自然科学被公认为 经验 科学,是创新和完善马克思主义哲学意识论的重要基础和必要条件。下面是我为大家精心推荐的自然科学3000字论文,希望能够对您有所帮助。
摘要:本文以现代物理学的建立与发展过程为出发点,分析了现代物理学的建立对新的自然观形成的推动作用,并论述了自然观对科学研究的影响,作者认为,自然观影响了科研工作者对世界的认识、研究者对自身的认识与科学态度的形成,同时自然观促进了科学研究的 方法 和手段的发展。
关键词:现代物理学 自然观 科学研究
1 概述
自然观是人们对自然界总的看法和观点。任何时代的自然观都是在一定的历史 文化 背景下形成的,尤其与当时的自然科学发展水平密切相关。同时,它又对自然科学有着这样或那样的影响。
在历史上,最先出现的是神话形态的自然观;进入阶级社会以来,唯物主义自然观与唯心主义自然观的对垒日趋明显,在古代,人们基本上把自然界看作是一个普遍联系、不断运动的整体,由此形成朴素的自然观,近代科学深入自然界的各个细节进行孤立静止的考察,由此产生形而上学自然观,现代科学则日益广泛地揭示了自然界的各种联系,从各个不同的角度发展着辩证唯物主义自然观,这一科学的自然观对整个自然科学和哲学日益发挥着积极的作用。
物理学是集思想、方法、实验于一体的先导学科,在人类正确的自然观、世界观、方法论的形成和发展中,起着 其它 学科无法替代的作用,物理学研究所形成的物质观、自然观、时空观、宇宙观对科学技术的进步、生产力的发展乃至整个人类文化都产生极其深刻的影响,而现代物理学的建立和发展,则彻底改变了20世纪整个科学的面貌,也由此开始了自然科学发展的新纪元。
2 现代物理学的建立对新的自然观形成的推动作用
20世纪以来,以相对论与量子力学的创立为标志的现代物理学研究工作,从理论和实践两个方面,对人类认识和社会发展起到了难以估量的作用[1]。物理学理论的发展,把人类对自然界的认识推进到了前所未有的深度和广度。
2.1 相对论的诞生对绝对时空观的改变 相对论是关于物质运动与时间空间关系的理论,是现代物理学和科学技术的重要理论基础之一。1905年6月,爱因斯坦以“运动物体的电动力学”为题发表了关于狭义相对论的第一篇杰出论文,提出了狭义相对论的两条原理――相对性原理和光速不变原理。根据这两条原理,可以推出许多重要结论。例如,关于时空坐标相互联系的洛伦兹变换,从而改变了自牛顿以来统治物理学两百多年的绝对时空观[2]。
相对论的诞生,不仅大大推动了自然科学和技术的发展,而且在哲学世界观方面具有非常重大的意义,为辩证唯物主义的时空观提供了坚实的科学依据,广义相对论的建立,则为人类探索宇宙奥秘提供了有力的理论工具。
2.2 量子力学的建立对确定性世界的改变 量子力学的建立是二十世纪初物理学取得的最伟大成就之一。量子力学揭示了微观物质世界的基本规律,使人们认识到波粒二象性是微观世界最基本的特征,量子力学的创立,推动了原子物理学的发展,同时对物质结构理论以及化学、生物学的发展也产生了深刻的影响。
二十世纪二十年代末开始,爱因斯坦和玻尔之间展开了一场激烈争论,争论的焦点是就是量子学的哲学解释,因为爱因斯坦认为这种解释明显陷入唯心主义,而他坚信的是[3]:“有一个离开知觉主体而独立的外在世界,是一切自然科学的基础。”
然而从1972年到1982年十年的实验结果,却都显示了一个惊人的也是出乎唯物主义哲学家意料之外的结果。“贝尔不等式”这把双刃剑的确威力强大,但它斩断的却不是量子论的光辉,而是反过来击碎了爱因斯坦所执着信守的那个梦想[4]。世界是由独立于人的意识之外而存在的客体构成的这种学说,却原来和量子力学相矛盾,也和为实验所确立的事实相矛盾[5]。
