科學與世界觀
前言
妄談世界觀其實是一件很愚蠢的事情，因為每個人作為獨立的個體，世界觀都會不同而又沒有對錯之分。一個談自己的世界觀的人，像是在馬戲團上表演的小丑——你在台上賣命，觀眾在台下哈哈大笑。
但為什麼還這樣做呢？因為無比惋惜霍金的去世。比起他的物理研究理論與結果，霍金的科普三部曲在我看來意義更重大。
我的世界觀有很多都是從科學知識而來。雖然知道那些未必就是對的，有些理論可能還會修正，但通過科學所形成的世界觀，會讓我自己更有底氣，也活得更安心——不擔心會錯，也做好隨時修正的準備。
如今，少了一個用大眾聽得懂的方式去傳播那些最高深與最前言的科學知識的人，對整個世界，都是很大的遺憾。
這篇小文以下的所有知識與感悟，是近幾年的歸納與總結，也算小小悼念一下科普的偉人。裡面的物理知識只需高中程度就可看懂。以下這些東西，只作分享，歡迎討論。
正文
1.科學的定義——那些篤定的話，反而讓我不敢相信
目前被廣泛接受的科學定律的定義是「可證偽」與「可預言」的。科學能預言一些還未發生的事，且這個理論有可能會被推翻。
如果一個理論和它做出的預言永遠不可能被實驗推翻，那麼就不能稱之為科學。
所以，從科學中得出的世界觀你也不會篤信，因為你知道它可能被修正，而不會絕對地服從。這點，會比信仰宗教更讓人寬慰。
從證偽的角度舉例，去看這些年一直在討論的轉基因食品是否有害的問題，就會知道什麼是正確的邏輯了。
「因為現在的數據無法表明對人體有害，所以我們認為轉基因食品無害。」
「因為無法證明轉基因食品對人體無害，所以我們認為轉基因食品有害。」
哪個可證偽，分辨一下就知道了。
那些確信自己不會錯且不會認錯的人，我和他們相處時都會很小心。任何篤定的話，謹慎相信，包括天長地久、矢志不渝的愛情宣言。
2. 牛頓的絕對時空觀——我們都習以為常的，且認為是對的
牛頓三定律不贅述，歸納一下牛頓的絕對時空觀，這也是很多人心裡的時空觀：
空間上，宇宙本身被以太這種介質充滿，可以作為參考系去研究運動，這個參考系就是「絕對空間」，宇宙萬物的運動都相對於以太有一個絕對速度。
時間上，雖然我們看不見、摸不著，但誰也無法否認時間的存在。時間絕對地、均勻地流逝，不與任何性質相關，任何力量都無法改變它不變的頻率。時間對每個人都是公平的，不會給任何人多一秒或少一秒。
後來，赫茲通過實驗發現，光其實是一種電磁波。只要是波，那麼波的速度就是相對於介質而言的。光的介質，在當時的人們看來就是以太。
只要證明了以太的存在，那麼牛頓的理論就完美了。
但是，當以太被M-M實驗（邁克爾遜-莫雷實驗，為了證明地球在以太中會有「以太風」因此光速會變化）宣布不存在時，牛頓的絕對空間觀就崩塌了。
那麼，絕對的時間觀呢？時間對人還是平等的嗎？
3.狹義相對論——什麼都是相對的，哪來的公平？
光速不變其實很容易可以知曉：光作為一種波，只和傳播的介質有關，和光源無關。對於任何參考系來說，在真空中光的傳播速度都是C。
狹義相對論從光速不變進行推導，得出：在不同的慣性系中，時空是相對的：運動的速度越快，時間就會膨脹，會變得越慢，沒有真正的同時；而且，空間會收縮，也沒有絕對相同的空間；最後，物體運動的速度越大，質量就越大。
狹義相對論的局限性在於前提是慣性系，但是生活中幾乎都是非慣性系。
我們一直以為即便人生有各種不公，起碼時間對我們是公平的。呵呵，其實也不然啊。能得知了到這點，起碼再遭遇不公時，也能心平氣和地面對，能夠想開吧。
從另外一個角度來看，時間也是相對的，「高速運動」的他人1秒可能是你的1個月。但實際上，在你的眼裡，他的一切都是慢動作，你花1秒喝口水，他就需要1個月。
所以，即便知道時間的不公，你的整個人生也是獨特的，和別人大大的不同，也能體驗自己一生的時間。為此，還不夠欣慰么？
我就是我，是顏色不一樣的煙火。這句話真沒錯。
4.質能公式——說你潛能無限，你就真信自己無所不能了？
從質速公式中，經過推導，愛因斯坦得出了質能公式：E=mc2，這代表了質量和能量是可以相互轉換的。
根據這個公式，每個人的質量可以轉換成30多顆氫彈的能量。但是，即便是原子彈，也只能把1%的質量轉換成能量而已。
所以，當有人對你說人的潛力是無限的，只要努力就能成功時，笑笑就行了。能使出來的，真的只有一小部分。
