世界是簡單的?

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最近譚明老師被邀請到我們學院進行講座,連進行了三場,涉及攝影、科學藝術(shù)通則和地球系統(tǒng)的簡單關(guān)聯(lián)。一個問題被拋了出來:“大家覺得世界是簡單的舉手!”,沒有一個。又問“覺得世界是復雜的舉手!”,差不多一大半。

根據(jù)英國期刊《物理世界》讀者投票選出世上最偉大的十個公式:1,麥克斯韋爾方程組; 2,將e、i、pi放在同一式子的歐拉公式; 3,牛頓第二定律,F(xiàn) = ma;4,勾股定理;5, 愛因斯坦的質(zhì)能方程;6,薛定諤方程;7,哥德巴赫猜想;8,德布羅意方程組(給出了波長、能量等之間的關(guān)系);9,傅立葉變換;10,圓的周長公式。

這些公式我們很多都接觸過,你或許會感嘆“最偉大的公式竟然這么簡單!”事實確實如此,最偉大的或許就是平凡的、簡單的?,F(xiàn)代科學傾向于利用模型描述無序、不確定性、偶然的、隨機的以及概率性的復雜體系。事實上,終極科學以及底層理論都是簡單的。比如2000多年前,老子提出的“一生二,二生三,三生萬物”,現(xiàn)代物理能夠檢測到的最小物質(zhì)夸克本身必須成對或三個一起才能以介子或重子的形態(tài)存在。夸克理論,從某種意義上,科學地解釋了“三生萬物”的合理性。也即是這個世界本身的構(gòu)成無比簡單,而這些簡單的物質(zhì)總是相互關(guān)聯(lián),比如“很多人不知道,我們犁的土都是星塵,隨風四處飄散;而在一杯雨水中,我們飲下了宇宙”——伊哈布·哈桑。

阿爾伯特·愛因斯坦一直期望建立一個新的物理學理論基礎,企圖得出一個普遍的簡單的終極理論。然而最后他說:“我這輩子用很長時間悟得了一個道理,那就是我們所有的科學在被用于衡量現(xiàn)實時,都是原始而天真的——然而迄今為止這是我們最值得珍惜的財富?!碑敶茖W家的夢想似乎依然如此,特別是在近年希格斯玻色子的發(fā)現(xiàn),再次給了人們信心。然而不論是愛因斯坦的相對論還是牛頓的力學體系,其本質(zhì)并無不同,都致力于證明世界體系的簡單性原則。

如果說世界是簡單的,似乎也有證據(jù)。比如說生命起源于宇宙大爆炸之后,最原始的大氣層幾乎只有氫和氦,而后經(jīng)過漫長的演化才形成今天的以氮/氧為主的大氣層。樂器,比如笛子,只需要六個音孔就可以演奏出不同風格的曲子。你自己或許長期有規(guī)律的做一件事,固定時間跑步、固定地點讀書、重復吃某種蔬菜等……總結(jié)你的習慣,似乎也很簡單;但是一旦推己及人,就有些困難了,不然有句話叫“物以類聚、人以群分”,不同個體之間除了簡單的相似之外,你找不到任何相同的兩個個體。即便是雙胞胎,也有遺傳和性格的差異。同樣的物種“橘生淮南則為橘,生于淮北則為枳,葉徒相似,其實味不同。 水土異也”。所以茅臺也只能在貴州赤水才能有其風味。

有一個愛好攝影的同學,為了拍攝蚊子,當它吸血的時候,他就連忙夾緊肌肉,看著文字的腹部由白色變成紅色,然后拍下來幾組照片。為了拍搬運“食物"的螞蟻,他可以守候一整天,用微距獲取詳細的活動記錄。由此可見,具體的細節(jié)是不容忽視的,我們總結(jié)的各種簡單規(guī)律只是為了更好地認識和反映世界的面目。而世界本身并不是簡單的,或者應該說是簡單性與復雜性并存,只是我們看待的角度不一樣而已。

最后送給大家一句話:在復雜的世界里簡單地活著,認真地活著。。。新的一年,一切順利。

參考書目:

B. J. Bjorken; S. L. Glashow, Phys. Lett. 11 (1964) 255–257.

W.C.丹皮爾. 科學史, 桂林:廣西師范大學出版社,2005

S.溫伯格. 終極理論之夢, 長沙:湖南科學技術(shù)出版社,2011

科特·施塔格. 詩意的原子, 北京聯(lián)合出版公司出版發(fā)行,2016

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