复杂性的随想(1)

作者: 兼修, 发表于: Tuesday, August 19, 2014, 02:22 (1792天前)

复杂性的随想(1)

在相当大的一段时间里面,物理学家们的前进动力一直来源于对终极理论的追求,也就是寻找能解释自然界一切现象所谓的第一性原理。这样的高大上与其说是物理,更不如说只是源于哲学或者美学上的需求——对于美好与和谐的追求大概是人类精神需求的一种本能。然而,经历了几千年的各种成功或不成功尝试之后,留下来的除了现在所见的辉煌的理论大厦外,更多的是对这个本能追求的反思和修正,这包括了量子力学对决定论的反思,相对论对绝对时空的反思,也同样包括了复杂性对于还原论的反思,而后者正是这个小系列的缘起。正如科学本身就是对于常识的叛逆一样;科学发展带来的观念转变也是对于古典审美的一种叛逆:或许并非想象中绝对完美的那么冷艳高贵,却更自由开放和富有生命力。

复杂性和对称性的丧失

对于日常生活而言,复杂性是不言而喻的;而物理世界的基本规律却正好相反:绝大部分具有相当程度的对称性,这使得物理规律常常得以简洁和优雅的方式表现出来,比方在麦克斯韦方程里面电磁现象是对称统一的,它的现代形式写下来只是短短的dF = 0和 d*F =J。这是一个比较古典的例子。现代粒子物理的基石,所谓标准模型,其实也是相当类似的结构,只是对称群不一样。当然,即便在相当的微观层面上,物理规律也不会是完全对称的。这其实并不难以想象:我们的宇宙如果物质和反物质完全对等,那么它们早就相互湮灭剩下一个只有光的世界,多无趣呀。所以电磁方程里有电荷却没有磁菏(磁单极子),标准模型里面CPT(电荷,宇称和时间)分别都不完全守恒。这样的不对称性或许有更深的渊源,但无论如何都是我们宇宙生产所留下的独有印记;也正因为有这些微细的不对称,才导致我们今天看到的丰富多彩的世界。

标签:
草民,认识论


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