大爆炸之前
by Yan
这几日,霍金在香港访问,媒体上好多报道。只 solidot 上提到的就有: 1、霍金说人类必须向太空发展; 2、霍金讲座:人类正接近答案-我们从何而来?; 3、霍金要写一本哈利波特式的儿童读物。
霍金成为今日的物理学传奇人物,我觉得是他的贡献、研究方向本身的“新闻价值”,以及媒体炒作,综合起来的结果。我特别想提的是,他的讲座里很好地回答了一个,我常看到的疑问:
如果相信宇宙有一个开端,那么很明显的问题是,在开端之前发生了甚么?
原来大哲学家康德也曾经十分关心宇宙有无开端的问题。他觉得:
不管宇宙有无开端,都会引起逻辑矛盾或者二律背反。如果宇宙有一个开端,为何在它起始之前要等待无限久。他将此称为正题。另一方面,如果宇宙已经存在无限久,为甚么它要花费无限长的时间才达到现在这个阶段。他把此称为反题。
之所以有这样的疑问,是因为人们认为时间是绝对的,独立于宇宙,也就是说,时间从无限的过去向无限的将来流逝。但在爱因斯坦的相对论中,空间和时间不再是绝对的,不再是事件的固定背景。相反地,它们只有在宇宙之中才能够定义。因此:
这样谈论宇宙开端之前的时间是毫无意义的。这有点儿像去寻找比南极还南的一点没有意义一样。
如果关心这个问题,请阅读他的演讲稿和他的科普书。:)
慕尼黑似乎进入了盛夏,今天下午又闷又热,看不进材料去,可能是大暴雨之前。
大家总说科学科学挂在嘴边,我想还是得把“科学理论”同“科学方法”这两个概念分开。
科学理论(theroy)都是有scope的相对的,没有scope的理论都是伪科学理论;
基本科学方法(逻辑推理,数学方法,归纳演绎等等)是绝对的,这是信仰(belief),就像god一样不可严格证明,只能加强或减弱(随时间,随经验)。
爱因斯坦,霍金等人在讲科普的时候,在前言等处会把这些前提表达出来,在正文部分是不会特别提到这些的,恐怕毕竟害怕术语影响大多数阅读者。大多数阅读者的心声是,你是大科学家,你的结论到底是嘛?
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物理系毕业多年以后的某一天,终于以上的话说服了我自己,呵呵。
btw,老冯有空去nk91灌灌水,我有空给你打电话请教。
冯兄,这多年不遇的世界杯就在你家门口举行,这么长时间了,你要不发个亲自弄来的赛场报道,对俺们这些经常看你的blog的粉丝来说,是有些说不过去吧。。。?
哈哈哈。。。
one more thought:
在地球上找南极以南没有意义,但是在太空中也许就有意义了,就如同黄道,赤角这些概念,也是从航海者的领域延伸到天文学领域一样。为啥要有尺,米,光年的度量衡?最后好像还是人定的,人以自己的观点来看世界就发明了这些单位。狗和蚂蚁的度量衡就完全与人不同了。
《猿人星球》里面的一个基本的观点,为啥猿的发展比人快了?那个科幻作家说因为猿的基本数学体系就是3维的,总在树上嘛!而人所有的数学几何开端都是平面的。听上去也有点道理的,呵呵。
嘿嘿,one more
“这样谈论宇宙开端之前的时间是毫无意义的”,到底啥是“意义”,这个人造出来的词儿? 语言本身表达太有限了,再丰富的语言表达还是取代不了一个被称为“理解力”的小东西……
就举一个“毫无意义”的小例子,excel, lotus notes等spreadsheet的datetime function 是以1900(excel 1899)年为起始点作计算的,如果你要算17几几年以前的时间差就不能用这个datetime函数,因为设计者认为“毫无意义”,而且,因为1900年是否是润年造成了最初设计者(2个人)的不同理解,就导致 1900年2月底的相关计算一定会有bug.这个bug,IBM,微软都不会fix,因为对现代社会各种商业计算“毫无意义”。
所以我的理解“毫无意义”是人定的。就好像害虫,益虫是人订的。以人为本么,呵呵。
pang,我时常去nk91看,不过程序太geek了,我有点摸不到头绪。一直想问,你为啥不以那些现有的开源软件为基础开发呢?
