本帖最后由 风云际会 于 2013-9-11 13:50 编辑 e- T) z2 D' I- |1 J
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引子:这是我国内的导师所写的一篇文章,会在他所著的《量子力学:菜根谭(第二版)》里出现。这里经过他授权同意,让我代发在网上以引起讨论。此文的版权归原作者所有,任何转载请注明原作者。另,这也是同时将在《全国高校量子力学研究会2013年年会》(西安会议)上的报告修改稿
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六,自然规律的三条基本原理【12】 1 [7 b! x( o3 e. ?& N4 t
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1, 自然规律“无奇性原理”
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人造事物时常会产生大大小小的奇性、发散和不自洽,带来大大小小的困惑。实际上,自然界只存在或大或小的物理量数值、或快或慢的演变过程。即便相变、爆炸、黑洞,也都是各种各样物理演化过程。所有的奇性、不自洽和计算发散,要么是理论缺陷所致、要么是观测或考虑角度局限所致、要么直接就是不同标度相对比较所致,总之是人造事物“可道”之“道”局限性的显现!实际上,自然界客观存在着一条基本原理,即“自然无奇性原理”:! a& Y: b' Y+ u) y. Y8 _9 _# f7 F+ Y1 t
7 g& Y" j- y. G: Z5 [6 N自然无奇性,凡人自扰之! # a% X B1 q/ p/ [( M0 g% }% y; D
0 i+ v% ?2 f1 S; A; M5 e" X这可比喻为:上帝创造自然并为自然拟定规律的时候,子民们炮制的“可道”之“道”、“可名”之“名”还未出现!即便后来,上帝也无视这些东西━━包括Euclid的〈The Elements〉、Descartes的坐标描述、Newton的质点和轨道等等!我们不知道上帝是否做计算,但知道,祂即便做计算也从不出奇性!上帝那里没有奇性,奇性永远是凡人所为!
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, |4 K) _- V E2, 自然规律“人为约定无效原理”
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" b" s+ r! o" @) ^ 自然科学中经常遇到许多“人为约定”。比如,物理学中就有Descartes选取,Lorentz参考系选定,时空原点约定,量子力学表象选择,矩阵Pauli表象、矩阵Dirac和Majorana表象选取,能量基点规定,Fock空间量子变换与产生湮灭算符表象等价性,初始定域位相场的选定等等,都应当理解为各种人为约定。这些约定,除了能够为相应描述提供某种便利之外,不再有任何实质性的内涵!注意,凡有“人为约定”的地方,必定相应存在人们可以选择的自由度!反之亦然。然而,既然一位观察者能有自己的约定,另一位观察者也就可以有他的另一种约定!但是,除了表观现象的东西外,自然规律应当超越任何个人约定,体现出与观察者无关的客观性和统一性!归根结底,一切人为选择或约定都不应当影响自然规律的物理内涵,不能进入自然规律!这体现为自然规律的“约定无效原理”:
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- V6 H) b. t6 e- ~( Z, {# E自然规律的表达必定借助于人为约定,但它们实质内涵必定超越于人为约定。
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x, K! N5 ?+ W/ b* |- e$ U8 l& L' h% S也有个比喻,上帝容许子民们观察、理解甚至改造自然,但不容许他们参与制定自然法则!子民们做出的任何约定,永远限定在有助于观察理解和改造自然的范围,不能进入自然法则!$ Z) ]( ^- D$ _( p/ B
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最简单的例子,物体是静止还是匀速直线运动。这纯粹是一个观察系选择的问题,归结为一种人为约定。运动规律应当与这种人为约定无关,这时“人为约定无效原理”就具体化为Galileo变换和Lorentz变换下的“力学运动相对性原理”;再比如,规范场论中基本原理:“定域规范变换不变原理”,实质上就是广义定域位相场的人为约定无效原理。4 X) `3 \$ [5 M% G- g( P n( F
0 s( C R+ ~/ O3, 自然规律“理性自洽原理”
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6 U1 V$ ^ D; [, L. y 这又是一条无法验证的关于自然规律的基本原理:
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自然规律全体必定是彻底理性、绝对自洽、全面和谐的。 % _# ?" L: D$ x( a2 J
! ]( o5 }' o/ U9 M0 \$ [) F# ~比如,凡是正确的结论,不论用什么方法导出,一定殊途同归!这里,重要的是要意识到,自然规律的绝对和谐同它们的永恒存在是等价的!只有上帝造的东西是永恒存在的、全面和谐的、绝对自洽的!此命题的逆否命题也成立:人类造出的东西——各种各样的“可道”之“道”、“可名”之“名”不可能永恒存在、全面和谐、绝对自洽!前面提到的K. Gdel定理就是论据之一,虽然过程中人们总是力求和谐与自洽。- I' A6 F% c% h9 b2 r
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这三条基本原理都是无法证明的信念。它们既是人们思考近代自然科学的起点,也是人们思考近代自然科学的终点。
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总而言之,在我们的科学观和方法论中, 在进行研究思考时,一定要注意脱出上面三类偏颇的束缚:摆脱经典观念的束缚和误导,超脱人择原理的主观和偏执,洗脱人造事物的污染和干扰。依照佛教禅宗思想,既要利用经典观念、利用直接经验、利用“可道”之“道”,又要注意摆脱它们对我们的束缚、干扰和误导,注意时时回归物理、回归现实、回归自然,再行考量,这正合于禅宗“求悟”的正道!因为忽视了这层“自省”,现代量子理论发展中才会出现那么多意见分歧!经受那么多迷惘!存在那么多奇性困扰!其实,所有个人约定、奇性、不和谐、不自洽、非理性都是虚妄的。与此同时,以为人类理性认识最大公约数的全部自然科学规律必定是绝对的、完备的与和谐的,这种认识本身也是虚妄的。
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( F2 T) \5 n, V- w* ~$ q, _【12】张永德,《量子菜根谭(第2版)》,北京:清华大学出版社,2013。第15讲。 |