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《世界观》第三部分,科学及世界观的新近发展

2021-09-11 12:08    点击次数:77

本文承接《世界观》第一部分,科学史和科学哲学中基础命题的介绍;承接《世界观》第二部分,从亚里士多德世界观到牛顿世界观的转变。

《世界观》作为整个人类认知体系的反映,先后历经多次变迁。从亚里士多德世界观到牛顿世界观,人类跨越了将近两千年。整个人类认知跃迁背后的思维工具——经验、归纳、逻辑思考,从哪里来,又将去往何方?答案尽在《世界观》一书中。此书是了解科学哲学和科学史的一流入门读物,全书简明流畅、深入浅出、直截了当。

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《世界观》第三部分介绍了新近的发现和发展,其中最值得关注的是相对论、量子理论和演化论,其书中的一些经典思想提炼入下,期望能够对你有所启示:

1.  绝对空间:距离不会因运动而改变;绝对时间:不管在哪里,对谁来说,时间的流逝都是相等的。

2.   爱因斯坦狭义相对论两个基本原则:第一个光速恒定原则:在真空中,光速的测量值总是相同的。第二个相对性原则:不存在一个优先视角来判断谁在运动而谁在静止

3.   视角问题:如果我们大部分时间在火星上生活,我们会选择火星为视角。如果我们在月球上长大,会把月球作为我们通常的视角。运动是相对于某个视角的

4.  如果接受光速恒定原则和相对性原则,对于运动的物体,时间和空间会发生一些惊讶的变化:对于运动的人或物体来说,时间变得更慢,长度会缩短:根号√1-(v/c)²。

5.  同时相对性:从一个正在运动的视角看来同时发生的事,如果从一个静止的视角来看就不是同时发生。快的时间简化为lv/c²

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6.  时空,不变量研究相对论的几何方法:时空间隔是相对论的一个不变量属性。(x,y,z,t),尽管相同的事件在不同的坐标系中的空间间隔和时间间隔会发生变化,但是它们的空间间隔不会发生变化。

7.  广义相对论的两个基本原则,广义协变性原理:在任何参考系中,物理定律都是相同的。等效原理:加速度产生的效果和重力产生的效果无法区分的。

8.  时空曲率:大质量物体的存在导致了时空曲率,两点之间最短的路线将是一条曲线(测地线)。由于光会沿最短的路线传播,当经过太阳这样大的物体时,光线应该会沿着一条看起来弯曲的路线传播。

9.  在广义相对论中,不受任何力的作用物体也会沿最短路线运动。像行星这样的物体并不是受到任何吸引力才呈现出其运动模式,这与牛顿世界观中通常关于重力的观点相比,是一个关联的不通点。比如:火星围绕太阳沿椭圆形轨道运转,并不是万有引力的结果,相反与其它物体一样,火星都是沿直线运动的,在一个弯曲空间中,直线其实是测地线,弯曲的。像太阳这么大的物体会导致时空曲率,这个曲率之大会会使火星沿的测地线变成围绕太阳的一个椭圆形。

10. 也就是说如果物体落向地球或行星围绕太阳沿椭圆轨道运动,都是时空曲率的结果,而不是物体之间任何吸引力的作用结果,那么重力是一种吸引力最多就是一个方便讨论但字面上并不正确的说法。

11.量子实体的经验事实,包括有关电子,中子,质子和其他亚原子粒子的实验结果;有关光子,也就是光线单元的实验结果;以及有关放射性衰变时释放出的粒子等的实验结果。

12.量子争议,所有的物体,包括你,我,座椅等,都是有这些较小的实体组成,然而正常大小的物体是否应该被当做量子实体。

13.粒子是离散的物体,在空间和时间中都有定义好的位置。粒子之间以典型的粒子方式相互作用。而波更多的是被看做一种现象,而不是离散的物体,在空间和时间中,波通常在相当大的范围内传播,而不是被局限在一个较小清洗的位置上。

14.双缝实验:如果电子是粒子,那么应该会产生一种粒子效应(粒子积累);如果电子是波,应该产生一种波效应(两列波相互作用产生干涉,交替分布的亮带和暗带条纹)。结果为波效应。双缝实验缝口各加探测器,在一个时间点,只有一个探测器启动,实验结果很明确的是粒子效应。

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15.量子实体在被探测的情况下视乎是粒子,在没有探测或测量时,量子实体的行为模式似乎表明它们是波。而这十分令人困惑。

16.量子理论是一种“波”数学。量子理论数学给出的通常是概率性的预测,而不是确定的预言,物理学的其它分支通常所给出的通常是确定的。

17.薛定谔的猫,思想实验,是一个要求我们全程进行思考的实验,而不需要我们进行实际操作。状态随时间演变,而薛定谔方程式代表的是叠加的状态。实验的叠加似乎涉及到了两种状态,一个猫死了,另一个猫安然无恙。量子理论似乎表达的是猫处于死猫和活猫的两个态相的叠加状态