欧洲核子研究中心(CERN)在2011年9月24日公布的一份研究结果显示,科研人员在让中微子进行近光速运动时,其到达时间比预计的早了60纳秒[6],如果这个研究被验证,人类的物理观将再次被改变,甚至人类存在的模式都将被改变。
3 自然观对科学研究的影响
哲学和自然科学发展的历史表明:哲学每前进一步。都依赖于和伴随着自然科学的巨大进步;同样,自然科学的每一步发展,也都凝聚着和渗透着哲学的指导,现代物理学的建立和发展,影响了新自然观的建立与形成,新的自然观又作用于科学研究,为自然科学提供了正确的世界观和方法论的指导,推动科学技术的进步。
3.1 自然观影响了科学家对世界的认识 当今科学所研究的对象,更多的是微观或者是宇观的客体,这些客体的性质与规律,已经超越了人类的感官能直接感知的范畴。如果说量子力学主要关注最微小的“基本粒子”,那么爱因斯坦的广义相对论则关注最大尺度的“宇宙”,一个研究最小,一个研究最大,由于难以获得显而易见的证明,所以在这两个领域的认识论便受研究者的自然观左右。
量子物理的理论具有高度的辩证性质,“非此即彼”的形式 逻辑思维 已不足以解释量子物理实验中众多的“亦此亦彼”的现象,而一种新的逻辑 思维方式 可能是现代物理学取得进一步突破的关键。量子力学的情况,如果从我们通常的观念看来,是充满着矛盾和难以克服的困难,但量子力学却是以独特的数学结构卓越而合理地把握了它,要理解这种逻辑结构,唯有依靠辩证逻辑[7]。为了消除用经典语言描述微观客体行为时与量子力学结论相悖的因果异常,赖辛巴哈试图建立一种消除形式逻辑排中律的三值逻辑,这种新的逻辑形式揭示了用传统形式逻辑描述不确定现象时的困难[8],沿着赖辛巴哈的思路,有人进一步发展出应用抽象代数学中“格演算”工具,用基本联词“遇”与“接”来取代“与”和“或”,用以更好地描述量子领域中的“亦此亦彼”现象,并使这种量子逻辑可以用一种广义的命题演算工具表述[9],这新的逻辑思维方式,便是受自然观影响下科研工作者对世界的认识,它成为现代物理学取得进一步突破的关键。
关于自然观影响了科学家对世界的认识这个问题,玻尔对此有过非常重要的认识,他说:“由作用量子的存在规定了的客体与测量仪器之间的有限相互作用,引起了最后放弃因果性这一经典概念并激烈地修正我们对于物理实在问题的态度”[10]。由此可见,自然观影响了科学家对世界的认识,更教会了他们辩证地认识世界。
自从辩证唯物主义自然观出现之后,人类第一次具有了客观而辩证的思维体系,可以从本质上把握到科学发展的方向与领域,再也不会像前人那样因为思维和领域的局限性,在科学研究中面对不解问题时就归咎于神学和宗教。
3.2 自然观影响了研究者对自身的认识 新的自然观从普遍联系出发,强调人和自然是相互联系的相互影响的,现代物理学的发展,完全证实了这一思想。相对论中的相对性原理表明,认识事物的运动与选择的参照系有关,即与人的主体有关,在量子力学中,海森堡的“测不准”原理也表明,在对微观世界的认识中,不能把人的因素独立在微观世界之外,对于量子论中的观测问题,尤金.维格纳认为:意识无疑在触动波函数中担当了一个重要的角色。于是当人们还在为薛定谔那只倒霉的猫而争论不休的时候,维格纳又出来捅了一个更大的马蜂窝,就是所谓的“维格纳的朋友”[4]。
所以说,自然观无时无刻不在影响着研究者对自身的认识,而这种认识,又影响着研究者对待科学研究的态度,放弃因果性,也就使得实验检验成为一句空谈,因为当科学实验与科学理论发生矛盾时,并不能证明科学理论是错的,因为二者可以不服从因果关系。
