《現實不似你所見》讀書筆記

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斷斷續續花了半個月時間讀《現實不似你所見》（後面簡稱《現實》），好書無疑，打開了新世界。人類最美好的兩個品質是：仰望星空，俯視內心。如果時間有限請直接跳到第3部分。

目錄

1 提綱

1.1 源頭

1.2 革命的開端

1.2.1 相對論

1.2.2 量子理論

1.3 量子空間與關聯的時間

1.3.1 量子化的空間

1.3.2 時間不存在

1.4 超越時空

1.4.1 大爆炸其實是大反彈

1.4.2 量子黑洞

1.4.3 信息

1.4.4 結語

2 評價

2.1 正面評價

2.2 負面評價

2.3 建議

3 想法

3.1 思想的威力

3.2 做一張白紙

3.3 簡單即正義

1 提綱

全書分為4個部分。對於目錄我頗有微詞，詩意的標題略顯隨意，如果單看標題是看不出全書脈絡的。因此這裡除了最高一級目錄使用原書標題之外，次級標題大部分為本人杜撰。

1.1 源頭

回顧了經典物理學的進程。

從德謨克利特的原子論講起，到托勒密的《至大論》，哥白尼的日心說，伽利略的自由落體定律（h=1/2gt2）,牛頓和他的「小月亮」，再到實驗好手法拉第憑直覺嗅到了電磁場的存在，麥克斯韋寫出了電磁方程。

牛頓的「小月亮」是假想的一個貼著地球表面環繞飛行的小天體，已知月球軌道半徑，月球繞地周期為一個月，和地球半徑，根據開普勒第三定律（周期平方正比於軌道半徑的立方），可計算出小月亮周期約為1.5小時。由此計算出小月亮的向心加速度為9.8，與伽利略測定的重力加速度相同！這說明地球上吸引物體下落的力和地球束縛衛星繞其運動的力是同一種力。由此，艾薩克發現了萬有引力！

麥克斯韋方程預言法拉第力線可以像海浪一樣振動起伏，其波動傳播速度等於光速。作為一個副產品，麥克斯韋方程解釋了光（法拉第力線的振動）和顏色（振動頻率，頻率低偏向紅色，頻率高偏向藍色），同時預言了電磁波的存在。

1.2 革命的開端

回顧了近代物理進展：愛因斯坦的相對論、量子理論。

1.2.1 相對論

1.2.1.1 狹義相對論

時間概念的修正：延展的現在

狹義相對論統一了時間和空間（時空），統一了電場和磁場（電磁場），統一了質量和能量：E=mc2。

1.2.1.2 廣義相對論

如何描述引力場？空間是什麼？如果引力場就是空間呢？靈魂拷問三連導出了廣義相對論。

愛因斯坦現學黎曼幾何，寫出了方程，其中曲率R正比於物質的能量->物質會使空間彎曲

廣義相對論進一步推論時間也是會彎曲的->物質會減慢周圍的時間（山上的時間過得比山下快）

預言：太陽會使其周圍的光線彎曲（1919年實驗證實），黑洞（如今已有上百個黑洞被觀測到），空間會像海綿一樣起伏（引力波，2015年下半年首次直接觀測到引力波），宇宙正在膨脹，大爆炸。

1.2.2 量子理論

玻爾：玻爾模型，量子躍遷

海森堡：1925年寫出了量子理論的基本方程，基於一個違背直覺的假設：量子態的粒子不是始終存在，而是在發生相互作用時才存在，它們在與其他東西碰撞時才突然出現，從一個軌道到另一個軌道的量子躍遷實際上是它們真實存在的方式。

狄拉克：狄拉克方程

粒子是場的量子化：基本粒子的標準模型（即基本粒子對應的場的方程）

標準模型預測了希格斯波色子的存在（2013年被觀測到）

量子理論發現了世界的三個特徵:

①分立性：系統狀態的信息是有限的，由普朗克常數限定。

②不確定性：未來並非完全有過去決定，我們所見的嚴格的規律性最終是統計學上的。

③關聯性：自然的事件永遠是相互作用。系統的全部事件都相對於另一系統而呈現。

1.3 量子空間與關聯的時間

介紹了量子引力理論。

量子力學無法處理時空的彎曲，廣義相對論無法解釋量子，將兩者結合起來就是量子引力理論。（大多數情況量子理論和廣義相對論都非常好用，量子引力適用於空間的彎曲和量子的分立性都有不可忽略的影響的情形）

