人文课堂-哲学部分第17讲:进入未知的世界

本课导言（重要）
“我们的生物直觉对于认识这个宇宙是不够的。”
思考：我们当下对本课内容的疑问和不解正是因为出于生物直觉，所以用旧有的认知是无法理解宇宙的

承上启下背景理论：
爱因斯坦相对论：能量=质量*速度平方
能量本身就是质量（有质量的物体就有能量）
光速是能量与质量换算的汇率

如何理解爱因斯坦的广义相对论？
宇宙唯一恒常稳定的是光速，每秒30万公里。但这与我们现实中的观感（常识）完全相反。速度只要超过一个固定的值，时间就有可能“倒流”
举例：三维空间相对于二维空间就相当于一张褶皱的纸和平面的纸。同样：时空间是一体的，换算的汇率是光速
继续往前研究发现：更难以理解的是广义相对论和量子物理。

几何引发的宇宙理论：
高斯的描述：
广义相对论产生的起源是对几何的拷问。欧几里得几何的假设前提是直觉三维（长宽高）的宇宙空间观，而数学王子高斯发现宇宙的复杂性是不能仅限于三维的空间观来描述。
“能力有限的人怎么可能声称自己借助普通的观测方法去认识无限的世界”此后提出质疑并挑战“过直线外一点做两条平行线或是没有平行线的推导也是完全可以的。”
黎曼对宇宙空间的描述：
认知的局限性：三维的生物是无法了解四维生物的。但可以降维了解。举例：
一个二维的虫子在二维世界的一张纸上爬是没有问题的，但如果这张纸被褶皱了，变成了立体的三维，对于这个二维的虫子就会感受到行走的阻力，因此无法正常的直线运动。二维的虫子能够感受到已不再是二维的纸的状况，这种阻力（神秘的力量）仅仅是因为空间本身发生了扭曲。
1.爱因斯坦对宇宙的描述：时空是个东西
运人类就像是宇宙空间里的二维的虫子，宇宙就相当于被褶皱的三维空间。这种褶皱在我们看来是一种现象，所谓的引力。其实引力不是力，是结果，是时空弯曲导致的现象，这是人意识发生的质的跳跃。时空间从背景变为了东西，是物质，可以弯曲可以波动，由于爱因斯坦的发现，我们意识到我们处在一个类似软糖一样的东西里面，即时空间。凡是有能量和质量的，时空间就会变形。
问题是如何验证时空间是一种东西，可以发生扭曲和变形？
推论基础的论证：
二位空间的直线和三维思维的都不同，直线是两点之间的最短距离，举例：平面的世界地图链接南北极的是一条弧度的曲线，在球体的地球仪上，这种经线却恰好是连接南北两级最短的线路，它们是球面上的直线，把球面铺展开来后经线变扭曲了，不是平面上的直线。除赤道上航行以外，飞机飞行的航线并不是直线是同样的道理，飞机走的是球面直线（测地线），所以空间直线放在平面上就变弯了，所以当思维降三维空间后也会发生扭曲变形。
如何验证“时空间是扭曲的？”
二维空间里的直线和三维空间四维空间里的直线走的是不一样的，地球周围质量最大的是太阳，因此光线经过太阳附近时会被扭曲，如何发现这一点？
星星在有无太阳的不同情形下，位置发生了变化，如果事实真是这样，那么可以确认光线是被太阳扭曲了。只有在日食的情况下可以去验证此事。1919年，科学家在非洲进行的观测证实了爱因斯坦的推论。
之前在牛顿的理论中，光子没有质量，所以不受引力影响，爱因斯坦证明了光子会受到质量的影响，所以引力不是来源于质量，而是来源于空间本身的扭曲。时空间一体，那么引力改变空间，会不会同样改变时间？

2. 时间因引力而改变
时空间是被扭曲的。地球上高处时间过的快。宇宙中只要能在大引力物质周围待上一段时间就可以延缓时间。
等效理论的设想：宇宙中一架长约30公里的飞船，两人一人在头一人在尾，当飞船不动或匀速直线运动时，飞船本身没有重力影响；飞船向上做加速运动，人可以站在地板上，上面的人每隔1秒打一道光，因为向上加速运动中，所以上面光发出来走到下面的实际距离不到30万公里，耗时不足1秒，后面每1秒打灯时，下面人看到的又不足1秒，走快了一点，结果会造成：上面的人自认为自己是1秒1秒走，而下面的人看上面的人是越走越快
爱因斯坦总结：
飞船里，上面的人时间过得快，下面的人时间过得慢。上面的人就衰老的快。同理，在地球上高处的人比低处的人衰老的快。所以爱因斯坦认为宇宙里我们可以做时空穿越，只需要在大引力周围转足够长时间回来就会发现你的时间和别人的不一样，因为引力可以改变时间。时空间是一个巨大的物质，可以弯曲变形，这个发现带来了卫星和宇宙飞船这些科技。

3. 量子物理，不可理喻的世界
20世纪最伟大的发现是研究微观世界的量子物理，其发现与工业革命有关。why？
因为工业革命需要钢，钢在冶炼中需要严格控制温度，通过炼钢炉里高温物体发出的光来判断，通过光波来测量炉内的温度，不同颜色对应不同温度。直到1900年德国物理学家普朗克找到了可以描述所有。当研究数学公式背后的意义时发现：必须有“光一段一段传播的前提”即光的能量需要有最小值，即一份一份的能量。因此公式说明了能量必须是一粒一粒的，当时大家都认为“光是一种波”波本身不是一种东西，而是一种运动方式。宇宙里并没有光的介质，光就是凭空穿越过来。
爱因斯坦证明了光不仅是波，也是粒子，否则我们就看不到星空了。因为如果光没有最小量级，宇宙里的星星离我们足够远后我们就无法看到他们了，因为光弱到无法辨别。
所以就有了光究竟是实体的粒子还是非实体的波？于是爱因斯坦就提出对“宏观世界里的分类未必适合微观世界”的质疑，光可以有波粒二象性。休谟很早提出“我们的一切观点都来源于我们的经验”所以我们的观点只是我们的以为。光子可以跃迁，即从a到b直接过去，不需要经过中间的路程。
测不准原理：
当粒子足够小时，对它的测量会极大的干扰粒子，测量本身会改变粒子的性状，著名的“双缝干涉实验”，当观测和不观测时，粒子有时走单缝有时走双缝。

数学告诉我们：在微观世界里的一切是无法测量的。微观世界里我们只知道在这里或是在那里的概率。相对论和量子物理给我们揭示了完全不一样的宇宙：一个是弯曲的宇宙，一切都是连续的。另一个是微观的平直空间，一切都是跳跃的。两种观点都实用，但逻辑完全不统一，哲学带来了新的挑战：无法再用简单的思维去衡量复杂的外部世界。