3.3 自然观促进了科学研究方法的发展 科学研究的结果跟研究者所采取的方法有很大的关系,科学的发展总是与方法的更新与发展紧密相连,相辅相成的。例如近代物理学的诞生,就得益于伽利略、牛顿等人在研究方法上的大胆创造与革新,他们把观察、实验等经验方法与数学、逻辑等理论方法有机结合起来,甚至还发明新的数学工具――微积分[11]。本世纪初,相对论与量子力学的思想一经形成,就可以在19世纪下半叶新兴的数学分支中找到相应的数学工具,如非欧几何学、张量分析、线性代数等等,这些方法上的成就不仅大大促进了现代物理学的进展,而且具有重大的方法论意义,为以后物理学的发展起了巨大的示范作用。
现代物理学的发展历程清楚地表明:物理学每前进一步,都伴随着方法上的重大革新和改进,自然观的改变,仿佛打开了一道方法学上的大门,在科学研究中,科学的理论陈述和与之相应的数学、逻辑和形而上学陈述一起组成了这个整体的知识场,现代物理学的发展已更清楚地表现出了理论与方法之间这种联动的特征。
但随着现代物理学的进一步发展,数学手段已显得不够得力,例如:目前关于大统一理论的研究难以取得有效的突破,不管超弦还是M理论[4],它们都刚刚起步,还有更长的路要走,究竟是相对论与量子力学两者自身难以统一,需要建立一种能取代二者的新理论,还是缺乏必要的数学处理方法及研究方法?这是科学家们目前亟需解决的问题。
值得注意的是,自弦论以来,人们开始注意到,似乎量子论的结构才是更为基本的,在弦论里,必须首先引进量子论,然后才导出大尺度上的时空结构。人们开始认识到,也许“自小而大”才是根本的解释宇宙的方法[4]。如今大多数弦论家都认为,量子论在其中扮演了关键的角色,量子结构不用被改正,只有更进一步地依赖量子的力量,超弦才会有一个比较光明的未来。
3.4 自然观和科学研究的相互促进 人类从古代开始到现在,经历了原始神话、宗教“自然观”、古代朴素自然观、形而上学自然观,直到产生了辩证唯物主义自然观的现在,可以说,自然观和科学研究是一种相互促进、相互推动的关系。
近代以来,随着实验科学的兴起和数学方法的应用,自然科学从自然哲学中独立出来,成为探索自然的排头兵,哲学的研究重心也从本体论转向认识论,但自然哲学仍然是哲学的一个研究领域。就自然观而言,由于中世纪宗教神学的熏陶,逐渐形成了有关自然界的有序、统一、服从简单性原理等观念,这种自然观深刻影响了近代自然科学的思维,尤其是当自然科学进入新的领域、遇到新的问题时,科学家都要从这些观念出发寻求解决的途径。
4 结束语
无论是何种自然观,都是先植根于当时的科学与自然认识的大环境,再从中吸取养分,经过深刻地思考与提炼进而产生的,从这一点说,任何一种自然观在其刚诞生之时,都是促进当时科学等方面学科的发展的,现代物理学的建立和发展,无疑对当前人类的自然观产生了深刻的影响,而新的自然观不仅影响了人类对自身的认识、对世界的认识,也改变了人类从事科学研究的手段和方法,由此开始了自然科学发展的新纪元,21世纪的曙光,交织着人类对未来的希望,已经投射出东方的地平线。
参考文献:
[1]魏凤文.当代物理学进展[M].江西 教育 出版社.1997.
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[5]何祚庥.唯物主义是否为现代科学实验所证伪[J].哲学研究.1992(8).
[6]刘霞.科技日报[N].2011.
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[9]Scientific American[G].1982(2).
[10]玻尔.原子物理学和人类知识[M].商务印书馆.1964.
[11]万小龙,殷正坤.当代物理学哲学研究途径浅析[J].哲学研究.1996(12).
