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1700941124 物理世界的本质 [:1700940207]
1700941125 物理世界的本质 基本法则的不足
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1700941127 我敢说,我的许多物理同事都愿意参与讨论我前面说的熵是微观体系的外来物,但对物理世界又是必需的观点,他们宁肯把熵看作是有用的而非必要的省力工具。以在导入熵的概念通常得以解决的实际问题为例,通过遵循各个物质微粒或能量量子在基本微观法则而非参考显式或隐式的熵能精确地(更费力地)得到相同的结果。那么,一试便知。这里有个问题需要你们解答——
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1700941129 一节粉笔被抛到讲台的桌子上面,粉笔在那里打转并折成两段。
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1700941131 在此把那两段粉笔、桌子及你们关注的环境中的每个分子或如你所愿每个质子和电子的瞬时位置和速度告诉你们,[3]同时也把每一个能量要素瞬间的详细状态告诉你们。通过运动的微观(基本)法则,你们能够追踪一个瞬间到另一个瞬间的状态。你们能够追踪到在粉笔块内漫无目的运动的原子是如何逐步形成共同运动,从而粉笔作为整体开始运动。两截粉笔弹回来一点,而后在桌上转动,它们来到一起并结合起来。然后整支粉笔优雅地升到空中,形成一根抛物线,然后停在我的手指之间。我保证,你们全都可以做到这一点,而不需要熵或任何超出微观物理学界限的事物,你们已经把问题解决了。但是,你们确实理解你们解决的意义吗?它是否一个按照你们的计算描述为一件不可能事件全然可以忽视的点呢?就此而言,无须改变你们描述的字句。但是,看来确实需要一个补遗,来区别媲美马斯基林先生的高超魔术和一件普通的日常不会发生的事件之间的差别。
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1700941133 物理学家可能会说,所要求的补遗与意义有关,而它与意义毫无关系。他仅仅关注他的计算应与观察一致。他不能告诉我一个现象是否具有偶然性的意义或非偶然性的意义,但是,如果问题里包括时钟,那他便能够在各阶段读出时钟的示数。要把所有有意义的领域从物理学里排除是有很多可说的,这是对于我们(正式地)一无所知的神秘概念与我们的计算相混合的一种健康的反应。我确实羡慕纯粹物理学家坚不可摧的地位,但是,如果他完全把意义排除在他的领域之外,那么某个人就要负责找出原子、以太和电子的物理世界是否有些什么意义。于我而言不幸的是,在这些讲演中,我打算讲一下当科学世界与我们的环境的其他见解相冲突时,普通人应该如何看待科学世界。有些听众可能对创造出来仅仅当作计算手段的世界不感兴趣,我能告诉他们,当永恒的疑问——“科学究竟是关于什么的”?在心里涌现时,科学的世界并不要求他们的意见。我能确定,我的物理同事们都希望我在这一点给科学世界以一些辩护,我是准备要这样做,但我唯一要坚持的作为基础条件的是,我们要确定它的正确方向。对于现今在我眼前所发生的颠倒的物理世界,我从中看不出任何意义。基于这个理由,我对于熵的兴趣,不仅在于它能够把其他方法的计算过程缩短,还在于它具有别的方法不具备的、确定方向的性质。
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1700941135 如我常常一再重申的,科学的世界是一个影子世界,是我们意识所熟识的世界的影像。我们究竟预期它反映到何种程度?我们并不企望它把存在于我们内心、情绪、记忆等里面的一切反映出来,我们主要希望它把那些能被外部感觉器官追踪的印象反映出来。但是时间形成了两种进入通道,因而在外部和内部之间形成了中间的联系,这一点部分地为初等物理(时间之矢未包括在内)的科学世界所投影出来,但是当我们把体系扩张使之包含熵时,这一点就得到了充分的反映。因此,由于19世纪的巨大的变革,科学世界就不再局限于一个为内心所环绕并编织活动和进化的罗曼史的静止范围内了。它还反映出,那种不能从熟悉世界分离的运动性质对世界的意义没有丝毫灾难。
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1700941137 为了把我们的经验的混乱的数据整理出来,通常都假设探索的目的是找出所有实际上存在的事物,另外一个不亚于我们经验的本质的探索,是找出所有实际上形成的事物。
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1700941139 [1]参见第十章量子理论中的不确定性原理一项。
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1700941141 [2]如果要在另外一个世界严格进行这一实验,他必须不能假定表盘上标记的数字必须要绕着正的方向转,他也必不假定他的意识的前进与我们世界中的时间流动有任何关系,因此,对这两个事件他只有两个表盘的读数而不知道该把差异记为正还是记为负。温度计应该结合与热或冷的物体相接触来使用,两个物体在温度计上的读数差异在每个事件发生的那一瞬间得到,温度差异小的事件后发生。
