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爱因斯惊世蛇战坦的两个错误

天文学与空间 2021-12-19 00:01:15

弗朗索瓦·范努齐《对话》 卡米尔·弗洛姆马里恩1888年的书《大气:大众文学》中的木刻

标题写道:“一位中世纪的传教士告诉我们,他已经找到了天空和地球相接触的地方”,并继续说道,“那么,在这片蔚蓝的天空中,有什么东西是肯定存在的,它在白天遮住了星星?”信用:维基百科 科学研究是建立在观察到的自然现实和用数学语言表述的现实之间的关系之上的

如果这个理论的所有结果都被实验证明,它就被认为是有效的

这种方法已经使用了将近四个世纪,已经建立了一个一致的知识体系

但是,这些进步是由于人类的智慧,尽管如此,他们仍然能够坚持他们先前存在的信念和偏见

这可能会影响科学的进步,即使对最伟大的人来说也是如此

第一个错误 在恩斯坦的广义相对论巨著中,他写下了描述宇宙随时间演化的方程式

这个方程的解表明宇宙是不稳定的,而不是像当时认为的那样,是一个体积不变的巨大球体,周围有恒星在滑动

在20世纪初,人们生活在一个公认的静止宇宙的观念中,在这个宇宙中,恒星的运动从不改变

这可能是因为亚里士多德的教导,指出天空是不可变的,不像地球是易腐的

这个想法造成了一个历史异常:1054年,中国人注意到天空中出现了一束新的光,但没有欧洲文件提到它

然而,它可以在白天看到,并持续了几个星期

它是一颗超新星,也就是一颗垂死的恒星,其残余仍可被视为蟹状星云

欧洲占主导地位的思想阻止人们接受一种与天空不变的观点完全矛盾的现象

超新星是非常罕见的事件,一个世纪只能用肉眼观察一次

最近一次是在1987年

所以亚里士多德认为天空是不变的——至少在人类生活的尺度上——几乎是正确的

为了与静态宇宙保持一致,爱因斯坦在他的方程中引入了一个宇宙常数,这个常数冻结了宇宙的状态

他的直觉让他误入歧途:1929年,当哈勃证明宇宙正在膨胀时,爱因斯坦承认他犯了“他最大的错误”

量子随机性 量子力学与相对论大约同时发展

它描述了无限小尺度的物理

爱因斯坦在1905年对该领域做出了巨大贡献,他将光电效应解释为电子和光子之间的碰撞——即携带纯能量的无限小粒子

换句话说,传统上被描述为波的光,表现得像一股粒子流

是这一进步,而不是相对论,为爱因斯坦赢得了1921年的诺贝尔奖

但尽管做出了这一重要贡献,他仍然固执地拒绝接受量子力学的关键教训——粒子世界不受经典物理严格决定论的约束

量子世界是概率性的

我们只知道如何预测一系列可能性中发生的概率

今天在不同波长观察到的蟹状星云,在1054年出现时,欧洲人还没有记录

信用:托雷997/维基媒体,广播:NRAO/AUI和M

Bietenholz

M

Uson,T

J

康沃尔;红外线:美国国家航空航天局/JPL-加州理工学院

明尼苏达大学Gehrz可见光:美国国家航空航天局,欧洲航天局

海丝特和阿

罗勒,亚利桑那州立大学;紫外线:美国宇航局/斯威夫特/东

PSU,汉斯登;x光:美国国家航空航天局/CXC/旧金山

苏厄德及其合作者;伽马射线:美国国家航空航天局/美国能源部/费米实验室

布勒,由南非商会 在爱因斯坦的盲目中,我们又一次看到了希腊哲学的影响

柏拉图教导说,思想应该保持理想,不受现实偶然性的影响——这是一个崇高的理念,但不遵循科学的戒律

知识要求与所有预测的事实完全一致,而信念是基于部分观察产生的可能性

爱因斯坦本人确信纯粹的思想能够完全捕捉现实,但量子随机性与这一假设相矛盾

实际上,这种随机性不是纯噪声,因为它受到海森堡测不准原理的约束

这个原理将集体决定论强加于粒子群——一个电子本身是自由的,因为我们不知道如何计算它离开黑洞时的轨迹,但是一百万个电子画出了一个衍射图,显示了我们知道如何计算的暗条纹和亮条纹