这宇宙学,你知道我也是门外汉,说多了可能就会误导人了。
你这些问题都是我能力之外的。我的感想,基本科学方法说不定也不是绝对的,不能脱离开我们所处的宇宙。另外,这里的“意义”,应该是物理意义,大爆炸理论对于神创论者,就是“毫无意义”的。
你的这些例子都很好玩。
呵呵,roror999,我不是球迷,虽然随潮流也在电视上看球赛,但是说不出啥有价值的评论来。要说现场的话,我可是弄不到票啊。
老冯阿,不是geek这么惨吧?我一直在改进阿,我这样一个糙人,第一次被人说成geek受宠若惊阿。hehe.
不用open source有两个原因:
(1)GPL like的license不喜欢,其他衍生的license限制也不少。你学院自由人自己玩perfect,我太羡慕了;我是code monkey,得写自己的养家糊口阿。
(2)自写的过程也是学习锻炼的过程。个中辛酸喜悦不经历不知道的。it’s a journey.
email我你available的周末时间,我给你打电话聊聊天如何?
霍金教授是現代的愛因斯坦嗎? 魯重賢 六月十九日
最近霍金教授蒞臨香港,並在香港科技大學作了宇宙起源的報告。據説,他的報告引起了” 霍金旋風”。人們同情他雖然身罹惡疾,但仍然在學術上不斷的努力。香港人這種對科學的熱愛和對不幸者的同情是十分可貴的。據中文大學數學系丘成桐教授説,霍金教授已在宇宙學中作出了不朽的貢獻,並尊他以”現代愛因斯坦〞的桂冠。這未免是與實際相差太遠。究其原因,無非是反映了香港的學術界對某些現代科學的發展太過陌生而已。為此,作為一個受過香港教育出身的科學工作者,有必要拿出事實,供大家參考,以正視聽。
首先,自然科學是以覌察的驗証為準。這是與僅以論証為基礎的數學十分不同的。愛因斯坦的偉大,不僅是他的理論有突破性的預言,更重要的是,他的三大預言已被覌察所証實。霍金教授的預言雖然是具有突破性的可能,而且國際知名度很大。但是,他的預言卻沒有一個被覌察所証實。因此,所謂不朽的貢獻也就是亳無根據的主覌推測而已。因而給予他”現代愛因斯坦〞的桂冠,不但是非常不恰當,也暴露了科學界的十分糊塗。如果注意到楊振寧教授的沉默,這就更加顯明了。我曾和丘教授於一九九三年在香港中文大學的數學系討論了相對論差不多兩小時。看來經過十多年後,丘教授在相對論上的瞭解並沒有多大的進展。
霍金教授稱,他雖然是身體上有很大的殘障,他卻拒絕精神上的障礙。可是精神上的障礙卻可能和體能上的殘障一樣不是可以拒絕得了的。要知道是否有精神上的障礙,我以為檢驗一下霍金教授的邏輯推理是十分有意義的。霍金教授的宇宙源於大爆炸學説是基於他在數學上的時空奇點定理。這樣的推導是否成立呢?其中的關鍵之一是該定理的前題是否成立。霍金教授稱,該定理的前題只是愛因斯坦的引力場方程。這說法是不正確的,因為除了總的假定愛氏場方程基本的正確性外,還有隱性地假定引力偶合常數的符號是一致的。
根據愛因斯坦和泡利 (W. Pauli) [1],廣義相對論是允許具有不同符號的偶合常數。霍金教授的好友,加州理工學院的Professor Thorne也曾對他提出過疑問 [2]。可是,霍金教授卻武斷地宣稱他相信不同的偶合常數符號是不可能的。因此,他的學説是以武斷臆測,而不是以嚴格的科學推導為基礎的。在科學史上,如果一個假設推出了不合理的異常結果,科學家通常是回過頭來檢驗假設的準確性,從而得到較合理的假定和推論。不然,像愛因斯坦那樣,也要待可靠的實驗支持。顯然,霍金教授與他的夥伴並沒有遵循科學上行之效的方法,以武斷臆測代替科學的推斷,而且隱瞞了這一重要的事實。嚴格地説,這是地地道道的僞科學。
也許,有人説覌察到的光譜線的紅移是宇宙源於大爆炸學説的証據,因為它証實了宇宙膨脹學説。可是這不過是另一武斷的結果而已,因為近來已發現不少否定宇宙膨脹學説的証據。最近理論上己認識到光譜線的紅移不一定需要宇宙膨脹學説來解釋,而且這樣的解釋不但與覌察到的光線彎曲有理論上的矛盾[3],還有自相矛盾。