5.廣義相對論——知有限無界，懂人之渺小
廣義相對論的進步之處，在於擺脫了慣性系的束縛。根據等效原理——加速度和引力等效，任何參考系，都可以分解成一個在引力場的慣性系。
由此，推導出在引力越強的地方，時空就會彎曲得越厲害。而引力的大小，和天體的質量有關。
我們的時空像一張「大網」，有質量的天體就壓在這張「大網」上，周圍的時空就被彎曲了。質量越大，體積越小，則時空的彎曲程度就越大：
如果天體的質量發生變化，那麼「大網」就會發生抖動，而這個抖動，就是俗稱的「引力波」。引力波是時空的漣漪，靠著時空的捲曲在宇宙中震蕩。
而一個運動的物體，在這彎曲的時空里走過的最短路徑，就是一根曲線。如果速度不夠快，最後會和天體撞在一起。
任何天體都會存在一個臨界半徑值，稱為「史瓦西半徑」，如果小於這個半徑，則光速都無法逃出去，成為了名副其實的「黑洞」。
黑洞看似像只貔貅，只入不出，但霍金髮現，黑洞的兩極會發出強大的輻射流，即「霍金輻射」。至於黑洞將時空弄成的一個洞，裡面的時間是停止了，即不存在。這代表著什麼，難以想像。
蟲洞，即兩個黑洞對接形成的時空，物理上稱為「愛因斯坦-羅森塔爾橋」。蟲洞可以連通相隔遙遠的宇宙空間，給了宇宙旅行和時間旅行理論上的可能。
在對廣義相對論的引力場方程深入研究後，又發現了宇宙是不穩定的——要麼在不斷膨脹，要麼在不斷收縮。
自從哈勃發現了紅移現象後，即證實了宇宙正在膨脹且加速膨脹的事實。而後發現的宇宙微波背景輻射，也催生了「奇點」和「宇宙大爆炸」理論。
那我們如何衡量宇宙呢？愛因斯坦的答案是：有限無界。宇宙不是無限的，宇宙是有大小的，而且大小還是不固定的。
廣義相對論，讓人知道空間和時間是一個整體，無法獨立開，引力不可能只使空間彎曲而時間安然無恙。
另外，愛因斯坦宣布了驚人的發現：宇宙中任何物體的運動速度都是光速C，只不過這個速度是在「時空」中的速度。通過速度分解可知，物體在空間中運動得越慢，在時間中就越快。
這也從側面得知，因為光在空間中的速度為C，所以，光在時間中停止運動，光是不會變老的。在相對論學家的眼中，時空就是宇宙的本質。
廣義相對論，從等效原理出發，一直解釋到宇宙為什麼有限無界。懂了宇宙的浩大，你不得不感嘆人類的渺小。「人定勝天」，這種狂妄的話，還是少說點。人有主觀能動性，但是對這個宇宙，能做的有限，影響也有限。
6.事件光錐——事件間的影響有限
在看到相對論之後，愛因斯坦的老師閔可夫斯基建立了時空的數學模型：
ict代表單向的時間軸，x、y軸表示空間坐標軸（收縮了一個空間維度）。閔可夫斯基把物體在時空中運動的軌跡叫做「世界線」，世界線上的每一個點稱之為「世界點」。
由此，做出了以太陽為參考系，太陽光的的世界線如下：
我們假設宇宙中發生的任何事情都稱之為一個「事件」，則如果把事件當做時空的坐標原點，事件的光錐圖就代表了「事件的將來光錐」。宇宙中的任何事件都只能影響它的將來光錐內的物體，凡是在事件的將來光錐外的物體不會受到該事件的任何影響。
這個告訴我們，我們的宇宙是一個「定域」的宇宙，任何一個事件能影響的時空範圍大小是有大小的。
所以，當你抬頭看天空的時候，看到的既是浩茫的空間，也是深遠的時間，看到的是一個「過去的宇宙」。我們看不到未來，但可以得知過去，把握現在。
7.牛頓與愛因斯坦的世界觀——相信因果，有錯嗎？
從牛頓力學和相對論之中，其實牛頓和愛因斯坦都有一個相同的世界觀：相信因果律——宇宙從大爆炸開始，就已經寫好了最終的劇本。
如果我們知道某一刻宇宙中所有物體的運動狀態，那麼只要有強大的計算能力，那麼就可以確定宇宙的過去與將來。
另外，愛因斯坦從相對論中，認為宇宙是「定域」的（即事件的影響範圍受事件光錐限制）；而且宇宙是「客觀存在」的，宇宙規律獨立於觀察者而存在，與人類的存亡無關。
我覺得，讓人相信因果律是一件很重要的事，因果也是佛法的基本定律。努力就會有回報，善有善報惡有惡報，是從小就受到的教導。這也是為什麼人們喜歡雞湯文的原因。雞湯文總讓你積極地努力，因為總會有好的結果的。
但如果因果律未必對呢？
8.量子物理——不確定性才是這個世界的解
愛因斯坦從光電效應中，總結出光的「波粒二象性」，即光既是粒子又是波。
之前，我們從光的波動性知道了光速不變，由此催生了狹義相對論。這次，光的粒子性，又會引發出新的奇蹟——量子物理理論。
