自然的美妙

——本文是up的《大設(shè)計》觀后感,其中是我對大設(shè)計的理解。
1.自然定律
在古代,“日”代表天帝,皇帝是天之子。如果出現(xiàn)日食,即“天狗食日”,是妖孽侵犯皇帝統(tǒng)治的兇兆。這發(fā)生之際,人們會慌忙的進(jìn)行祭祀,祈求天地保佑。但過一段時間后,人們意識到了,不管他們是否祭祀,是否大喊大叫,太陽都會很快再次出現(xiàn)。這與什么天狗無關(guān),也與什么妖孽無關(guān)。再過一段時間,人們也開始注意到,日食并非是隨機(jī)發(fā)生的,他們以某種重復(fù)的規(guī)律自我發(fā)生。古巴比倫人并沒有意識到月食是被太陽遮擋所引起的,他們依然能相當(dāng)精確的預(yù)言到月食的準(zhǔn)確日期。日食能在地球上看到的范圍更小,因此相比月食,它更難預(yù)測。即便如此,如果它的模式一旦被理解,想預(yù)測也不是什么難事。據(jù)《尚書·胤征》記載,羲和因沉湎于酒,未能對一次日食做出預(yù)報,結(jié)果引起了混亂。
盡管我們的祖先預(yù)言星體運動取得了一些成功,但卻依然不能預(yù)言自然中大多數(shù)事件?;鹕?、地震、海嘯、颶風(fēng)、瘟疫,似乎這些都沒有明顯的原因或者模式。于是他們將這些歸咎于神靈,而自己災(zāi)難則是觸犯了神的征兆。由于古人對自然方式的無知,導(dǎo)致了許多神的誕生。有作風(fēng)作雨的龍王,也有威懾天地的雷公電母。由于人們看不到自然中原因和結(jié)果的聯(lián)系,這些神就顯得不可思議。一直到2600年前,有一個思想誕生了,它認(rèn)為自然遵循一個可以被解釋的原則。這應(yīng)該是人類最早意識到自然的本質(zhì)。
對于現(xiàn)在的我們,追溯到最早可以被稱為定律的,應(yīng)該是一位名叫畢達(dá)哥拉斯的愛奧尼亞人以他名字命名的定理——直角三角形的斜邊的平方等于其他兩邊的平方和。(為何不說勾股定理?因為勾股定理并沒有給出邏輯證明,只是經(jīng)驗總結(jié),不具有普適性)科學(xué)的緣起,人類文明的古希臘那一支,為人類最早找到了自然的定義——自然應(yīng)該遵循著某種定律運行著,有意識地遵循定律,并且理解這些定律。
雖然放到現(xiàn)在,這觀點不太正確,但這卻是科學(xué)的起源,人類開始意識到自然的事件并非偶然,它是遵循著某種規(guī)律。或許那時候的人們會理解規(guī)律是神規(guī)定的,但不妨礙人類腦海中出現(xiàn)規(guī)律的概念。
自然定律在現(xiàn)代科學(xué)中通常用數(shù)學(xué)描述。它既可以是精確的,也可以是近似的,無一例外的,都被遵守著——如果不是普適的話,至少在某種情況下是被遵守。例如,我們現(xiàn)在知道,如果物體以接近光速的速度運動的話,牛頓定律將不再適用。但我們依然認(rèn)為它是自然定律,至少對日常條件而言,在這種情況下是近似成立的。
既然有自然定律,那么我們就很自然的想到,是否存在一個定律?能真實的反映這個世界呢?這里又會引出另外一個問題,到底什么才算是真實?
2.何為真實
意大利蒙扎市議會禁止寵物的主人把金魚養(yǎng)在彎曲的魚缸中,提案的倡議者解釋此提案的部分理由是,因為金魚向外凝視時會得到歪曲的景色,因此將金魚養(yǎng)在彎曲的缸里是殘酷的。的確,金魚看到的跟我們看的不一樣,它看到的是一片歪曲的景象,那我們又怎么能確定,我們看到的是真實的呢?
當(dāng)我們觀察到一個物品在一條直線上運動時,金魚觀察到的則是曲線運動。那又怎樣呢?我們可以用一個函數(shù)描述這個物品的運動,金魚的觀察就不可以了嗎?雖然說這個函數(shù)可能會變復(fù)雜了,但根據(jù)這個彎曲的參考系,依然可以表述科學(xué)定律并且使得這些定律總是成立。這些科學(xué)定律的成立,不足以證明金魚看到了是正確的嗎?
托勒密在公元150年左右提出一個描寫星體運動的模型,這與上面的金魚案例有相似之處?!短煳膶W(xué)大成》開宗明義就是解釋為什么認(rèn)為地球是個球形的、靜止的位于宇宙中心的星體。那個模型我們相當(dāng)熟悉,就是我們通常說的地心說。在這個托勒密模型中,地球靜止于中心,行星和恒星在非常復(fù)雜的軌道上圍繞著它運行。長達(dá)近2000年的歲月里,人們都堅信著這個模型的正確。
直至1543年,哥白尼才在他的著作《天體運行論》中提出了一個另類(至少在當(dāng)時)的模型,也就是我們熟知的日心說。哥白尼描述了一個太陽靜止于中心、行星以圓周軌道圍繞著它運轉(zhuǎn)的世界。
那么,托勒密和哥白尼哪一個說的對?或者說,托勒密模型和哥白尼模型哪一個更真實?
