跟哲學家聊宇宙論
李明憲
2022.04.21
模型
夜空中流浪的亮點
尼羅河洪灘的測繪
宇宙觀
洞壁上的影子
宇宙裡面有什麼？
東西跟舞台
(空間、時間、物質、能量、生命）
運動
大小球（不在比薩斜塔）
位置、速度、加速度的數學定義（位移變化/時距=平均速度）
第谷 30 年記錄 與 克卜勒行星定律（太陽中心）
力、加速度、能量
流變的數學：微積分
平方反比作用力形成橢圓
力、作功、動能、位能、力學能守恆
守恆量的重要
4個月小孩的實驗，東西不能平憑空消失
（問題是在哪一個層級，對應愛因斯坦最大的失敗）理解溯汐
力學的建立奠定了古典物理的成功
電、磁力
光
光走直線（）幾何光學（成像、放大、看遠）
第一隻眼
雙三棱鏡、虹彩分光、光譜儀
物質
原子論的復興
炙熱的顏色：量子論誕生
光也是顆粒
物質波（博士論文諾貝爾獎）
原子電子與原子核
原子為何穩定？
能階
煙火的色彩繽紛
吸收光譜
基本粒子（含作用力的媒介粒子）：標準模型
接發球與接發迴力鏢
上帝粒子
超弦理論
暗物質
時間、空間、質量、能動量
伽利略時空觀的速度相加公式
最成功的失敗實驗（尋找乙太，即光的傳播介質）
「沒有有勞倫玆，就沒有相對論」
狹義相對論
兩大公設（慣性座標之間：公式形式不變、光速恆定）
操作型定義
時間膨脤（運動的時鐘走得慢）
長度縮約（沿運動方向壓短）
「飛箭不動」？不再正確
新的時空觀，透過勞倫玆轉換
原來時間跟空間有連動關係，而動量守恆與能量守恆是同一件事
穀倉桿子悖論（同時性是相對而非絕對的）
孿生子悖論（很多早期科普書給錯解釋）
SR 實驗證據
beta-射線在磁場中彎折的角度，與質量 (或"動量"較妥) 有關
飛機上的鐘走得比地上慢
全球衛星定位糸統（衛星導航）－ GPS 原子鐘
原子裏的近光速的電子
相對論量子力學－電子自旋的發生廣義相對論
距離的數學定義
（什麼是數學上的抽像的「距離」？1. d(A,A)=0 自己到自己是零, 2. d(A,B) = d(B,A) > 0 A 點到 B 點 與 B 點到A 點一樣，3. d(A,C) < d(A,B) + d(B,C) 兩邊和大於第三邊 ）
時空彎曲與重力
畢氏定理要擴充成測度函數，是一個張量（微分幾何學）
牛頓黑皮筆記本上的問題（慣性質量 和 重力質量 一樣嗎？）
原來重力加速度就是運動加速度
GR 實驗證據
水星近日點 (perihelion) 進動
重力透鏡
重力紅位移（詳見：http://zh.wikipedia.org/zh-tw/重力紅移）
觀測到重力波
Gravity Probe B 計畫量測 地球周圍的時空曲率混沌 "初開" 的可能劇本
霍金的「無邊界」邊界條件
黑洞
未完成的統一場論
龐加瑞猜想
高維度簡單接連(沒洞)的有限空間都像球
如果宇宙有限，朝一方向一直走，有一日會從後方歸來
大霹靂
夜空為什麼是暗的？
如何知道星星有多遠？
恆星的顏色（吸收光譜）
哈伯定律：紅位移
大霹靂理論
微波背景幅射
愛因斯坦自承一生所犯最大錯誤
時間簡史：時間的原點
重力為何如此微弱？（多維宇宙）
膜撞擊模型
宇宙膨脹加速
1a 超新星
暗能量
星雲星系的物質分佈
菜瓜布中的纖維
科幻：反物質世界末日
達文西密碼﹝天使與魔鬼﹞
霍金幅射
微黑洞
溫度、熱與能
熱是能量不是元秦
背著超大溫度計去蜜月的怪人
熱力學第一定律：熱即是功
氣體是最簡單的物質（只含動能）
能量均分原理與粒子能量(波玆曼)分佈 、速率(馬克斯威爾)分佈
平衡下，遵守統計法則：陽光與小雨
熱力學第二定律：總熵只增不減 (熵增原理)
（溫水不會自動分離成熱冰兩部分）
（均勻分佈的熱無法再被回收）
所以能量不滅、貴在可用
熵：溫度 T 之下的熱 Q 轉移率
熵是亂度
是動態亂度不是靜態（科普書會犯的錯）