馬特維：論證了空間的分割是有極限的。

惠勒-德維特方程：描述宇宙波函數必須滿足量子引力理論的方程。（不包含時間t，而一般的動力學方程都會包含t）

惠勒-德維特的一些解是引力場的閉合法拉第力線->圈理論（量子引力的一個研究方向，關注重點在於研究空間和時間的量子屬性）由此誕生。

Ps：量子引力廣為人知的另一個研究方向是弦理論，其關注重點是寫出所有已知場的統一理論。

1.3.1 量子化的空間

圈理論的核心預言：空間不是連續體，不是無限可分得，它由「空間原子」組成。

這裡使用自旋網路來描述量子化的空間。

1.3.2 時間不存在

時間只是局部現象：宇宙中的每個物體都有它自己的時間之流，其速度由當地的引力場決定。

牛頓在其書中明確指出：我們無法測量時間，但如果假定時間存在，就可以建立一個描述自然的有效框架。

時間只是一個為我們服務的中間量。比如三個物理量的函數A(t),B(t),C(t),去除時間之後我們這樣來描述：A(B),B(C),C(A)，更加簡潔明了。

空間是個自旋網路。自旋泡沫（自旋網路的歷史）即為時間。

1.4 超越時空

介紹了一些量子引力的推論

1.4.1 大爆炸其實是大反彈

大爆炸理論認為：宇宙起始於一個質量極大的無窮小的奇點。

量子引力理論認為：宇宙不會被無限壓縮，因為一旦達到了普朗克尺度，量子力學將不可忽略，量子斥力會使宇宙開始反彈。所以說「大反彈」比「大爆炸」更準確。

1.4.2 量子黑洞

圈理論為兩個黑洞之謎提供了可能的解答。

①霍金從理論推導出黑洞是「熱的」，因此黑洞的會損失能量和質量，變得越來越小。（「黑洞蒸發」）

圈理論的解釋：黑洞表面的空間量子在振動。

②廣義相對論預言：黑洞不斷吞噬物質之後，其中心會形成一個體積無窮小，密度無窮大的奇點。

圈理論預言：和大反彈的原理一樣，黑洞最終也會反彈。

1.4.3 信息

物理世界可以用信息來描述。

信息是對某件事可供選擇的多少的量度。

信息在熱力學的應用:自發進行的過程都是信息減少的過程，信息的減少和熵增成正比。或者說熵就是「丟失的信息」。

使用信息來表述，量子力學基本上可以表述為兩條基本原理：

①任何物理系統中的相關信息是有限的；

②你永遠能得到一個物理系統的新信息。

熱時間：時間的本質其實是一個熱力學過程（熵增不可逆,故時間不會逆流）。

實在與信息：實在就是編製成世界的關聯網路、交互信息網路。

1.4.4 結語

科學貴在自我質疑和自我修正。

人必須接受理論的不確定性，認識到自身的無知，才能向更深處挖掘世界的真相。

2 評價

讀了《時間簡史》之後我對《現實》的主觀印象提升了不少，相比之下，後者簡直可以說清新脫俗，入口即化，果真沒有對比就沒有傷害。不過依然有一點小小的意見。

2.1 正面評價

①提綱挈領，理清了物理學發展的脈絡

②語言通俗易懂

③文字中滲透了作者的求知態度和思考方式，增加了感染力

2.2 負面評價

①標題隨意

提綱部分已經提到過，標題不具有概括性脈絡不夠清晰。

②蜻蜓點水，語焉不詳

為了通俗易懂，遮遮掩掩，含糊其辭，欲蓋彌彰，適得其反。

講狹義相對論居然沒有提及該理論的兩個基本公設：狹義相對性原理、光速不變原理。不了解理論的根基理解起來是容易出問題的。

講海森堡居然沒有講海森堡不確定性原理（就好比講薛定諤不講他家的貓一樣，雖然本書沒有提到薛定諤）,而這個原理對於理解量子理論顯然是有關鍵影響的。

為了通俗性而過於簡化一個理論和其推理研究過程，反而讓讀者雲里霧裡。就好比一個烹飪教程為了減輕學習者的負擔，使用這樣的描述：取大米少許，加水少許，煮適當的時間，一鍋美味的米飯即可新鮮出爐。