盡管人們時常說哥白尼證明了托勒密是錯的,但這種說法本身是錯的。正如我們正??吹降氖澜绺痿~看到的世界相比的情形,那可以用任意一個模型來解釋其看到的宇宙。我們可以假定太陽靜止,也可以假定地球靜止,這都可以解釋我們看到的,也可以預(yù)言我們將看到。盡管哥白尼模型應(yīng)用更為廣泛,但這不代表其他的是錯的,只是哥白尼模型有著數(shù)學(xué)解析方面的優(yōu)勢罷了。
如果一個模型是好的模型,那它應(yīng)該具備以下四點[2]:
(1)?它是優(yōu)美的,至少對于數(shù)學(xué)描述來說是優(yōu)美的
(2)?它包含有很少可調(diào)整的元素,也就是說,不會是隨意更改的
(3)?它和已有的觀測一致并能夠解釋
(4)?它能對將來的觀測作出詳細(xì)的預(yù)言,如果預(yù)言不成立,觀測就能證偽這個模型。
托勒密模型和哥白尼模型沒有其他的可調(diào)整元素,也能夠?qū)σ延械挠^測解釋,并且能對將來的觀測作出預(yù)言,而且預(yù)言都成立。但唯有一點,托勒密模型的數(shù)學(xué)描述并不優(yōu)美,大輪套小輪的復(fù)雜模型,使得它的數(shù)學(xué)模型是一個很復(fù)雜的嵌套函數(shù)模式,這并不能算優(yōu)美。你可以說它不是一個好模型,但不能說它是一個不真實的模型。
3.設(shè)計奇跡
人們通過模型,尋找背后的定律,不存在不依賴模型的實在性檢驗。定律的發(fā)現(xiàn),導(dǎo)致了科學(xué)決定論的誕生:必定存在一套完備的定律,只要給定某一特殊時期的狀態(tài),它們就能指明宇宙從哪一個時刻往前將如何發(fā)展。這些定律應(yīng)該在任何時刻、任何地點都成立,否則的話的話就會被證偽,不再是定律。不可能有任何的例外的奇跡。自然定律告訴我們這個世界是遵循著一定的規(guī)律來運作的。
有很多人曾經(jīng)說過,人類在宇宙中是特殊的存在。事實上這個問題我們可以回到科學(xué),我們可以從科學(xué)的角度來分析一下,人類是不是特殊的?又或者說人類的誕生是不是特殊的?
先思考一下,我們的誕生是不是偶然?牛頓相信,我們所謂的可宜居帶不是自然誕生的,而是由上帝創(chuàng)造并將條件和狀態(tài)保留到今天的。其實很容易理解為什么會這么想。如果我們的太陽系是宇宙中特殊的存在,那么許多看似不可信的事件協(xié)同發(fā)生使得我們可以存在以及世界善待人類的設(shè)計就能夠解釋了。然而我們的行星條件——單一太陽、日地距離、太陽質(zhì)量——這巧合作為地球之為了討好我們?nèi)祟惥脑O(shè)計的證據(jù)是不充分的。至少現(xiàn)在知道的符合宜居帶要求的行星已經(jīng)有幾百顆了。有沒有類人生物先暫時不說,至少說明了,善待人類的設(shè)計并不是特殊的。
正是由于我們的存在賦予了我們觀測宇宙的可能,也正是我們存在的事實限制了我們發(fā)現(xiàn)自己處于某一類環(huán)境的特征,這個原則稱為弱人擇原理。這個規(guī)則從所有的環(huán)境中只挑出那些與我們生存環(huán)境類似的環(huán)境,實際上就是我們自己加上的規(guī)則。比如說,偏心率在0~0.5之間允許生命的誕生,那么地球的0.1偏心率就不會使我們覺得很意外,畢竟宇宙中有0.1偏心率的行星不在少數(shù);說我是地球的軌道接近于完美的圓周,地球就會在宇宙中顯得極為特殊,我們就試圖解釋為什么我們生存在如此反常的家園中。
或許是許多意外的好運氣,讓太陽系從氫、氦和一點點鋰演化成一個庇護(hù)著像我們這樣能寫出恢宏巨著的智慧生命的世界。自然定律必須要求物質(zhì)能拉攏在一起,形成恒星和星系。恒星動力學(xué)必須使得一些恒星最終會爆炸,而且將那些重元素精準(zhǔn)地散落到太空去。自然定律又必須要求那些殘余的氫、氦、鋰等能凝聚成新一代的恒星,而又有行星納入了散落到太空中的重元素,帶著它們圍著恒星運轉(zhuǎn)。
為了讓我們得以發(fā)展,早期地球必須發(fā)生某些事件,而這些事情在整個鏈條中的每個環(huán)節(jié)對我們來說也都是必須的。這不得不說是個奇跡,至少在人類誕生這一方面,是個天然的設(shè)計,這個設(shè)計的每一步都是為了誕生的必須。如此精妙的構(gòu)造,實在是令人感嘆自然的美妙。
寫完后總感覺不像觀后感反倒像是翻譯啊,不管了,反正我眼中的大設(shè)計就這么寫的。