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1700941143 [3]速度相对于空间和时间体系,指明所选的体系,速度就相对于该体系(这就把标记体系的责任放到你们身上——左、右、未来、过去等)。
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1700941148 物理世界的本质 [:1700940208]
1700941149 物理世界的本质 第六章 重力法则
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1700941151 你们有时把重力说成是物质的本质的和固有的性质,拜托请不要把那样的观念加诸于我。由于重力的原因是我不能假装知道的东西,因此要多费些时间去研究它。重力必定起因于按照特定法则持续施加作用的作用力。但这种介质物质的还是非物质的,我把它留给读者去考虑。
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1700941156 物理世界的本质 [:1700940209]
1700941157 物理世界的本质 升降机中的人
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1700941159 1915年左右,爱因斯坦把他的相对论进一步扩展到非匀速运动,讨论这个问题最容易的方法就是考察升降机中的人。
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1700941161 假定这个房间是一架升降机,支架断了,我们自由落体下降,下降速度持续增加。
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1700941163 我们通过物理实验来体验时间,升降机就是实验室,我们将从头开始并尝试发现一切“自然”法则——自然即升降机中的人所解释的自然,这在相当大程度上是在陆地上的实验中早已发现的科学历史的重复,但是其间存在一个显著的差别。
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1700941165 我进行了将握在手中的一个苹果降落的实验,苹果不能比以前的实验降落更多。你们记得我们的升降机以及升降机内的所有的东西都在自由降落,结果苹果依然与我的手保持着位置。科学史上有一件对于升降机中的人不可重复的偶然事件——牛顿和苹果树。引导星球沿轨道运行的作用力与我们普遍经验中使苹果下坠的作用力相同这一重大概念,因为在升降机中苹果并不掉下,这个普遍经验失效了。
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1700941167 我想,我们现在有充分的证据证明,在升降机中所确定的科学法则,在其他所有方面将与那些在传统条件下确定的法则相一致。除了这个以外,在升降机中的人就可以得到我们所熟悉的所有的“自然”法则,而且可以和我们得到它们时的形式如出一辙,只有使苹果掉落的力在法则体系中不存在。
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1700941169 我相信,升降机中的观察者们通常具有以自我为中心的态度,即呈现给我的世界的面貌才是那个自然界。对他们而言,将生命消耗在升降机中降落一点也不令他们震惊,他们会觉得栖息在地球表面反而倒很奇怪。因此尽管他们可能盘算过,对处于这种奇怪状态的人们而言,苹果似乎具有令人困惑的坠落习惯,但他们不再会比我们更为认真地对待有关苹果掉落方式的经验。
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1700941171 我们认真地对待他们的经验了吗?或换言之——在降落的升降机中的观察者所得出的自然法则体系相较于在陆地上的观察者所得出的自然法则体系,它们的相对重要性是什么?这一套体系比另一套更真实吗?这一方比那一方更有优势吗?显然,两者之间的差异——如果有的话,来自于这个事实,即那些法则要参考不同的时间和空间体系,在我们的体系中坚实的大地处于静止,同样的,在他们的体系中升降机处于静止。此前,我们已经知道使用不同体系的观察者的例子,但是那些体系都具有不同的均匀速度,而升降机的速度是持续增加的——即具有加速度。我们能否把我们有关“自然”与空间和时间体系无关的原理扩展到加速体系,由此没有一个体系能够优于任何其他体系吗?我想我们能,所引发的唯一的疑虑是我们能否不应该把升降机中的人的体系看作优于我们的普通体系,而只把它看作是同等的体系。
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1700941173 当我们站在地上时,大地分子便以相当于十石[重量名,约14磅(约6.35千克)]重量的力击打着我们的靴底而支撑着我们。但果真如此的话,我们应该通过地板的间隙掉下去了。我们经受着持续和猛烈的连续击打。如今,这种情形很难被视为对于我们自然环境公正考察的理想条件,所以如果这样的处理,蒙受苦痛的我们的感觉给出对世界戴着有色眼镜的见解是不足为奇的。我们的身体被看作考察世界所使用的科学仪器,当电流计用于观测时,我们不会准许任何人击打它。同样地,当人类的身体作为获取科学知识的通道手段而使用时,优先要避免人的身体受到击打,当我们不被支持时,便摆脱了这种击打。
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