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射手假說和農(nóng)場(chǎng)主理論真實(shí)存在于物理界?

來源: 科普中國發(fā)布時(shí)間: 2023-02-24 09:12責(zé)任編輯: 田沁園

流言:

射手假說和農(nóng)場(chǎng)主理論真實(shí)存在于物理界。

真相:

劉慈欣在《三體》一書中提到射手假說與農(nóng)場(chǎng)主理論,“射手”假說指:有一名神槍手,在一個(gè)靶子上每隔十厘米打一個(gè)洞。設(shè)想這個(gè)靶子的平面上生活著一種二維智能生物,它們中的科學(xué)家在對(duì)自己的宇宙進(jìn)行觀察后,發(fā)現(xiàn)了一個(gè)偉大的定律:“宇宙每隔十厘米,必然會(huì)有一個(gè)洞?!彼鼈儼堰@個(gè)神槍手一時(shí)興起的隨意行為,看成了自己宇宙中的鐵律。而“農(nóng)場(chǎng)主”理論則看起來更加令人不安:一個(gè)農(nóng)場(chǎng)里有一群火雞,農(nóng)場(chǎng)主每天中午十一點(diǎn)來給它們喂食。火雞中的一名科學(xué)家觀察這個(gè)現(xiàn)象,一直觀察了近一年都沒有例外,于是它也發(fā)現(xiàn)了自己宇宙中的偉大定律:“每天上午十一點(diǎn),就有食物降臨。”它在感恩節(jié)早晨向火雞們公布了這個(gè)定律,但這天上午十一點(diǎn)食物沒有降臨,農(nóng)場(chǎng)主進(jìn)來把它們都捉去殺了。

 

射手假說與農(nóng)場(chǎng)主理論出自英國哲學(xué)家休謨在23歲時(shí)所著的《人性論》一書,他在書中提出“休謨問題”:大多數(shù)人即使不相信只要事件A伴隨著事件B,兩事件之間就必然存在著一種關(guān)聯(lián),也往往相信如果在多次的觀察中如果事件A都伴隨著事件B那么兩者之間存在關(guān)聯(lián)。但即使能觀察到一件事物隨著另一件事物而來,我們并不能觀察到任何兩件事物之間的關(guān)聯(lián),那這種關(guān)聯(lián)一定就存在嗎?簡(jiǎn)而言之:休謨認(rèn)為,即使過去成立過無數(shù)次,過去成立不代表未來也成立。

在哲學(xué)領(lǐng)域當(dāng)中,“休謨問題”在西方現(xiàn)代哲學(xué)史中占有舉足輕重的位置,許多著名科學(xué)家也無法破解“休謨問題”。在科學(xué)領(lǐng)域當(dāng)中,“休謨問題”更像是在起到警示作用,它提醒知識(shí)的發(fā)現(xiàn)者對(duì)原理的總計(jì)應(yīng)該時(shí)刻保有敬畏之心且應(yīng)永遠(yuǎn)心存懷疑。在18世紀(jì),牛頓在伽利略等人研究的基礎(chǔ)上再深入研究,總結(jié)出物體運(yùn)動(dòng)的三個(gè)基本定律——牛頓三定律,18世紀(jì)的物理學(xué)因此而聲名大噪。在此時(shí),實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段和認(rèn)知相對(duì)局限,上課說是基于經(jīng)驗(yàn)歸納總結(jié)出的知識(shí)。但當(dāng)科學(xué)特別是物理學(xué)進(jìn)入20世紀(jì)以后,科學(xué)家們?yōu)榱苏业绞澜邕\(yùn)行規(guī)律,在實(shí)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)分析的各個(gè)環(huán)節(jié)之中采取了多種多樣的措施。在實(shí)驗(yàn)前,嚴(yán)格設(shè)置對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組,以保障除實(shí)驗(yàn)變量外的所有條件相同;在實(shí)驗(yàn)中,密切關(guān)注是否有誤差的產(chǎn)生,采用基于數(shù)值分析等數(shù)學(xué)開發(fā)手段的算法和超低溫等物理手段降低誤差;在實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析中,科學(xué)家們會(huì)利用海量數(shù)據(jù)完成回歸、配合概率論和統(tǒng)計(jì)學(xué)所提供的計(jì)量模型檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是否具有數(shù)學(xué)意義上的顯著性。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,進(jìn)行變量的替換、變量估計(jì)方式的轉(zhuǎn)變、樣本數(shù)據(jù)集范圍大小的變化、,增加對(duì)更多外部限制條件的考慮等手段檢驗(yàn)結(jié)論是不是偶然得到的等一系列穩(wěn)健性的測(cè)試。

因此在科學(xué)領(lǐng)域中,“休謨問題”不僅不會(huì)導(dǎo)致物理學(xué)不存在、科學(xué)不存在等極端嚴(yán)峻的情況出現(xiàn),還能讓科學(xué)家們對(duì)前輩們的智慧保持質(zhì)疑的態(tài)度推陳出新。愛因斯坦在顛覆了牛頓的引力理論之后,將引力作為時(shí)空的扭曲提出廣義相對(duì)論。普朗克、薛定諤和海森堡等物理學(xué)家深入亞原子世界,提出的量子力學(xué)從根本上改變?nèi)祟悓?duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)及其相互作用的理解。20世紀(jì)末期,物理學(xué)家建立了描述宇宙中已知所有粒子和基本力的標(biāo)準(zhǔn)模型。2012年科學(xué)家在大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)中找到了標(biāo)準(zhǔn)模型的最后一塊拼圖——希格斯玻色子。2016年,人類首次在引力波天文臺(tái)中直接探測(cè)到了引力波。2019年人類終于獲得了黑洞的首張照片?,F(xiàn)代科學(xué)正是在一次又一次面對(duì)危機(jī)時(shí)不被已有的豐功偉績束縛,勇于探索善于探索,創(chuàng)造一個(gè)又一個(gè)的奇跡。