2.3 建議

①標題以簡單明了為佳

比如四大部分直接這樣劃分：經典物理，近代物理，圈理論，圈理論推論。

②推出進階版，頁數翻倍

很顯然，作者想寫的東西非常多，但是現在的讀者普遍缺乏耐心，《現實》200出頭的頁數硬塞這麼多內容，必然要對每一部分的內容做大幅的簡化，這是2.2中第二個問題的根本原因，也是科普的無奈妥協。所以我的建議非常樸實：另出一本進階版提供給對細節有更高要求的讀者，內容框架不變，頁數加倍。公式定理直接擺出來，簡單直接；對一個理論的前提和推理論證過程作更詳細的說明。

3 想法

3.1 思想的威力

理論的威力在科學史上從未停止閃耀光彩。畢達哥拉斯學派宣稱「萬物皆數」，而後有托勒密的《至大論》用數學精確描述天體的運行軌跡。法拉第在實驗中發現了電磁場，而當時最傑出的數學家之一——詹姆斯·麥克斯韋據此寫出了電磁場方程。方程預言電磁場會波動起伏，波動傳播速度計算出來居然等於光速，一個方程突然就揭開了光的本質！如果沒有黎曼幾何，就不會有愛因斯坦場方程，方程只有一行，卻徹底粉碎了平直時空觀，然後我們才知道時空更像是一隻軟體動物。

劉慈欣一個小說裡面大致有這麼一個情節（細節記不太清了）：一個發達文明有一個監控系統，時刻監控著其他星球文明的發展，當某個生物仰望星空超過3秒時，會立即發出紅色預警。因為他們認為，這幾秒鐘的凝視，甚至比之前億萬年的進化更重要。

思想的威力是無窮的，思想不停止，文明就不會停滯。我們腦子裡裝的不是漿糊而是腦花，真好。

3.2 做一張白紙

科學的魅力之一是自我質疑和自我修正。科學大廈被一次又一次的推倒再重建，才到達今天的高度。推理總有一個起點，我們稱之為公理。公理是什麼？公理是不證自明的基本假設。也就是說公理是無法證明的，這是一切推理的起點，在它之前再無其他落腳點。如果沒有一個公理作為出發點，我們無法得到任何結論。但是如果這個假設本身就是錯的呢？亞里士多德這樣解釋物體下落：每種物質都有一個屬於它的位置。牛頓將其徹底推翻，三大定律擺出來震驚四座，聞所未聞，卻出奇的有效。在相對論當中，牛頓經典力學不適用了，到了量子理論，連因果律也沒有了，只剩下概率。世界的根基不斷刷新，每一次都是一場顛覆，隨之一個更健壯的理論拔地而起。當世界的基石被證明是不可靠的，唯有徹底拋棄，另起爐灶。不破不立，舊的要連根拔起，新的才有容身之處。

人活在自我的主觀世界中，精神家園同樣是一塊塊的基石堆疊而成。內心世界和物質世界一樣，可以追本溯源，只是追溯起來更加撲朔迷離。我們的一言一行都有其背後的邏輯和原始推動力，只是很難意識到。一個下意識的想法在不經意間出現，甚至不知道從哪裡冒出來的，但是有意識地去追溯總可以找到一個源頭，潛意識裡面隱藏的基本假定已經越俎代庖地做出了價值判斷。事實是，當你順藤摸瓜理清思緒的時候，很可能發現這個基本假定是站不住腳的，但是它推出的結論剛才還顯得那樣理直氣壯。