物理及自然科学教学的有效开展要求教师优化教学设计,使物理及自然科学的教学内容更加有趣和易于理解,从而激发学生的学习信心和兴趣,提高物理及自然科学教学的质量和效果。本文从三个方面阐述了在中等师范学校中开展中等师范有效物理及自然科学教学的方式。
一、风趣讲课,创设轻松的教学氛围
教师是物理及自然科学教学的主导者,教师的一言一语都会受到学生的关注。教师只有提高自身的语言运用能力,采取风趣的讲课方式,才能营造出良好的教学氛围,减少学生上课的紧张感,同时也可以提高教材讲解的效率。如在正式开始上课前,教师可以问学生:“同学们,从古至今有三个有名的苹果,你们知道是哪三个吗?”大多数学生都摇头,纷纷说不知道。教师趁机解释:“第一个苹果,被夏娃和亚当吃了;第二个苹果,砸在牛顿头上了;第三个苹果,就是苹果手机啊!我们现在没有苹果,但是可以看看牛顿被苹果砸了之后,为物理及自然科学做了什么贡献。”教师的讲话会让学生觉得很有趣,同时对物理及自然科学课堂也有了更多的期待。这时,教师就可以讲解教材内容了。教师风趣的讲课不仅可以创设轻松的教学氛围,而且可以增加学生对物理及自然科学的喜爱之情,这都有利于物理及自然科学教学的有效开展。
二、实验导入,激发学生的学习好奇心
好奇心能够驱使人们积极思考,通过努力获得答案,从而得到心理上的满足。因此,在中等师范物理及自然科学教学中,教师应把握学生的心理特点,通过实验导入激发学生的好奇心,引导学生努力思考和认真听课。如教师可以问学生:“同学们,不同物体下降时的速度一样吗?它们会同时落到地上吗?”学生一时难以肯定地回答教师的问题,于是教师就可以做一个实验,选取几种不同的物体在同一时间从相同的高度抛下,然后与学生一起观察实验结果。当实验结果与学生的认知发生冲突时,学生一定很想弄清楚原因,这时教师就可以引入教材内容,解决学生的疑问,帮助学生学习和理解教材内容。
三、鼓励学生自己动手,加强对课本知识的理解
物理及自然科学教学之所以让学生觉得很难,主要原因是学生缺乏实践,难以验证和深入地理解所学的知识。动手实践有利于学生巩固课本知识,也有助于学生在实践中发现问题、解决问题,从而加深他们对知识的理解。因此,在中等师范的物理及自然科学教学中,教师应当鼓励学生多自己动手。如在讲关于摩擦力的知识时,教师就可以鼓励学生动手,采用不同的物体做实验,通过自己的实践发现摩擦力的大小与什么有关,然后再根据教材内容的讲解验证自己的实验结果和猜想。亲自动手可以让学生充分参与到教学当中,不仅体现了学生的学习主体地位,而且发挥了学生的主观能动性。所以,在中等师范物理及自然科学的教学中,教师应多鼓励学生动手,从而提高学生学习的自信心,强化学生对教材内容的理解和掌握。
四、 总结
中等师范物理及自然科学教学的有效开展,对学生知识的增长和能力的提高都有重要意义。因此,在物理及自然科学教学中,教师应当运用风趣的语言授课,积极导入实验,鼓励学生多动手,从而降低教学难度,激发学生的学习主动性,促使教学的有效开展。
科技小论文
——警惕全球变暖
最近这几年,大家觉得天气一下子就变热了,原本凉爽的秋天现在几乎要到10月下旬才开始,8月份最热的天居然达到了40度以上。这是为什么呢?原来,是人类自己惹的祸。
