五千年(敝帚自珍)

主题:【一本正经一下】有关宇宙和时间的讨论记录 -- 月色溶溶

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家园 嗬嗬,这个事情,我来试着说一下

楼主mm的这段话,是比较具有代表性的。事实上大多数物理专业之外的人士,和很多物理专业内部的人士,对现代宇宙学中的时空概念,都存在楼主的迷惑。

我虽然是学物理的,但是专业不是宇宙学,所以我了解的广义相对论只限于课上学的一点点内容。所以我也不能明确地阐述楼主帖子中的每一个问题。实在对不起。但是作为一名物理工作者,我自己的经验能够让我自己对于宇宙学中的这些概念,即便是我不清楚的那些概念,也不感到困惑。我愿意和大家分享我的体会。

首先要说的是,我认为楼主帖子中提到的所有问题,都是科学问题。具体地说,是一些宇宙学问题。要完全弄清这些问题,除了物理之外,还需借助于数学,尤其是微分几何。但是,我要强调的是,我认为这些问题都跟哲学没关系。

当然这是我个人的观点。可能有朋友存在不同的意见。在这里我不太像讨论物理学和哲学的关系这个题目,事实上我的哲学素养远远不足以支持这种讨论

楼主帖子中的“my”,我姑且认为就是楼主自己,提到的所有困惑,都是基于两个事实,第一,“he”所说的一些宇宙学的概念,比如时间有“起点“,宇宙“大小有限“等等,跟楼主的生活常识违背。第二,这些概念都是“无法想象”的。

我们先说第一个问题。首先,我们要注意到,我们生活在小小的地球上,我们的日常经验,比如时间是均匀的流逝,两个背道而驰的人永远不会见面,如果他们走的是直线的话,等等这些,在我们这个小小的地球上的空间,以及地球演化的这段时间来说,都是适用的。可是,在全宇宙这样一个比地球大得多的时空范围,这些观念还能成立吗?其实没有人能够保证这一点。

我们在有限的范围内总结的日常经验,在更大的范围内,往往就不能成立,或者需要修改了。比如我们中国人说汉语,但不等于地球上的所有人都说汉语。告诉一个没见过外国人的人,说这个世界上还有很多人不说汉语,他会感觉到这个跟他的日常经验相违背。但是如果这个人受过良好的教育(除了语言之外),他恐怕不会对这个事情感到非常匪夷所思。所以,宇宙学中的这些概念,跟我们的经验有不一致得地方,也不奇怪。本来适用范围不同嘛。

下面说第二个问题。就是“无法想象”的问题。其实这也不奇怪。因为人的想象力是有局限的,受到生活经验的限制。举例子来说,家住南方的同学很难想象下雪的情景,没见过大海的人很难想象海上的日出,过去的人很难想象地球是圆的(因为觉得住在另一面的人会掉下来),更极端的例子是,先天盲人即便智力健全,而且生活在正常人群体中,也大多终生无法想象“光”和“色彩”的概念。同样的,先天聋人无法想象声音。所以,我们“无法想象”的东西和概念,未必不存在。

好了,楼主说了,你说了这么多,全都是废话。这些道理我都懂。我就是那个没见过雪的南方人。我需要你告诉我为什么“he“说人朝着一个方向走最后还能走回来?这到底是怎么回子事情?

嗬嗬,别着急。我前面说的那些,是想告诉你,那些宇宙学的概念,虽然看起来很奇怪,但却是有可能是正确的。至少,它们根日常经验的抵触,不能构成我们反对他们的理由。因为两者适用范围不同。如果有一天这些概念被更好的理论取代了--这件事情几乎是可以肯定会发生的--那一定是因为这些概念跟一些未来的物理实验对不上。但就现有的观测而言,我们必须承认,目前的理论是最好的。

至于说具体的怎么解释这些奇怪的概念,我想说的是,非常不幸,我也是“没见过雪的南方孩子”。事实上,我们所有人,包括宇宙学家们在内都一样。楼主不能想象的事情,别人也不能想象。而这些概念的建立,靠的不是想象,而是物理观测和数学推演。这些匪夷所思的过程,比如一个人走直线最后走回起点,都可以借助于严格的数学描述出来。离开了这些数学而解释这些概念,就只能“打比方”,而不能完全准确地刻画。这就好像在一个盲人组成的社会中。完全可能有一些盲人物理学家,拥有超人的才智,发现了电磁波,它们能够利用数学(盲文写的麦克斯韦方程)描述电磁波的行为,甚至还能发明无线电什么的,但他们对光的描述,只能利用数学来完成。他们就没有我们对光的这些直观地感受。如果一个没学过物理的盲人,问那个盲人物理学家,什么是光啊?那个盲人物理学家只能花上很长很长的时间,用一大套数学来阐述关于光和电磁波的理论。如果那个问问题的盲人对数学也不太熟悉的话,拿这个盲人物理学家其实根本没办法准确地回答前者的问题。

听起来很泄气是把?但这确实是事实。

在这个帖子中,我就不想打那些比方来揭示宇宙学的那些概念了。一来我自己也不是完全懂,不能以其昏昏使人昭昭,二来如同我说过的,任何比方都不是完全精确的。楼主如果有兴趣,可以看看加莫夫的《物理世界奇遇记》http://www.oursci.org/lib/TompKins/。这本书的作者就是大爆炸宇宙论的创始人。大家手笔,力求用尽可能准确地“比方”来给公众阐述现代物理的概念。相信楼主看了,一定会有些收获。我希望楼主看了我的帖子,能够对现代宇宙学中存在一些奇怪的概念这件事情,不再感到那么奇怪。另外呢,也就钻那个死牛角尖想那些想不通的问题了,比如“时间的起点之前是什么”这种问题。事实上不借助于严格的数学,想这些问题是没有意义的。因为这些本来就不是哲学问题。

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