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读【可怕的对称】

于圣塔•巴巴拉著

“审美事实上已经成了当代物理学的驱动力。物理学家已经发现了某些奇妙的东西:大自然在最基础的水平上是按美来设计的。”
水风按:
美来源于宇宙亘古的脉动——二元律。

“物理学家发现,现象的不同并不要求解释的不同。”
水风按:
物理学越来越奇怪了,因为它对现象的认识越来越接近易学象数学的思维模式了。

“物理学家把对称性的概念发展成了一个判断自然设计的客观判据。给出两个理论,物理学家一般会觉得对称性更高的那一个要更美一些。当观测者是物理学家时,美意味着对称。”
水风按:
从普遍现象中抽象出对称法则,从对称法则衍生出一系列的有效理论。

“当代物理学正着手向进一步的简化进发。我们对自然探究得越深,她就越显得简单。这个结果确实是惊人的。因为并无先置的理由使我们能期望,这个包含极多迷惑人的复杂现象的宇宙,最终只是由几个简单的规则支配的。”
水风按:
经典科学彻底失宠,为了看清宇宙的更深处,科学不得不走上这条逆流,甚至扼杀掉自己以往坚定的信念,向那种原来是“似是而非”的东西靠拢。难怪爱因斯坦到死都不相信上帝是抛骰子的。

“纵然的复杂是源于简单,这一点已越来越清楚。可以说,宇宙的运行更像东方的围棋而不像象棋和美式足球。围棋的规则很简单,但变化却很丰富。”
水风按:
物质的自发破缺带来一分为二的区别,能量的释放带动这些法则使物质现象愈演愈繁。但一些基础法则能够普遍作用于自然的演化,长期地贯穿在所以物质现象中,起到统一、全息的效果。如果不是这样,宇宙无法自省,也就是人类无法用任何手段了解自然。

“自然的规则是简单的,也是难解的:各种规则微妙地搅在了一起。这些规则间的复杂关系在许多情况下会产生奇特的效果。”
水风按:
一分为二的机制,不仅贯穿到所以的破缺,同时使各个破缺层层相扣,互为映射,从而产生许多奇特的效果。

“自然的规则是不能任意改动的,它们为同一个普遍的对称性原理所统辖,相互连成一个统一的有机体。”
水风按:
对称性现象的背后是二元律。

“自然的设计不仅简单而且是最大限度的简单。这就是说,如果设计再简单一点的话,宇宙就会变得单调无味。”
水风按:
因为宇宙是从一个精确对称的奇点中破缺出来,而奇点的破缺又是二元律的必然结果,也是二元律主宰了破缺的形式,并深深烙印在万物的演化之中。

“简单的基本规则能够生成复杂现象的一个原因是,自然中事件的数目非常巨大。”
水风按:
数目大是与宇宙能量的大小成正比的。

“尽管物理世界表面上显得很复杂,我们还是能看出自然的基本设计是简单的和可以理解的。……物理学家正如何开始通过推测自然在她的设计中所可能用到的对称性来译解大自然的基本设计的。”
水风按:
对称即使被科学完全掌握也是表面的现象,如果不能看到背后二元律的作用,仍然无法走到走到宇宙的尽头。

“自然在她的很多定律中是尊重宇称的,但在支配粒子间弱相互作用的定律中却不是这样。”
水风按:
宇宙一旦大爆炸开始演化,就没有任何东西是真正地精确对称的。因为完满的对称是稳定的,是排斥动态的。

“当一个粒子和它的反粒子相遇时就会相互湮灭,释放出巨大的能量,这些能量接着又物质化为其它粒子。”
水风按:
在物质世界的时空界面只能存在一种粒子,是彻底的二元律。

“一个粒子和它的反粒子质量完全相同,但电荷相反。”
水风按:
在没有相互作用的时空,才能各自存在。

“物理定律平等地对待物质与反物质。”
水风按:
物理定律都是一样的演变(电荷共轭不变性)。它们是能量的一体两面。

“尽管大自然违反了电荷共轭不变性(简称c)和宇称不变性(简称p),但在组合操作cp下她可能是不变的。”
水风按:
K介子衰变实验变现为cp不守恒。这里的变与不变是不同层次、不同作用结构的现象。没有抓到破缺机制的根本性问题,是无法系统解释的。

“质量与能量等价,时间与空间联姻。爱因斯坦使对称性得以成为现代物理的明星。”
水风按:
物质就是能量的静止状态,触动某些关键粒子的相互作用,可以使物质快速释放能量。自然状态下物质表现为常态下的衰变。
时间因能量的释放而起,表现为运动。而空间则表现为变化。

“定义绝对运动的不可能性可被当作所谓的相对论性不变性的表现。”
水风按:
定律的不变性而不是现象的绝对性。

“对称性问题就是问不同的观察者感受到的物理实在的结构是否相同。”
水风按:
如果没有相同,世界不可想象。也就是说我们将失去一切经验。

“电磁场不仅可以被看成独立的实体,而且就是独立的物理实体。”
水风按:
电磁场就是相互作用的一个结果,牵引粒子或物质的某个未来运动变化的方向。

“如果我们处在一个电场随时变化的空间区域,那么在邻近的空间就会产生磁场。这个磁场也是随时间变化的,它又产生电场,就像投进池塘的石子激起的水波一样,电磁场以波的形式传播出去,电能和磁能相互转换。”
水风按:
物质的开放性并不妨碍在一定的相互作用间形成领域,领域又是开放的,彼此又产生相互作用。这个宇宙就是靠这些联系在一起。

