2020年8月23日 星期日

大設計 霍金 Stephen Hawking


1.一則笑話:宇宙初起是一片混亂,上帝看不過去了,就說:「讓牛頓出生吧!」,於是世界就在牛頓定律的規範下井然有序地運行。魔鬼看不過去了,就說:「讓愛因斯坦出生吧!」,於是世界又恢復了混亂。

2.明確、嚴謹地提出自然法則概念的第一人,應當是笛卡兒。笛卡兒主張自然法則無論何時何地都成立,而且明確指出遵守這些法則不代表運動物體具有心智。

3.經濟學也是一項等效理論,是以自由意志的觀點再加上人會評估機會成本並做出最佳選擇的假設而成。不過在預測人類行為上成效平平,因為人常常做出不理性的決定,或是誤判決策。

4.根據測不準原理,將一個粒子位置的不確定性與動量的不確定性相乘,絕對不會小於普朗克常數。


5.六十個碳原子組成足球狀的分子「巴克球」(buckyball)。

6.量子物理讓我們接受一個新型態的決定論:給定一個系統某個時間的狀態,自然法則會決定各式各樣未來和未來的機率,而非明確決定過去和未來。

7.在QED中,所有可能歷史的總和可以『費曼圖』的總和表示。圖中實線代表電子,波浪線代表光子,時間走向是由上往下。

8.QCD還有一種稱為「漸進自由」(asymptotic freedom)的特性。指夸克之間的強作用力會隨著彼此靠近而變小,遠離則愈強。這特性說明為何在自然界看不到獨立存在的夸克,而且也無法在實驗裡製造單個夸克。

9.弦論家現在相信,五個不同的弦論和超重力理論都只是一個更基本的理論之不同近似而已,每種理論各自適用於不同的情況。這個更基本的理論便是M理論

10.愛因斯坦的理論在奇異點失效,因此不能用來預測宇宙如何開始,只能預測宇宙後來如何演變。

11.明白時間可以當空間的另一個維度,代表我們能擺脫時間有一個開端的問題,正如同可以擺脫世界邊緣的問題一樣。這種主張歷史應是封閉表面而無邊界的想法,稱為無邊界條件

12.壓扁的程度以橢圓率表示,數值接於零到一之間,愈接近0,代表橢圓接近正圓形。地球軌道的橢圓率只有百分之二而已,相當接近正圓形。北半球冬季時距離太陽9150萬哩,夏季距離9450萬哩。

13.科學家在恆星附近定義出一個適合居住的狹窄區域,其溫度可容許液態水的存在,稱為「歌蒂拉克區」(Goldilocks zone)。太陽系中適合居住的區域非常小。

14.我們自身的存在,使我們只可能在某時某地觀察宇宙。也就是說,我們存在的事實會限制我們發現自身所處環境的類型與特性,這稱為「弱人擇原理」(Weak anthropic principle)。

15.強人擇原理指出,我們存在的事實不僅對我們的環境加諸限制,同時也對自然法則本身的形式和內容加諸限制。這個想法會出現,是因為不僅太陽系獨特的特徵對於人類生命發展出奇地有利,而且整個宇宙的基本特性也是如此,那可就更難解釋了。

16.如果宇宙總能量隨時得保持為零,而創造物體又要耗費能量,那麼整個宇宙如何無中生有呢?這就是為何要有重力法則的原因了。因為重力是吸引力,所以是負能量,必須做功才能將受重力作用的系統(如地球和月球)分開。這種負能量可以平衡創造物質所需的正能量





心得
20200823
本書於物理類書架上看到並借閱。之前看過時間簡史,霍金對於科普物理不遺餘力,世人有目共睹,於是看到作者就借閱之。

前兩張自然法則、什麼是真實比較偏向科學哲學,剛好在「世界觀」一書已經先有概念。概工具主義與實用主義。若以絕對的態度去想,我們根本不知道什麼是真正真實,不過沒關係,能解釋並成功預測的就是好的工具主義,量子理論是,牛頓理論也是,經濟學也是。

20200826
認識一個新理論「M理論」,但似乎還沒發展起來。對量子理論裡的重力有點瞭解了,在量子理論裡重力必須是一種力,才能說明一些量子現象,不像如愛因斯坦解釋的是時間差的流向。但是他永遠是吸引力,是負能量。若宇宙是從無中生有,那麼霍金的想法很吸引人:創造物質需要正能量,或是物質是正能量,所以才伴隨重力的存有(所以重力粒子是某種虛粒子囉?)
因為有物質,所以有重力;或是因為有重力,所以才有物質產生。一體兩面
可是重力遠小於其他基本力,這仍無法解釋。(20200913:在大見解我有新心得)
重力在基本粒子大小時仍適用,例:電子微中子也受弱作用力和重力影響。
但是廣義相對論對重力的解釋,完全不同,但是相對論理論又經得起檢驗,所以難怪還是無法整合進量子理論。
那麼我以前的疑問,廣義相對論最小到多小的尺度仍適用,問法其實是不對的。重力在量子尺寸仍然適用。廣義相對論當然對任何尺寸都適用,但是它解釋重力的意義就是跟量子理論不同。
關於弱人擇與強人擇,或許我對自然法則認識的不深,我是支持弱人擇的,有10的500次方宇宙,不會有哪個是為智能生命切身設計的,我們智能生命存在在這個宇宙不代表什麼。霍金是支持強人擇的,因為環境與自然法則配合的相當微妙,微妙到相當相當的幸運。蠻好奇他支持強人擇的背因,只是個人喜好的關係嗎?希望以後能更瞭解,重塑自己的看法。
本書看來沒什麼壓力,200頁算輕薄好讀,卻蠻有收穫的。

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