玉米糊染色實驗
黑洞與熵
時間的方向
時間為什麼有方向（這是合法的問題，運動方種式允許）
(吸管外帶杯捕果蠅器)
順流時間旅行可以，逆流時間旅行不行
乘時光機回過去與母親談戀愛
身上的衣物
科學家飛向未來學習新知識回去發明（那麼創新是怎麼發生的？）（有發明跟沒發明之間是不可逆的）
物理方程式裡面沒有創造跟反創造這種事情吧？
時光機電影常見的矛盾，時光旅行時身上的衣物，攜帶的物品要留在哪個時空？
再怎麼不可能，都要發生一次！
前沿新思想時間是假象嗎？如熵一般，是巨觀總和的存在，而具有不可逆性
「迴圈量子重力理論」沒有時間參數的方程式
事件各自連結，只可統計機率，滿足因果順序，
三個精靈一隻貓，以及上帝
笛卡兒的精靈
拉普拉斯的精靈
介紹
破解 (1) (2)
馬克斯威爾的精靈
介紹
破解
薛丁格的貓
介紹
擲骰子的上帝
介紹
結論
宇宙形成史
一般在宇宙論中，會討論宇宙、星系、以及生命的演化
光速有限，看到過去
元素的演化史
你我都是星塵之子
震波在均勻的星雲塵埃中造成聚集，重力作用下持續
生命
熵與生命
太陽表面6000K高能光子照入，地表25度C低能輻射，創造出來的熵差易，
食物鍊複雜度與熵差異有何關聯性？（多樣性？）森林地上有蘚苔
生命自己找出路：河流的樣子（與碎形）
外星人問：你是固態嗎？純氣態生命體不能存在，是因為熵變化不夠
在目前溫度壓力下最豐富之熵多樣性的，就是碳氫氧氮磷硫分子搭配微亮元素。
訊息經過了備份，熵？生命是程式，小心備份（繁殖）
不好用的知識，就不會被傳播
知識的目的，用來解決問題、形成決策、享受正能量（貪生怕死、離苦得樂、抱團取暖）
意識
為了控制運動而演化出
守株待兔：
模擬與預測（想像未發生的事）
心的理論 (Theory of Mind)
意識可由依循規則的計算過程產生嗎？（潘洛斯認為不行，主張圖靈機的不足/不完備性）
自由意志或為幻覺？
做夢持還在、全身麻醉時則沒有
似乎須依附於大腦（意識區？迴音）（自回饋迴路）
有人主張，獲得本體感，連結低階生理訊號，用於處置生理生存需求（如，疼痛記憶感受者）
結論
人類以「物理定律」與「數學模型」投射對宇宙的想像。
「人是宇宙的一部份，怎可能瞭解宇宙」這個質疑，未考量物質分佈的重覆性。
今日的基本原理，可能是明日的現象學公式（流體方程之於牛頓定律）（More is Different）
跟我們交互作用大的，越會影響我們，反之越無關。
最核心智慧：因果律
人類視野有限，努力找尋更多角度，或許可以探索拼湊出多一點全貌
（個）人的渺小與（智）人的偉大
話題清單
哲學是科學的前線，科學是人類系統知識的全貌。不包含智慧，智慧需要在資訊不足的情況下作決策，或是評價。
不可逆性意味著時間
棒球小卡為什麼那麼值錢，如果以電子檔方式儲存那麼隨時複製有什麼困難的
自然哲學的數學原理
跨越古典、來到近代
顏色洩漏物質的秘密（能階）
「光」帶來了訊息，如同寒武紀
光譜與紅移
時間-空間、物質-能量
（力學：能量與動量）
（四個月小孩的物質不滅世界觀）
哈伯望遠鏡
愛因斯坦最大的失敗（嗎）
測度張量
什麼是宇宙？宇宙就是能夠定義時間與空間的範圍
龐加瑞猜想
資訊也是宇宙的一部分
資訊有什麼巨觀微觀器的規律？
資訊因為編碼與解碼的過程他的行為就更加的複雜讓人類不容易一次看清
編碼、解碼與催化
最重要的三種編碼與解碼：語言程式DNA
意識在宇宙之內？還是在宇宙之外？
浪漫一點，「心」是不是宇宙的一部分？
資訊 （加密與解密）（生命的全部嗎？）熵（夏儂熵）與資訊的關係，基於不確定率，定出
在資訊與通訊領域有用
小結構像大結構，碎形是一例。
什麼是哲學？「沒有辦法以數學公式表達的道理」討論「變化」與「演進」，那要以什麼作為參考？（不變的東西，才能代表本質）
