，也即是说其时候有四维空间而莫得技巧，也就不存在“之前”的问题了。进一步，早期寰宇处于量子态， 而它的历史则是通盘得志“魁伟界条款”的历史重叠的纵脱。一个量子的寰宇不错自觉地出生。

正如量子力学中的一个粒子不错有多种不同的现象，创世之后也不错产生多种不同类型的寰宇现象。每一个可能的寰宇中王人有我方的一套物理定律和物理常数，咱们只不外恰好生活在其中一个允许星系和东谈主类出现的寰宇中云尔。这个意思就如同既然有荒谬多的行星系统存在，咱们恰好得到一个妥贴东谈主类生活的地球就并不奇怪。

霍金在书里使用物理学的一些最新施展，比如M表面和他本东谈主在量子引力方面的霸术纵脱看成论据，给了这些大问题一个相配说得昔时的谜底。 然而在专科的物理学家看来，这个论证很不严谨。书顶用到的好多物理表面， 比如说超引力，在数学上并不严格，更无谓说M表面还远远莫得得到实考阐明。霍金的作念法险些等于声称物理学家一直追求的“并吞表面”依然成型大问题的谜底依然有了，关联词好多物理学家不会甘愿他的想法，比如中科院表面物理霸术所的李淼就不买账。

不外，霍金也解释了为什么M表面是最好选拔。最初，若是你的寰宇是一个贯穿系统，它的物理定律不随技巧改变，那么其中必定能量守恒。其次， 这个守恒的总能量必须等于零。这是因为若是能量大于零，寰宇就无法被造谣创造出来；而若是能量小于零，它就不错在真空中的任何方位出现。更进一步，既然寰宇的总能量为零，而在其中制造星球需要正的能量，那么它就必须包含引力，因为引力提供负能量。终末，这个引力必须用超引力表面来态状才智摒弃无尽大项，而M表面恰是超引力的最一般表面。

霍金以至提议了这套表面的一个预言:若是寰宇真的这样出生的，那么在微波布景辐掷中应该能不雅测到某种精微的特征，这种特征咫尺的不雅测妙技还看不到，但改日巧合不错看到。

物理定律必须处处管用，以至于天主就算存在也无事可作念；而一个好的物理表面必须不但能解释已知的自得，还能对未知的自得作念出预言。这即是物理学的两个逻辑。霍金的学说昭着合乎第一个逻辑，仅仅不知谈它能不行合乎第二个。