舉個例子，「這個男的怎麼這麼娘啊」。這其實是一個省略的三段論，隱藏的大前提是「男性應該比較陽剛」，這個前提是從哪裡來的？是父母從小灌輸的性別教育，父母的觀念又從哪裡來，從父母的父母那裡來……我覺得也許這個觀點可以回溯到原始時代，那時的人類男女是這樣：女的負責採集野果帶孩子，男的主要負責狩獵，狩獵當然要表現的凶一點啊，聲音要低沉嗓門要大，動作也虎虎生風，不然野獸都嚇不住。這樣看來，在原始時代，「男性應該比較陽剛」就有了充分的現實依據，而在現代社會這種要求似乎就失去了意義，我們仍然在堅持這個觀念只不過是慣性。當然，以上只是我的主管臆測並無科學依據。其實「男性應該比較陽剛」這個觀點道理合不合理並不重要，重要的是當你基於某個大前提做判斷的時候，當你忍不住馬上要破口而出或者想要立即拉黑的瞬間，最好花半秒鐘的時間多問一個為什麼，你最好應該意識到你的預設立場。對大前提的合理性討論就是後話了，而這個自覺的瞬間是至關重要的，是發掘基石的關鍵。

《冰與火之歌》中御前情報大臣瓦里斯讓被臨時授命做代相的提利昂·蘭尼斯特（「小惡魔」）猜一個謎語：三個大人物——一個國王、一個教士和一個富商——同在一室，中間站了一個劍手，他們都叫這個劍手殺掉另外兩個人，劍手會殺誰？提利昂認為取決於劍手。我很喜歡這個謎語。瓦里斯還對提利昂說過另一句話「力量存在於當人們相信它存在的地方」。精神基石決定了心智的流向和價值的取捨，潛意識裡的種子決定了一切！

精神世界的基石，好比科學中的公理，全盤精密的構建由此展開。精神基石和科學中的公理一樣，是一個無法證偽的命題，它之所以成為基石只是因為我們願意相信。《獨立宣言》聲稱的「人人生而平等」，我們可以為此找到依據嗎？其實是找不到的，它成為現代文明的一塊基石，僅僅是因為我們選擇相信這個論述。精神基石與科學公理相比更加主觀（主觀世界能不主觀嗎？），科學公理基於對客觀世界的經驗總結，而主觀世界波譎雲詭，經驗總結非常感性，所以精神基石的合理性更加朦朧。同時主觀世界是弱邏輯性的，主觀世界要像科學上那樣由一個公理得到大量推論，甚至構建起一個龐大的體系，這是不可能的，所以精神世界的基石眾多。科學世界基於不多的公理，只要推理不違背公理，理論就不難完成閉環，精神世界的基石太多就導致了難於自洽。所以精神世界非常不穩定，一不小心會生出一個怪物，隨時都會崩塌。

精神世界不加打理會荒草叢生，要修正奇形怪狀的的建築最好的辦法是推倒重來，畢竟如果基石已經被蛀空（假設有吃石頭的白蟻），上層建築將永無寧日。精神世界的倒塌不亞於洪水地震帶來的震撼，而換上了全新的基石之後，我們或許可以建一座摩天大樓。

所以我特別希望自己每天醒來都是一張白紙，每天都是新的開始。

我想起一句歌詞，My heart is like an open high way .

3.3 簡單即正義

人類對世界構成的認識是一個化繁為簡的過程，如下圖。

現在我們知道，宇宙的構成非常簡單：量子場。量子場構成了天空、海洋、夜半的歌聲，眼角的魚尾紋。千變萬化的世界居然有著這樣簡單的本質，真是神奇。簡單的美令人窒息，又心曠神怡。

奧卡姆的剃刀原理說「如無必要，勿增實體」。簡單即是正義，一切多餘的複雜性都是被蒙蔽了雙眼。

人也應當簡單。這在互聯網時代的喧囂中很難。人人都在急切地表達，到處都是強勢輸出的價值觀要鑽進你的腦子。噪音太多就聽不見內心的聲音。簡單不是吃著火鍋唱著歌，天真爛漫自然而至的境地，正如科學史是一代又一代人反覆推倒重建的過程，刪繁就簡需要付出巨大的努力。「聽了很多道理，還是過不好這一生」很明顯是聽得太多，想得太少，腦子裡燉了一鍋不知道什麼東西，能過得好嗎？一個人的終極命題是和自己對話，內向的挖掘必然耗費心力，時時勤拂拭方能心如明鏡。清楚明白地知道自己想要的是什麼，用心做好一件事，我覺得這是簡單的生活，也是好的生活。