18.地域性假设:发生在一个地点的事件不能对发生在另一地点的事件产生影响,除非两个地点存在某种联系或通讯。EPR实验论证过程,要么地域性假设是错误的,要么就是量子理论是不完整的。然而认知正常的人都不会放弃地域性假设,因此量子理论肯定是不完整的理论。

19.贝尔理论/贝尔不等式,基于量子理论的预言与基于定域性的假设的预言不一致,两者不能同时正确。阿斯派克特实验结果表明,在地域性假设和量子理论之间的冲突中,量子理论胜出。发生在两个超距地点处的事件之间可以存在某种影响,这种影响是什么影响,没有明确答案

20.演化论/进化论:演化不仅仅适用于生物群体的概念,像MP3播放器,手机,个人电脑这样的消费品,从根本上来说,是随时间发生变化,而这一类消费品显然会随着时间发生变化。两个基本特征:可以遗传给后代的变化;生存竞争,什么样的变化可以在后代上继续存在。

21.生物体通常繁殖出的有机体的数量要大于可生存下来的有机体的数量,生物有机体也面临着竞争,如果某个变化能够增强有机体在其所处的环境中的生存和繁殖能力,那么这个变化在这种有机体后代上得以保存和表达的概率就会更高

22.四种推动演化的因素:自然选择,遗传漂变,基因流动和基因突变。新的研究发现,基因DNA ,染色体,限制酶

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23.规范伦理学,涉及人们该如何行事的命题有关;元伦理学关注的是有关伦理学的更宽泛的问题

24. 利他主义,也就是一种对做出这一行为的一方有害但是却对其他人有利的行为。互惠利他主义,做出这一行为的一方可以合理的认为自己能得到某些有利的东西作为回报。合作行为是一种在演化上具有优势的行为模式。

25.道德和红色不是客观的,由于我们生来如此,就出现了道德和红色属性这个观点,而且它们的出现在很大程度上是因为它们具有演化上的优势。如果人类不曾存在,那么不管是红色属性还是道德就不会出现了。

26.世界观总结思考:世界观像拼图一样环环相扣,其中的每一块拼板都能很好的拼合在一起。亚里士多德的世界观中一个常见的隐喻:把宇宙当做一个有机体,就像有机体像许多组成的部分一样,这些部分各自发挥其功能来实现其目标,如心脏送血,消化系统负责处理食物等。每个部分都有其天然的功能和目标。

27.牛顿的世界观也是有隐喻的:宇宙像一台机器,组成宇宙的物体彼此之间存在相互作用,就像一台机器的零件之间存在相互作用,就零件是通过推拉其他零件而产生相互作用。物体之间的相互作用是定域的。

28.相对论:对于不同的观察者来说,时间和空间可以是不同的。牛顿的世界观里,绝对空间和绝对时间是不变的,但并不是是核心观点。时空曲率和重力的定义,区别于牛顿世界观的重力,时空本身会由于物质的存在而受影响并产生弯曲。一些原本看来显而易见的经验事实后来也有可能被证明是错误的哲学性/概念性事实。

29.量子理论的思考:确实存在事件之间即时,非定域的相互影响,甚至在地里位置上相距很遥远,显然不可能具有任何形式的联系或关联的事件之间,也会存在这样的影响。任何人都不知道宇宙为何会如此,只知道宇宙就是这样

30.演化论的思考:演化论的发现要求我们摒弃人类很特殊的观点,我们必须接受人类是一个自然过程,而非超自然过程的结果,人类并不是位于生命顶点,而是现存的1000多万种有机体的一种,而且从演化论的角度来看,都具有平等的地位

《世界观》介绍了科学史和科学哲学根本的问题,如什么是真理、哲学性概念性事实等,涵盖了科学史上对世界观产生冲击的历史事件和哲学主题。科学带给我们的不仅仅是知识,而是一套新的认知体系,如从亚里士多德世界观到牛顿世界观的变迁。作者探讨了近代科学发展,特别是相对论、量子力学和演化论等理论给世界观带来的冲击和挑战。

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本书能够很好的提高我们科学素,我们在一代一代地更新世界观的过程当中,更重要的事情是了解清楚,关于什么是科学、如何用科学的角度来看待整个世界的这些一系列的基础命题。所以要想真的建立科学的世界观,你必须得知道人类的历史上是怎么样一步一个脚印,从亚里士多德到托勒密,到哥白尼,到第谷,到开普勒,到伽利略,到牛顿,到爱因斯坦,到今天的量子力学和演化轮,我们逐渐地在破解自然给我们设定的这个迷局。

从苹果落地,科学之父牛顿让人类惊天一跃,社会生产力从此指数型增长;爱因斯坦,灵光乍现,相对论问世,让我们突破时空的限制;薛定谔的猫,一个伟大的构想实验,让我们领略到微观量子力学的奇妙。让认知迭代,让思维升级,相信《世界观》一书,定然不会让你失望。



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