物理学定律的谎言——质疑物理定律的普适性

物理定律是普遍的吗？也就是说，物理定律是否适用于整个宇宙？

如果物理定律不是普遍的，那么它不仅会对物理本身产生深远的影响，还会对人们对物理的追求产H M Y生深远的影响吗？这是最近许] ) , L g多(理论)p ] 8，“物理定律”这个词包含了普遍性的概念。然而，这难道H 1 + L q不是一: w . P 0个偶然的语义事实，没有任何深刻或必要H * V ~ ) ( h o S的含义吗？

尽管陈述了以上所有内容，许多物理定律的定义甚至没有提及它们的普遍性。

看看下面的定义：

科学定律或科学原理是描述或预测自然中出现的一系列现象的陈述。

还有这一个：

科学规律总结和解释了大量由实验确定的事实，并根m I P 8 i %据它们预测未来6 _ J } # %实验结果的能力进行检验。

此外，一些物理定律的定义确实提到了它们的普遍性。例如：

物理定律是普遍的。它们似乎适用于宇宙中的任何地方……宇宙中的一切显然都必须遵循它们(根据观测)。K I ~ x

具体! h Q到物理常数(或“自然常数”)，也有T ) y v ? 0 T #有时是基本物理常数，是一个物理量，通常被X % R - n :认为是普遍的，在时间上有恒定的值

伦纳德苏斯金德谈宇宙法则

如果物理定律不是普遍的，那么它们是什么？让美国物理学家伦纳德苏斯金德来解释一种可能性：

如果这w 9 c - [ - 2 $些事情被证明是正确的，那么物理定律的一些特征(可能是大部分)将是局部的环境事实，而不是写在石头上的定律——否则不可能是定律。

尽管苏斯金德说过，物理* x , W N l G n 0定律总是意味着(历史上、哲学上和科学上)是普遍的。也就[ j M是说，所有的物理定律都要在所有的情况下被实例化——无论是在所有类似的实验中，还是在类似的条件下，当涉及到所有的行星/恒星时，等等。因此，有些人可能会说：

如果自然法不是普遍存在的，它们怎么可能存在呢?

另一方面，政治法律A z d a K W是“地方性的”。在思维哲学或经济学中也没有“真正的规律”。这y : w是因为没有任何精神或经济现象是例外的，也不包L Q | i n t @ X v括所谓6 h ! R o c H的其他不平等的法律。另一种说法是，为了使这些法律成为法律，各种其他的不平等条款总是被硬塞进“精神法则”或经济学法则中。然而，一些科学家和哲学家也对物理定律说过同样的话！(参见南希卡特莱特的《物理学定律的谎言S } 9 Z H》。

因此，如果自然法则在物理学中具有终极重要性(而且这些法则应该是普遍适用l j v c M ` z {的)，那么任何从M = # ,根本上挑战这一点的东西，都会在物理学家圈子内外引起一定程^ L e U O v b b度的恐慌。

同样，如果我们没有定律因为我们没有普适性，那么我们有什么？苏: 9 M斯金德这样表达了他的担忧:

令物理学家K , s 们担心的是，这里的地貌可能太过丰富，几乎什么都能找到——任何物理常数、粒子质量Z v r J 9 O X )等的组合。他们担心，这将消除物理学的预测能力。他们担心，如果一切皆有可能，就没有办法证明这个理论是错的——或者更确切地说，没有办法证实它。

如果苏斯金德的“景观”是无限的，那么“什么都能找到”。如果我们x K k p ? #以哲学家大卫刘易斯的可能性世界理论来f ) g 5 ) ~思考，那么在这些世界中任何事情都是可能的——只要它们不涉及逻辑矛盾。然而，这些可能的世0 y x X r / 界可能确实涉及不同的物理定律，因此涉及不同的自然常数。因此，就像澳大利亚哲学家大卫阿姆斯特朗所说的那样，我们有可能拥有这样一个“组合主义”的世界：在这个世界里，属性和事实不仅以无数种方式组合在一起，自然的常数也以无数种方式组合在一起。

在苏斯金德的理论中物理学家们又该怎么办呢？如果定律是“地方性0 I g 2 { D的”，那么它们究竟是什么意义上的定律呢？话虽如此，有什么东西，能阻止定律地方化吗？

以这个假设的场景为例

物理学@ E V a d : J z家曾经知道一个宇宙，他们说这个9 e T l L e v ; ?宇宙“由同样的物理定律支配”/ D f。然% P 8 s B t而，事实证明情况并非如此。相反，宇宙实际上被划分为四个部分。

现在，在这四个部分中，定律T , u ? n b h K Q被认为是“通用的”——或者至少它们在每个部分中(全面)适用。那么，怎样才能K * G l阻止这四部$ q m { 7 M = p现在总共有16个部分)。原则上，这是可能发i j X k ^ ?生的！v 0 T J事实上，这可能会无穷无尽地发生。虽然也可以说它不一定会发生。这是有可能发生的。

那么，这个思维实验与2020年我们对宇宙的实际了解相比h o w 7 j如何呢？就我们所知的宇宙的任何可能的亚时空部分而言，这种情况有意义吗？

定律使预测成为可能

伦纳德•苏斯金德还将自然法则与他所称的“物理学的预测能力”联系起来。换句话说，需要定律主要是为了预测。所以，如果我们所坚持的规律不是普遍的，那么预测不是会更困; k * 9 x F难甚至不可能吗？换句话说，如果所有的定律都不适用，那么预测怎么可能呢?

也许物理定律仍然适用于我们以前假设的宇宙的各个子区域。因此，这些法{ p . 1 . `律可能仍然在这些假设中起作用。

那么关于我们从未观测到的宇宙部分的预测呢？那些我a Y = ~ 7 0 E &们所知有限的部分呢？A 7 + p % C同样，大多数物理学家希望他们的定律和预测都是普遍的。如E u A x T D S果事实并非如此，那么一些物理学家可能会说：这有什么意义？有很多科学并不涉及普遍定律，比如经济学，社会学，心理学等等4 0 R ?。然而，这些学科是“软科学”。物理学应该是一门“硬科学”。

这些推测的b y @真实性是否意味着所有的科学(包括物理学)实际上都是软的——至少相对而言是这样？

保罗斯坦哈特：物理形态

让我们再问一遍前面的问题：物理定律是普遍的吗？

普林l * y y s y $ X g斯顿大学的阿尔伯特爱因斯坦科学教授保罗斯坦哈特问了我们一个简单的问题，这个问题与我们自己的问题有关：

如果多元宇宙的大多数都如此不同，那么在我们这个多元宇宙的小小角落里，进一步探索随机选j C j y e I j K v择的物理特性又有什么意义呢？

上面斯坦哈特说的很多话在措辞上都有问题。尽管如此，这可能取决于斯坦哈特希望他的话在多大程度上被理解。

首先，“随机”这个词在“随机选择的物理特性”中是什么意思？如果这些物理性质不是随机7 W ` i 4 y选择的，那么另一种选择是什么？这些物理特性是必要的吗？上帝选择了他们？而A u R -且他这么做是必然的?

那么，为什么要用“选择”这个词呢？即使物理性质不是随机的K [ t 6 % 9 #，为什么还要选择它们呢？即使它们被选择了，它们仍然是随机的，1 X r / h B {因为选择者很可能选择了不同的物理性质。