在高中做過「楊氏雙縫干涉實驗」，干涉條紋驗證了光的波動性。但是，自從人們得知了光的粒子性之後，有一個問題一直纏繞著人們：在雙縫干涉實驗中，單個的光子是通過了左縫還是右縫？
這個問題的致命點在於：當單個光子經過左縫時，它是如何知道還有沒有另一條右縫的存在的？
物理學家們通過實驗得出了一個驚人的結論：
一旦光子被觀察到了，那雙縫干涉條紋就消失了；如果不去觀測，則雙縫條紋又出現了。而且，光子必須符合「不確定性原理」，它的運動軌跡是不確定的，不能用一根曲線表示，只能用一朵概率雲來表示。而且，我們對光子的位置測得越精準，對它的速度必然測量越模糊，反義亦然。
更恐怖的是，如果你在光子通過雙縫之後再去觀測光子實際通過了哪條狹縫，只要一觀察，干涉條紋就消失了；如果不觀測，光子又同時通過雙縫形成條紋。
這顯示了微觀層面上物質的不同存在形式：通常以波的疊加混沌態存在，一旦被觀測後，則立刻選擇坍縮成為粒子。這和人類是否選擇觀測有關。
這個結論讓人震驚的點在於：它不僅否定了愛因斯坦的「客觀存在」的觀點，即光子的行為和我們人類的觀察有關！而且，它否定了「因果律」：我們的事後觀測行為居然也會影響光子之前作出的選擇，這簡直是結果影響原因了。
為此，量子力學中哥本哈根解釋是這樣說明的：光子既不是通過了左縫，也不是通過了右縫，而是同時通過了左縫和右縫。沒有什麼真正的因果，原因和結果是一種互補關係，而不是先後關係。原因會影響結果，結果也一樣影響原因。
「薛定諤的貓」和這個類似：如果不觀測貓，那麼貓處於半死不活的疊加態；一旦我們觀測，貓構成的波函數會坍縮成一個本徵態，我們會看到貓是死是活。
從微觀光子的觀察到宏觀「薛定諤的貓」，量子力學告訴我們：除非進行觀測，否則一切都是不確定的。
直到EPR實驗成為現實，物理學界不得不接受這樣一個事實：哥本哈根的解釋是正確的。
因果關係不一定正確，客觀存在也可能和人的觀測有關，很多也是不確定性的。你努力未必會有好結果，所以，努力的意義又在哪裡呢？
9.平行宇宙、概率與正態分布——人生是一場隨機事件，我的努力，就是為了提高自己生存的概率
從牛頓力學到相對論，再到量子力學，其實人的世界觀會不斷遭受衝擊。但你也不能不接受這些科學理論對你的影響與世界觀再造。
從知道這個世界充滿不確定性後，連一些確定和自信的話都不敢輕易說出口了。你不確定死亡何時會來，那麼人努力的意義何在呢？
這個答案，我從數學與物理的結合中的中找到了。
接受了哥本哈根解釋，但也要去消化。如何看待生死疊加態？我傾向接受平行宇宙的觀點：在我觀察到自己還活著的這一刻，也許在另一個平行宇宙中，我已經死了。雖然這樣做必須要想像出無限個平行宇宙。
再說回不確定性。即便在不確定性中，也會有概率的存在。即便能增加0.1%好好活著的概率，那也別放棄。努力一下，再加個0.01%，活到更好的平行宇宙，人生多有樂趣呵。
最後，作為一個相信正態分布的人，最後那些成功的也只是一小部分人。能夠在這個充滿不確定性的世界活著，就已經不容易了，再努力一下，最後的結果，又有什麼好深究的呢。
看過《頭文字D》，有人感慨：我想成為拓海，天賦異稟，到哪裡都是主角。但是最後我成為了阿樹，平凡地為拓海鼓掌的人。
我們尊敬那些為人類作出卓越貢獻的人。但自己即便是個平凡人，也挺好的，不是么。
10.萬物理論——充滿期待地活著，就是一種樂趣
現在我們知道，在常規尺度，使用牛頓物理學就夠了；宏觀尺度，使用相對論；微觀尺度，使用量子力學。但相對論和量子力學的矛盾實在太大了。
科學界一直在尋找這樣的一種理論，稱為「T.O.E（Theory Of Everything）」，即「萬物理論」。這樣的萬物理論，會給宇宙中最基本的2個問題一個終極解答：
1）物質由什麼構成，形成的方式是怎樣的，有沒有最小單位？
2）宇宙中的「力」是什麼，有沒有統一的公式能描述宇宙中所有的力（引力、電磁力、強弱核力）？
不管是超弦理論，還是M理論，或者其他，如果能在有生之年看到宇宙的終極解釋，而不是依靠哲學或宗教。
能平凡地在這個平行宇宙活著，也有著讓人期待的事情，還有什麼比這更令人欣喜呢？
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