为什么爱因斯坦一直认为世界是上帝设计好的？
原创 为什么爱因斯坦一直认为世界是上帝设计好的？
2021-05-29 10:40
在古希腊，宗教和哲学是密不可分的，因为人们相信，上帝设计了底层的规则，只是我们一直没有理解这些规则。比如毕达哥拉斯认为，我们的万物是由数字构成的，我们任何的自然规律都能够用自然数来解释，研究这些自然数不在于我们如何使用它，而是可以进一步发现上帝留给我们的真理。
古希腊哲学要求，这些数字必须经过假设、演绎、推理和论证，就是我们解答数学题的整个过程，同时物理学的研究也遵循这套规则。
物理学大厦为何倾倒？
19世纪末，力学，电力学，以及热力学构成经典力学三大体系，牢不可破，它们也构筑了物理学的基石。当然这是经过反复论证之后的结果，比如海王星的发现，就是人们利用牛顿的万有引力，计算出质量当中缺失了一块，之后通过望远镜才找到它。
当然这些都是宏观层面的研究，如果进入微观领域，很多规则就无法适用了。很多现象是牛顿、焦耳以及麦克斯韦等物理学研究所不能解释的，于是人们对于经典物理学规律产生了怀疑。
比如人们对于伽利略变换的怀疑，这也是我们经常做的一道数学题，假如你在匀速的高铁上奔跑，如果高铁的速度是300公里/小时，而你的速度是10公里/小时。如果你朝着高铁前进方向奔跑，你的速度就是300+10=310公里/小时。如果你是反向奔跑，你的速度也就是300-10=290公里/小时。
可是如果把你替换成光，之后会是怎样呢？也就是300000公里/秒的速度向前奔跑会怎么样呢？光的速度会不会加快呢？可是科学家们发现，光的速度并没有变化，不管你这个高铁速度有多快，光的速度还是不变的。
这显然不符合经典物理学常识的，荷兰物理学家洛伦兹干脆就说，光是个常数，也就是说它的速度一直是不变的，时间是可以长短变化的。当他把变量重新设定之后，以前我们经典物理学当中的力学和电力学矛盾就消失了，洛伦兹为此搭建了数学模型，至于背后的物理学规律，他也搞不清楚。
为何大家在旧的范式当中，进入不了新的物理大厦呢？因为经典物理学实在是太成功了，人们已经形成了路径依赖。1905年，还在瑞士专利局工作的爱因斯坦，发现伽利略变换是有问题的。
相对于光速，我们生活在速度很慢的时空当中，因此速度是可以叠加的。可是如果我们生活在高速空间当中，这些规律就不能成立了。爱因斯坦在他的《论动体的电动力学》中建立了狭义相对论，从此经典的物理学中力学与电磁学形成了统一。
这种物理学底层规律的融合，更让爱因斯坦相信，这个世界底层规律是上帝已经预设好的，而且底层的规律就像质能方程（E=mc）一样，简洁而又美丽。万有引力，电磁力，还有核力当中的弱力与强力，这四种貌似不相关的力，其中三种已经实现了融合，为什么没有一种简洁的规律，归纳上帝的底层规则呢？
世界是连续的吗？
世界是连续的还是非连续的？这就好比矢量图与位图的区别，玩过CAD软件的都知道，如果我们把CAD当中那些线无限放大，最后还是一条线。而我们现实当中所照的那些图片，如果我们逐渐放大，会发现它们是由无数点组成的。
世界是连续的，这是19世纪末物理学家们的普遍认知，大学所学的微积分就是利用了这一原理。人们认为，时间和空间可以不断分割下去。
1900年，现代物理学的奠基人马克斯·普朗克提出了一个假设，他认为能量是不连续的，而是一份一份的。在我们眼里之所以看上去是连续的，那是因为没有足够微观化。
这就好比我们的电影，影片当中人物动作是连续。可是如果我们观察胶卷，会发现电影实际上是有无数个画面组成的，只不过这些画面切换的速度超过了眼睛的反应时间而已。这和我们平时玩的手翻动图是一回事。