“以常速相互运动的两个观测者感受到的时间流逝是不同的。”
水风按:
时间的变换依赖于空间,空间的变换也依赖于时间。

“固有时间是对时间流逝的仅有的一种有内禀性质的度量方式。”
水风按:
固有时间就是常态下的衰变。

“虽然爱因斯坦的公式很重要,但从理性的观点看还是不如对称性的力量吸引人。对我来说,爱因斯坦的公式只是相对论的一部分歌词,而基本的对称性、相对论性不变性的观念则提供了音乐。”
水风按:
让我们意识到对称的可怕和力量。
“当我开始学物理的时候,给我留下的最深印象是:那些表面上看起来毫无关系的现象在更深的层次上却是有相互联系的。……恒星的长寿、光的奇妙、罗盘指针总指北和蛙腿的抽搐,所有这些都是相关的并受同一对称性原理统治这一点,才真正让我吃惊!”
水风按:
易学象数学就是在这一层次上的运用,它把事件内在的关联性进行总结、归纳,将表面毫无相同之处的现象进行适度的简并、同化和内在法则不变性的处理,从而可以将复杂事件简约在一个简易的模式中加以分析、判断。

“旋转不变性和洛伦兹不变性这样的时空对称性,统治着整个物理学。我们已经看到了,诞生于电磁学的洛伦兹不变性使力学也产生了一场革命。”
水风按:
宇宙的奥妙只有通晓了不变性变置换的奥妙,才能跃上更高的理解层次。

“物理学家们梦想能对自然作一个统一的描述。对称性以它强大的力量把物理学中那些看上去毫不相关的方面捆在一起,因而和统一的观念紧紧相联。”
水风按:
对称仅仅是事物统一性的外在表现的一种现象。

“物理学家对自然探索得越深,自然就显得越简单。相对论性不变性就是说明这一奇特现象的一个例子。爱因斯坦的力学一旦掌握后,实质上要比牛顿力学更简单。……高等物理比初等物理更简单。”
水风按:
自然只有在统一性的结构下我们才能掌握到宇宙本源的奥秘。
“一个有质量的物体,如地球,将在周围产生一个引力场;另一个有质量的物体,可以是一个球或月亮,感受到这个场并有相应的反应。”
水风按:
相互的感应形成物质堆之间的领域关系,形成自己的运行法则。

“我认为爱因斯坦对对称性如何支配设计的理解,是物理学史上真正深刻的见解。今天的基础物理基本上是遵循爱因斯坦式的工作程序而不是遵循19世纪式的。在研究基础设计时,物理学家时从一个对称性出发,然后看它的结论是否和观察结果相符。”
水风按:
对称性并不是支配设计,它只是设计的一个结果、一种普适现象,是因果的关系。我们可以通过对称性去解开法则乃至设计的形式,但显然,对称性也只是设计的一部分,它只能形成有效理论,而不是基始理论。

“守恒的更准确的含意是,任给一组描述一个物理系统如何随时间变化的方程,我们都必定要能从中找出一个一直保持不变的物理量。”
水风按:
实际上我们是无法用方程去描述绝对守恒的。

“作用量的每一种连续对称性都将有一个守恒量与之对应。对称和守恒这两个物理学家所钟爱的概念事实上是联系在一起的!……在同样的对称变换下保持不变的作用量,必须会具有同样的守恒定律。”
水风按:
对称与守恒暗喻着自然的全息现象和统一律。

“在时间漂移下作用量保持不变。……如果作用量在空间平移下保持不变,动量就守恒。……角动量是守恒的,……角动量守恒是由于空间的旋转不变性。”
水风按:
这是因为对称状态尚未在自由度上形成破缺,守恒就是因为在维度上是混沌的。

“对基本对称性的研究归结起来就是对诸如反射、旋转、洛伦兹变换以及其它不改变基础物理作用量的变换的研究。”
水风按:
是通向基始理论的其中一条明路。
“大约在世纪交接的时期,物理学家们发现了经典物理学在原子的微观世界不成立的种种困扰人的迹象。他们最终意识到,牢牢植根于文明日常生活直感的经典物理学,只不过是更基础的量子物理学的一个近似。当物理学的戏剧从经典的一幕转向量子的一幕时,已经被爱因斯坦推为明星的对称,再次被推到了更耀眼的舞台跟踪灯的光环中。”
水风按:
今天经典物理学的肤浅是否是现代物理学在将来的幼稚,科学思维的方式似乎已经开始向玄之又玄的易学思维蜕变。
“说量子世界是非确定性的并不完全正确,只不过是绝对的决定论被赌徒式的决定论所代替。”
水风按:
任何逻辑都有宏观和微观上的对称,量子学开展于微观世界,但其决定论却是宏观上的,在具体精确中只是几率的形式展现。
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