随着人类高科技发展进程越来越快,科学随之产生的副作用逐渐体现出来,全球变暖就是一个例子。天气炎热,在酷暑里泡空调成为了一项新的“业余爱好”,但人们可曾想过,空调会带来什么负面影响呢?答案当然是肯定的,空调排放的气体中含有大量的甲烷,输送到外面,甲烷也是导致全球变暖的气体。同时,空调还会浪费掉许多电,所以要尽量避免用空调,适当即可。
而另一个原因就是:二氧化碳!汽车尾气与工厂废气中含有大量二氧化碳,而二氧化碳最可能导致温室效应(即全球变暖)现在汽车逐渐增多,据有关方面统计,到21世纪,汽车在全世界已有7亿辆,大量的尾气严重影响着我们,咳嗽,喉咙发炎……最重要的是全球变暖。有人统计,美国人均二氧化碳排放量已达到了20吨一年!中国每年的二氧化碳排放量人均排放量也有2.51吨一年!我们周围的环境在恶劣地变化。
更重要的原因就是:森林锐减,水资源破坏,生态链严重被破坏,大量土地贫瘠,水污染严重,据统计全世界10%的河水被污染,新鲜的淡水供应成了问题,同时由于矿物质被大量使用,燃烧出的CO2气体导致了大气污染,同时臭氧层被严重破环,南北极出现臭氧层洞,加剧了环境的恶化。这样恶性循环的话,最终会导致人们的生活被严重影响。
这样一来的悲剧是什么呢?当然是显而易见了!天气加热,海平面上涨,南北极冰川融化,海滨城市,岛国被淹。这一切,都严重影响了人类的生存,实验证明,以后300年,海平面将上涨半米多,这还是最乐观的数据。再过7年,全球变暖将会无可逆转地持续。更可怕的是,由于北极冰融化,降雨量加强,大量淡水汇入北大西洋,破坏了墨西哥暖流,一旦墨西哥暖流被切断后,欧洲西北部温度将会下降5—8度之多,从而造成的影响,很可能引发新的冰河时期!想必大家一定看过《后天》这部电影,剧中的情景正是几百年后对我们地球的一个真实写照:龙卷风,冰层断裂,温度急剧下降,冰风暴,冻雨,地震,洪水,海啸……这并不是疯狂的幻想,如果人类不停止毁坏环境的话,这将成为现实!全球变暖不仅仅是天气变热,更会牵连出许多负面影响!
为了拯救地球,我们应该尽量做到:不开空调,使用回收环保纸张,舍弃肉类(牛排)食品(牛消化中含有一氧化二氮,如果你转为素食主义者,每年二氧化碳的排放量将减少1.5吨!)不用塑料袋,乘公交车……生活中的点点滴滴。其实环保并不难,只要你支持环保,就是你给这个星球的最好礼物,不需要太多言辞,只要每个人都行动起来,就会是一股强大的力量!如今,日本,英国,美国等国家纷纷行动起来,我们虽然也采取了行动,但,对于一个有13亿人口的泱泱大国,这一点,还是不够的。
所以,警惕全球变暖,是全人类为了挽救地球的唯一方法,有人也许会说:我们不是可以移居到别的星球上去吗?答案虽是肯定的,但那又能容纳多少人呢?有人说:治理温室效应的资金太大了,对金融来说是天价。但,如果一直拖延,最终的结果,是我们的地球面目全非,别说金融,就连自己的生命也难保啊!所以环境保护不应只停留在口头上,而要真正付之与行动了!
《科学世界》:众说时间旅行
本刊第9期《时间机器何时启程》一文中留下3个问题,读者对这些问题表现出了极大的兴趣,并积极参与讨论:到平行宇宙去旅行,成立一家时间旅行社;利用闪电的能量,或变成电磁幽灵。他们认为,这样就可以解决往返穿梭于过去和未来可能引起的悖论了。在等待科学家保罗·戴维斯设计的机器带我们去未来旅行的同时,让我们先看一看读者们异想天开的想法吧!
