這位仁兄混淆了物理現(xiàn)實(shí)和數(shù)學(xué)現(xiàn)實(shí),。數(shù)學(xué)是物理學(xué)的基礎(chǔ)工具,,但物理現(xiàn)實(shí)只是數(shù)學(xué)現(xiàn)實(shí)或者數(shù)學(xué)世界的一個(gè)映射,適合數(shù)學(xué)世界的游戲規(guī)則未必適合物理現(xiàn)實(shí),。比如在數(shù)學(xué)世界中,,數(shù)學(xué)家可以定義高維空間,并研究它的數(shù)學(xué)性質(zhì),,不管多少維的空間都行,。但現(xiàn)實(shí)世界不管是三維還是十一維,總之是有限制的,,但數(shù)學(xué)卻是無限制的,,可以研究無限維空間! 圖示:要想高大上就得用數(shù)學(xué)家發(fā)明的黑話(數(shù)學(xué)符號(hào)) 此外如無理數(shù)這樣的東西,,在物理現(xiàn)實(shí)中就不可能真實(shí)存在,,因?yàn)?span style="font-weight: bold;">真實(shí)世界就沒有無限的容身之地。問題中所提到的普朗克長度是啥意思,? 圖示:長度的度量 按當(dāng)前物理學(xué)對(duì)我們這個(gè)宇宙的了解,,普朗克長度就是我們這個(gè)宇宙最小的長度單位,不能再小。至于為什么叫普朗克,,不叫別的名字,,因?yàn)槠绽士耸情_啟量子物理學(xué)大門的第一人。他最先認(rèn)識(shí)到,,如果要解釋某些物理現(xiàn)象,,比如黑體的輻射之謎,必須假設(shè)我們這個(gè)物理世界不是無限可分的,,不論時(shí)間,、空間還是能量都存在最小值! 現(xiàn)在我們就對(duì)惠子的這句話有了新理解:“一尺之棰,,日取其半,,萬世不竭”,惠子是莊子的好朋友,,他可能是中國歷史上第一個(gè)思考無限這個(gè)概念的哲學(xué)家,。 圖示:惠子死了,莊子鼓盆而歌,,祝賀他超脫了凡塵俗世,。 但如果這個(gè)一尺之棰是真實(shí)的,那么日取其半,,就做不到萬世不竭,。我們不妨來計(jì)算一下,在理論上需要多少天才能把這棰折到普朗克尺度去,。為了方便偷個(gè)懶,,就把一尺算成一米好了,那么需要多少天才能從一米給折到10^-36米這么短呢,?答案驚人,,不要說萬世不竭,連一世都差得遠(yuǎn),,通常一世說的是三十年,,一生一世,三十年夫妻就算一世了,。只需要短短的120天,,不要小看了折半的威力,這是一個(gè)指數(shù)遞減的過程,。 我必須聲明一下,,這和我們的技術(shù)實(shí)力無關(guān),而和我們這個(gè)宇宙的物理現(xiàn)實(shí)有關(guān),。按照今天的量子物理學(xué)對(duì)宇宙的理解,,我們所生存的這個(gè)宇宙存在最小尺度限制,!舉一個(gè)例子幫助理解,就像手機(jī)屏幕一樣,,顯現(xiàn)在屏幕上的每個(gè)物體,,其最小值就是一個(gè)像素點(diǎn),不能比這個(gè)更小,。 圖示:屏幕上的像素點(diǎn)越密集,,圖像就越精致。 但不管屏幕有多高清,,屏幕上一個(gè)16個(gè)像素點(diǎn)長的棍子,,你就只能對(duì)折4次,就把它折到只剩一個(gè)像素點(diǎn),,也就意味著到頭了,,而不是萬世不竭。這是由構(gòu)成手機(jī)的硬件限制的,,與你有多努力技術(shù)水平高低都沒有關(guān)系,。 我們的宇宙也同樣如此,只不過宇宙的像素點(diǎn)非常密集,,以至于你在日常生活在無法感知到它是由許多點(diǎn)而不是無限多的點(diǎn)構(gòu)成的,。當(dāng)數(shù)字太大的時(shí)候,有限和無限對(duì)人似乎就沒有差異了,,但在數(shù)學(xué)上有限和無限是完全不同的兩個(gè)世界,。 圖示:有部電影叫像素大戰(zhàn),這部電影其實(shí)說中了我們這個(gè)宇宙的實(shí)質(zhì),,我們這個(gè)物理世界本質(zhì)上可以認(rèn)為就是由像素構(gòu)成的,,只不過分辨率超級(jí)高,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過1902*1080,。 圓周率是數(shù)學(xué)世界中的概念來看看歐幾里得平面幾何的定義,就知道現(xiàn)實(shí)世界和數(shù)學(xué)世界的差異,。 點(diǎn):沒有體積,、大小、方向,,零維 線:只有長度沒有寬度,,1維 面:即有長度也有寬度,2維 體:有長寬高屬性,,3維 那么圓的定義呢,? 在同一平面內(nèi)到定點(diǎn)的距離等于定長的點(diǎn)的集合。顯然這些點(diǎn)的集合將構(gòu)成一個(gè)圓的弧線部分,。 那么圓周率和圓又是啥關(guān)系,? 關(guān)系就是如果你想知道圓弧的長度,也就是圓的周長,你只需要知道圓周率等于多少,,將它和圓的直徑相乘就能得到圓的周長,,而圓的直徑很容易量出來。 為什么人類要知道圓的周長? 因?yàn)閳A形物體很有用,,比如輪子等,。但要想造一個(gè)圓的東西出來,我們得知道需要用多少材料,,人們很快發(fā)現(xiàn),,要造的圓越大,需要的材料越多,,在嘗試找出兩者間的數(shù)學(xué)關(guān)系時(shí),,我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)圓周率。最早的圓周率估值是3,,后來才越來越精確,,當(dāng)精確到3.14時(shí),已經(jīng)足以應(yīng)對(duì)日常生活所需了,,可是研究圓的人,,很想搞清楚理論上圓周率的精確值,他們?yōu)榇藠^斗了上千年的時(shí)間,。 圖示:中國數(shù)學(xué)家劉徽使用割圓術(shù),,將圓周率推算到小數(shù)點(diǎn)后第三位,第四位有誤差,。3.14159,,但這個(gè)誤差其實(shí)真的很小了。祖沖之繼承了割圓術(shù),,將圓周率推算到3.1415926和3.1415927之間,。 最后,再次強(qiáng)調(diào),,平面幾何上完美的圓,,在真實(shí)世界是不可能存在的。 而真實(shí)世界對(duì)于圓周率精度的需求到小數(shù)點(diǎn)后35位就基本夠用了,,這意味著即便是一個(gè)太陽系那么大的圓,,你的計(jì)算誤差也比原子還小百萬倍呢。 |
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