爱因斯坦不接受这种根本的非决定论,正如他挑衅性的结论所总结的那样:“上帝不会和宇宙玩骰子

“他想象着隐藏变量的存在,我

e

物理学家用来描述粒子的质量、电荷和自旋之外尚待发现的数字

但是实验并不支持这个想法

不可否认的是,存在着一个超越我们理解的现实——我们不可能了解无限小的世界的一切

想象力的偶然奇想 在科学方法的过程中,还有一个不完全客观的阶段

这就是导致理论概念化的原因,爱因斯坦用他的思想实验给出了一个著名的例子

他说“想象力比知识更重要”

事实上,当观察完全不同的观察结果时,物理学家必须想象一个潜在的规律

有时,几个理论模型竞相解释一个现象,只有在这一点上,逻辑才再次接管

“智力的作用不是发现,而是准备

它只适用于服务任务

”(薇依,《地心引力与优雅》) 这样,思想的进步源于所谓的直觉

这是一种超越纯粹理性的知识跳跃

客观和主观之间的界限不再完全牢固

在电磁脉冲的作用下,想法来自神经元,其中一些特别容易繁殖,就好像细胞之间有短路一样,这是机会在起作用

但是这些直觉,或者说人类精神的“花朵”,对每个人来说都不一样——爱因斯坦的大脑产生了“E=mc2”,而普鲁斯特的大脑提出了一个令人钦佩的比喻

直觉是随机弹出的,但这种随机性受到每个人的经验、文化和知识的限制

杨氏干涉实验的结果:随着电子(照片a上8个电子,照片b上270个电子,照片c上2000个电子,照片d上60000个电子)的到来,图案一点一点地形成,最终形成垂直条纹,称为干涉条纹

学分:博士

东村/维基媒体,抄送 随机性的好处 这不应该是一个令人震惊的消息,因为我们自己的智慧并没有把握住现实

没有随机性,我们被我们的本能和习惯所引导,一切让我们可预测的东西

我们所做的几乎只限于现实的第一层,有普通的关注和必须完成的任务

但现实还有另一层,明显的随机性是商标

“行政或学术上的努力永远无法取代我们所欠伟人的机会奇迹

”(奥诺雷·德·巴尔扎克,“表哥庞斯”) 爱因斯坦是创新和自由精神的典范;然而他仍然保持着他的偏见

他的“第一个错误”可以总结为:“我拒绝相信宇宙的开端

“然而,实验证明他错了

他对上帝掷骰子的裁决意味着“我拒绝相信机会”

然而量子力学包含了强制性的随机性

他的判决回避了一个问题,即在一个没有机会的世界里,他是否会相信上帝,这将极大地限制我们的自由,因为我们将被限制在绝对决定论中

爱因斯坦坚决拒绝

对他来说,人脑应该能够知道宇宙是什么

海森堡更加谦虚地告诉我们,物理学仅限于描述自然在特定环境下的反应

量子论表明,我们无法完全理解

反过来,它提供了随机性,带来挫折和危险,但也有好处

“人类只能在一瞬间逃离这个世界的法则

停顿、思考、纯粹直觉的瞬间……正是这些闪光让他具备了超人的能力

”(薇依,《地心引力与优雅》) 爱因斯坦,一个传奇的物理学家,是一个富有想象力的人的完美例子

因此,他对随机性的拒绝是一个悖论,因为随机性使直觉成为可能,从而允许科学和艺术中的创造性过程

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