关于第一个问题:坐飞机变年轻
运用所提到的公式,可以得出:每一秒里可以赚得15×10-14秒。时间确实短得很!一个人乘飞机不间断地旅行一整年,时间才会慢约5微秒。
这个问题许多读者都算出来了。可以想象在通常情况下,每天以我们所能达到的最快的速度旅行,一生也年轻不了多少。
关于第二个问题:回到未来
对于在过去时间中的旅行,保罗·戴维斯提供的解答依据是虫洞,大部分读者认为这种设想非常新颖。但是,不可能利用一个虫洞到它被制造出来之前的时间中去旅行。如果我们今天建造一个虫洞,两端之间时间跨度相差100年,那么一个世纪之后,有人就可以回到2003年来旅行。
技术问题
许多读者同意这样的想法:到未来旅行是可能的,之所以没能成行只是由于一些技术细节问题。有读者说:“不可能有‘未来人’闯进来,因为时间机器不可能回到它还未问世时的时代。”也有人认为:“到过去旅行的人无法再回到未来,因为无论过去还是现在人们还无法到时间中旅行,这样旅行者就无法回到他的时代了。”
有读者明确地表示,“我们现在没有时间机器,未来的旅行家也就没有这么一站,他们就无法拜访我们。”
还有人认为存在着我们被时间旅行家光顾的可能性,“不过只有当我们将来在时间中旅行时才会知道。”
有人觉得,这个问题更加深刻:“用戴维斯构想的时间机器,我们只能到达过去的信息还未到达的一个点,而不是信息发出的源头!因此,后世根本不可能与信息源相互影响,我们不会遇上过去的‘他’。”
有人认为,只有不折返的未来旅行才是可能的,所以“我们能够遇到两类时间旅行家:地球上的时间旅行家和地外时间旅行家,但仅限来自过去的旅行家。”如果由于技术问题我们没能遇到第一批旅行者,那么对于第二批来说,可能会产生另外一个问题:“既然他们造出时间机器是为了前往未来,也许和我们的文明存在着差距,而且他们的文明程度要高出许多,那这种努力就不值了。”
要是“汽油”耗完了怎么办
针对到未来旅行,戴维斯提出的问题之一是能源。有读者认为这是个无法克服的障碍,“只要稍加计算,我就知道,如果利用氢作为飞船的推进剂,那么用量几乎是1立方公里。”
不过有人对于降低成本的可能性比较乐观:“为什么不利用闪电或飓风的能量?”
我们不知道保罗·戴维斯是怎么想的,不过我们应该问一问拿什么容器来盛下这些能量!
是疯狂还是……
“不知道会不会有人因为说自己来自未来而被送进了精神病院,而我的疑虑是就算有来自未来的时间旅行家,他会不会说实话呢?”有人在信中这样说道,“如果有一天有人敲我们的门,说他是我们的后代,我们中有谁会相信呢?”
还有人也有同样的看法:“也许我们现在已经有未来的旅行者了,而我们没有发现。那我们该如何区分呢?就算是他说他来自未来,又有谁会相信呢?”
有人想得更远:“我们设想自己就是时间旅行者,我们来到1930年。如果我们这么对人说话,他们会把我们当成疯子,把我们关进疯人院的!”
要疯一起疯
有读者更有想象力:我们不妨想象一下,在遥远的将来,时空旅行成了家常便饭。到那时,需要一家世界级的旅行社为我们安排一切。
“旅行社得分成两个具体的小组。一部分人搞行政,负责公关宣传和策划,另一组负责陪同科学家们和其他旅游团,不让未来的居民与他们过去的亲戚或其他什么人接触。”
有人想到了法律问题:“要有不干涉原则,避免时间旅行者被人认出来。”
有人提醒人们要谨慎:“时间旅行者要有预防措施,不要与要去的时间完全混淆起来。比如,一位时间旅行者决定要去中世纪,那他就要准备一身骑士盔甲,学点骑士风度,而且还要很健谈。”
有读者天真地认为,要有一些规则以避免冒失的时间旅行者干扰到他们正在访问的时代。“我觉得应当采取措施防止可能出现的干扰,避免通过较短的旅行与其他人见面。或许只需劝说过去的科学界设法避免旅行者们与其祖先直接接触。”
悲观人士
假如时间旅行不可能呢?不是因为技术问题,而是过去所处的是一个和我们的宇宙平行的宇宙。有人对此很信服,认为,“如果有人想要作时间旅行,巨大的磁场变形会令他记忆尽失。”还有读者认为时间旅行是不可能的。如果承认悖论,那就意味着不存在一个真实的宇宙,也就谈不上有科学理性的秩序。有人认为没有那么复杂吧,“宇宙的每一时刻中的所有东西都以绝对意义的现在时存在着。没有任何时间旅行!”