普朗克认为我们时常所感受到的能量其实是非连续的，在这种假设的基础上，他推导出新的关于电磁波能量和频率关系的公式。从普朗克的思想角度，爱因斯坦提出了“光量子”的概念，也就是说光其实也是由很多微粒组成的，只是组成光的微粒足够小，我们看不见而已。
这也就能很好解释光电效应，无论光还是电其实都是由粒子组成的。而且爱因斯坦在他的《关于光的产生和转变的一个启发性观点》里提出，光不仅有粒子的特性，还具有波的特性。这也为科学界，200多年来，争吵光是粒子，还是波的问题上，画上了句号。
进入20世纪，物理学界开始用非连续性解释很多问题，非连续性逐渐成为人们认识微观世界的共识。1924年，德国物理学家马克斯·玻恩创造了“量子力学”一词。1925年，海森堡、薛定谔等人建立起了完整的量子力学理论。
上帝是否掷骰子？
看上去量子力学最终解释了上帝的底层规律，可是在1927年海森堡在测量粒子动量与位置的时候，却发现这两个物理量，如果检测其中一个物理量，另外一个物理量偏差就会跑掉，总之这两个物理量总是互相之间躲猫猫。这并不是测量手段，或者测量误差造成，这种现象被称为“测不准原理”。
海森堡
此时人们开始反思，之前已经形成上百年共识的连续性都错了，那么上帝有没有可能掷骰子呢？当你观测这个粒子的时候，它就以粒子的形态存在，当你不观测的时候，它或者以波的形式存在。粒子的形态取决于你是否观测它。
这也太匪夷所思了，这就像佛教当中的唯心学说，“本来无一物，何处惹尘埃”，你的世界是有由心念所产生的，难道科学经过几百年的发展居然向玄学靠拢？
其实这就好比我们观察太阳，早上的时候可能是橘红色，中午是炙白色，晚上可能颜色又偏黄，难道是太阳的颜色变了吗？太阳的颜色并没有变化，而是因为我们观测的时间和观测手段发生了变化。
当时围绕这一现象科学界产生了巨大的分歧，一派是波尔和海森堡，他们认为上帝就是在随意地掷骰子，粒子的形态取决于你是否观察它，以及采用什么样的手段观测它。另一派是以爱因斯坦为代表，爱因斯坦认为上帝不仅不会掷骰子，而且这个世界一定存在着更底层的物理学规律。
在第五届索尔维会议期间，爱因斯坦每想出一个驳倒波尔的例子，随后第二天波尔就针对这一问题进行解释，最后两人谁也没有说服谁。量子力学给物理学以及哲学界都带来了巨大的冲击，那么“上帝掷骰子”问题有没有答案呢？
超时空弦理论
其实多维空间理论一直被研究，只是量子领域太过于火热，人们逐渐从多维空间研究当中转入量子领域。可是进入20世纪80年代，不仅爱因斯坦和波尔吵得火热，而且很多量子领域的问题也获得不了答案。
现在量子力学当中，就算是最基本的夸克都有整整36种，而不同夸克的组合又会产生不同的粒子，这样组合下来简直数都数不过来，这肯定不是上帝想要的样子。现在人们提出了“十维超弦理论”，也就是弦理论。
在这套理论体系当中，认为粒子不再是最小的物理单元，如果我们把这些粒子再放大了1万亿倍，你会发现最后它不是一个点，而是一条正在抖动的弦。和我们见到的弦乐一样，理论上只要一根琴弦，就能够演奏出所有的音符。理论上，只要调整琴弦的不同长度，也就能够产生任意的频率，不同的频率也就意味着不同的粒子。
当然弦理论的厉害之处并不是它能够产生足够多的粒子，而是它能够直接导出爱因斯坦方程，并且把广义相对论与量子理论融合在一起。一根弦如果想要在时空中完成复杂的运动，就必限定一些条件，这就好比如果你想让物体走直线，必须限定到一维空间当中。只要限定部分条件，弦理论就能够导出爱因斯坦方程，这也回答了波尔和爱因斯坦的争论，或许上帝确实设计了这个世界，只是我们看不见它，也没有搞懂它。