歸根到底,霍金教授的偶合符號的唯一性是否可以成立呢?結論也是否定的。獲得一九九三年諾貝爾物理奬的雙星引力輻射實驗証明,反引力(即不同符號)偶合必需存在 [4]。也就是説,霍金教授的學説並沒有受到廣義相對論的支持,因而也沒有理論上的根據。考慮到該論文是於一九九五年在著名的天文物理期刊 (The Astro-physical Journal)發表,人們有理由置疑霍金教授的誠信的可靠性, 因為霍金竟然若無其事。此外,在理論上根據著名的公式E = mcc,最近也証明了反引力偶合存在的必要性 [5]。因此,霍金的時空奇點定理在物理上是沒有意義的。也就是説,他的宇宙源於大爆炸學説是毫無根據的。
有些人也許對複雜的數學上和物理上的證明感到困難。但是對霍金教授邏輯推理的謬誤也不是不可能瞭解的。在這方面,霍金教授所著的”時間簡史”幫了我們很大的忙。在該書的24頁(英文版),霍金説,”在相對論中,時間坐標和空間坐標沒有真正的區別,正如兩個空間坐標沒有真正的區別一樣”。請注意,這説法便與愛因斯坦在他所著的”相對論的意義”一書中所說的不相同 (英文版64頁)。據此,指責霍金不懂相對論也不是過份了。再者,在”時間簡史”一書中第九章”時間之箭”中,霍金教授明確地指出,時間之箭區分了過去和將來,給予時間一個方向性。可是,大家知道而且霍金也知道,空間坐標是沒有方向性的。那麼,正如愛因斯坦所指出,時間坐標和空間坐標是有區別的。也就是説,霍金在同一書中犯了中學生也該知道的邏輯上的矛盾和錯誤。(有趣的是,霍金一向宣稱喜愛以邏輯為基礎的數學。) 這樣,霍金教授宣稱的沒有智障便十分缺乏説服力了。
人們不禁要問,為什麼霍金教授有國際上的聲譽呢?人們可以瞭解到,急於求成可導致論証上的不嚴格和從而產生錯誤的結論。但是其他的人為什麼也跟著錯了。這個問題已由諾貝爾物理奬獲得者Professor Feynman間接地回答了。他指出,許多所謂相對論專家其實在能力上是不勝任的[6]。最近,我也進一步確立了他的看法。我發現大英百科全書中關於愛因斯坦等效原理的論述是不正確的,雖然該原理正確地記述於”相對論的意義”一書中的第57頁內(英文版)。這樣,我後來發現英國皇家學會的編輯們不懂相對論便不足為怪了。更公正地說,有些錯誤是由於時代的局限性而難以避免的。
這整個事件的教訓是,我們不能盲目地相信所謂權威。在科學的領域中,必須與時俱進。香港的教授們也不必太過自卑,因在這方面犯錯誤的包括了北京的中國理論物理研究所 [7]。他們相信霍金卻反對北大和清華的周培源教授的正確論述。正如加里略所教導,和一九七八年光明日報社論所提倡的,實踐是檢驗真理的唯一標準。願香港同人在這正確的指導思想的帶領下,在科學的領域中進一步發展對科學的熱愛。
參考文獻:
1. W. Pauli, Theory of Relativity (Pergamon, London, 1958).
2. K.S. Thorne, Black Holes and Time Warps (Norton, New York, 1994).
3. C. Y. Lo, Progress in Physics, vol. 1, 10-13 (2006).
4. C. Y. Lo, Astrophys. J. 455: 421-428 (Dec. 20, 1995) ; C. Y. Lo, Phys. Essays, 13 (4), 527-539 (December, 2000).
5. C. Y. Lo, “Completing Einstein’s Proof of E = mc2, to be published in Progress in Physics, vol. 4, (2006).
6. R.P. Feynman, The Feynman Lectures on Gravitation (Addison-Wesley, New York, 1995).
7. C. Y. Lo, Phys. Essays 18 (1), 112-124 (March 2005).
8. S. Hawking, A Brief History of Time (Bantam Books, New York, 1988).
9. A. Einstein, The Meaning of Relativity (1921) (Princeton University Press, Princeton, NJ, 1954).
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宇宙大爆炸