平行的宇宙
斯蒂芬·霍金提出的平行宇宙构想吸引了许多读者。有读者认为,“来自未来的旅行者只能进到一个平行宇宙的过去或现在,不会影响到我们的现在”。有的读者的想法更有趣:“一旦我们遇到自己的后代,自然力就会把我们甩入一个平行的宇宙,和旅行者一起离开我们的‘拷贝’ 。”
有人这样认为:“任何去过去旅行的人都会干扰历史,最终进入一个平行的宇宙,而不是我们的宇宙。”
有人提出一种解答,认为时间旅行者“会经历一种分子层面的转变,使之变成一种电磁幽灵,无法影响肉体和其他任何东西。”
有人虽不太相信时间旅行的可能性,但被这一理论深深吸引了:“我们的宇宙可能是无穷无尽的宇宙中无数个概然性变体之一,每一个都有自己的历史和生命。”
像电影一样
过去被描绘成不可磨灭的,所以是不能改动的。这是一些人的观点:“为什么我们要改变现状和修正过去的错误呢?我们只不过是旅游。”假如我们用胶片一张一张地把一个人的一生记录下来,那这部影片就是这个人的过去,是不能改变的,因为那是记录下来的。
有人也用胶片解释了在逆时间旅行时不可能和过去相互影响:“我们可以看见影片在向后倒,但不能进到胶片(旅行中所到之处)中去。”
关于第三个问题:谁的功劳
大卫·多伊奇(David Deutsch)想出的这个师生悖论是最令人头疼的。没有任何内在矛盾,也不知这个消息从何而来。多伊奇本人认为它切中自然的有序理性的要害,堪与永动机的想法相提并论。
有人认为功劳在教授
有读者认为:“从教授经历的这一系列事情来看,我们倾向于把它归功于教授。不过这也许不是发现权问题,一个理论,它的提出的具体方式根本无关紧要,重要是它被提出来。”
有读者风趣地说,“发现是没有源头的,它就这样存在着并成为宇宙的组成部分。”
也有其他人认为发现权应归教授:“没有他的发现,学生就没有什么可发表的了。可以说,是他对学生的帮助,使她后来发展与发表了这一解法。”
也有人支持学生
有人认为,这一发现属于事件发展第一个进程中的女学生。“在教授的时间旅行之后,由于认知过程变了,因此我们不能再把他视为同一人。”有人说,“如果她的大脑里没有产生这样的想法,那么教授永远也不找到描述这些解法的资料。”
在有些人看来,这是毫无疑问的,因为“返回到过去的惟一目的是把解法教给他的学生,这样会导致教授的另一个过去”,两者之间彼此没有任何影响。
多维旅行
不过,读者的创造性思维还不止这些。
有人还提出了新的问题。比如有人怀疑“是否存在实际的时间”, 并做出富有哲理的总结:“有时真实会远远超越虚幻。最新的物理研究表明,我们生活在一个11甚至更多维度的世界上。那我们为什么要谈论时间旅行而不是维度旅行?而且是在所有的维度!”
多么有意思的想法!一切还要等专家们造出时间机器。
三个问题
1.在相对论看来,任何移 动都是时间旅行,速度越快,时间旅行效果越明显。所以,如果我们愿意的话,今天我们所有的人都可以进行时间旅行。乘坐普通航班进行的一次飞行就是一次短暂的时间旅行。
实际上,在天空中飞行者的时间过得比坐在家里的人的时间慢,这种差别虽然人们察觉不到,却可以测量出来,它随着速度的加快而增大。
一个人如果乘平均时速为600公里/小时的飞机旅行,那么他能年轻多少呢?
计算在运动中时间放慢的具体数值可采用以下公式:
其中V为运动物体的实际速度,C为光速。
2.与乘飞机旅行相比,当谈到时间旅行时,人们想到的都是在过去或未来的时间中跨出一大步。如果我们确实在建造一台可以让人在过去时间中旅行的机器的话,为什么从来没有人遇到过正在进行未来时间旅行的自己的后裔呢?这是斯蒂芬·霍金提出的一个问题,你们知道该如何回答他吗?
3.时光飞逝50年,时间旅行已经成了人们司空见惯的事。2050年的一位数学教授受好奇心的驱使前往2060年旅行,在他所在学校的图书馆里,他发现了一个爱因斯坦方程式令人惊奇的解法,这个解法刊登在《科学世界》上,作者是一名年轻的女学生。
对这一发现激动不已的教授回到2050年,寻找那位女学生,结果在一年级的学生中找到了她,教授向她描述了那个方程式的解法。
女学生学会了这个解法,于是把该解法刊登在了《科学世界》上。
教授这一发现的真正来源是什么?
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“相对论为我们提供了在未来时光中旅行的两种方法。一个是以高速进行运动,由于这种运动而造成的时间扭曲,狭义相对论对此做出了解释。如果我们有一艘速度达到光速99.99999%的飞船,就可以在6个月内进入公元3000年。”这种旅行是相对论的结果,它与著名的“双生子佯谬”有关,也是爱因斯坦理论的一个直接结果。孪生兄弟中的哥哥以接近光速开始其太空旅行,而弟弟留在家里。哥哥到达10光年以外的目的地之后立即以同样的速度返航。
对于留在地球上的弟弟来说,时光流逝了20年,也就是哥哥以近光速旅行所花去的时间。但对于旅行中的哥哥来说,时光流逝的速度却要慢得多。事实上,相对论告诉我们,时间会随着速度的增加而放慢步伐。对于哥哥来说时间仅仅过去了3年,当他回到地球上时,就会发现自己已经跨进了17年后的未来时光中。
按照这些理论,人们能够以非常接近光速的速度旅行,但实际上可以达到这么高的速度吗?
在这方面没有任何禁区,只是一个成本问题。为了把一个10吨重的负载加速到光速的99.9%,需要使用100亿亿焦耳,这相当于全人类几个月的能源生产总量。”
进一步接近每秒30万公里速度的成本当然会更高。
因此,只要我们拥有必要的资本就可以向未来出发?
“我不排除我们能做到这一点,在太空中有取之不尽用之不竭的能源,只要我们去开发它们。这实际上成了一个政治问题:做出对太空进行必要的技术研究和开发的决定,以便使人类能够利用宇宙中大量的能源。但是还有另外一个问题:以高速系统进行的时间旅行或许只能进入未来却没有办法回来。事实上,假如我们的超级宇宙飞船到达了公元3000年后再返航,有可能只会在地球的未来时光中又跨出了一大步。”
这是因为时间旅行并不取决于运动的方向,而只取决于它的速度。
可在过去的时光中旅行的可能性引发了一些真正的、令人着迷的、从表面上看又无法解决的矛盾。最简单的就是:一名时间旅行者回到了过去,杀死了当时还是个女孩的亲生母亲,可这样一来,他却无法出生也就无法完成这个谋杀了。这些矛盾让因果关系概念陷入困境,建立在因果逻辑关系上的科学也同样难以立足。斯蒂芬·霍金以他的“时序保护臆测”给这个问题划上了一个句号:自然界总会找到一个阻止人们到过去的时光中去旅行的办法。
保罗·戴维斯则相信随后的事件可以影响先前的事件,但前提是只有那些没有因果关系的事件之间才能形成一些闭合的时间线。比如,一位富豪的财富来自于1个世纪前帮助过他曾祖母的施恩者,他乘时光飞船到过去的时光中去寻找这位好心人,在见到曾祖母之后他向对方说明自己是个时间旅行者,为使对方相信,他给曾祖母看了一张他从未来时光带来的报纸,曾祖母看到了报纸上面的股票价格后开始投资股市并因此而给后代带来巨大财富,富商终于明白自己就是那位施恩者。这个例子对于戴维斯来说并不是一个问题,但弑母的那位时间旅行者带来的难题就无法解决了,任何人都不可能杀死自己的先辈。
时间旅行问题专家大卫·多伊奇(David Deutsch)则用量子物量学的一些定律来解答这些矛盾。在亚原子世界里,量子的不确定性占主导地位:一个电子撞击一个质子既可能转向左边也可能转向右边,其间并无规律可循。在一些物理学家看来,这种不确定性造成了宇宙的多重性,每次一个电子转向右边的时候就和一个转向左边的电子形成一个新的宇宙。在多伊奇看来,前述的矛盾可以同样的方式来解决:如果时间旅行者干预了历史,宇宙就会分成两个或更多的分支,那个被杀死的母亲就会到另一个平行的宇宙里,而不会进入到弑母者归属的那个宇宙中。
在下认为,时间旅行时不可能的