发信人: twinson(Gorian)
整理人: 2sinxcosx(2003-10-23 20:35:07), 站内信件
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中国日报网站消息：8月出版的《基础物理通讯》期刊中，刊出了一篇著名物理学家约翰·惠勒称之为“大胆”的论文，不只让世界上几位最顶尖的物理学家印象深刻，而且似乎将会改变我们对于时间本质的理解，以及时间与运动、古典力学与量子力学甚至宇宙学之间的关系。
这篇论文是由一位27岁的纽西兰青年彼得·林兹完成的，他目前在威灵顿的一所广播学校担任助教。怪的是，作者似乎根本不可能写出这样的文章，因为他只上过六个月的大学课程，竟打算要解答著名的“芝诺悖论”。这是由希腊哲学家、数学家芝诺所提出，2500年来，有许多哲学家、物理学家与数学家用各种方法解释芝诺的四个悖论。林兹用来阐释芝诺悖论的立论基础，乃是对于时间本质的新概念，而且他还以此为基础，试图挑战物理学领域之中与时间有关的一些问题，包括量子力学，以及由著名英国理论物理学家霍金所建立的宇宙论与“虚数时间”等概念。
创见还是胡扯？
听起来很不可置信。就连与林兹接触过的许多物理学家都认为，他的东西看不出有什么重要性。林兹的论文被接受的消息传出后，有一位曾经跟他接触的物理学家，特地与《基础物理通讯》期刊联系，说他连大学文凭都没有，试图要说服期刊拒绝刊登这篇论文。然而，论文的一位审查委员、瑞典维克休大学的应用数学系教授安德烈·赫伦尼可夫说：“作者的工作与爱因斯坦1905年提出的狭义相对论很类似。我觉得这篇论文非常有趣，且对于厘清古典与量子物理理论的一些基础观点而言是相当重要的。我认为，这篇论文的作者，对于时间连续性在动态过程的标准物理学模型上所扮演的角色，做了非常重要的研究。”
曾与爱因斯坦一同做过研究的著名物理学家惠勒，也对这篇论文感到印象深刻，他说自己很欣赏林兹论文的“大胆”，也注意到“在过去”就常有像林兹这样年纪的人“推动物理学的新领域向前迈进”。
然而，稍早有一名审查委员对这篇颇受争议的论文抱持不同意见：“我只读了前两段就知道，作者根本就不懂或误解了基础的分析与计算方法，才会有这样的论点。很抱歉我不想浪费任何时间继续读下去，建议就到此为止，退稿吧。”
林兹到底说了什么，会让物理学家界产生如此天差地别的不同看法？
如何阐释芝诺悖论？
在了解他所提出的论点之前，我们先来看看何谓“芝诺的四个悖论”。第一个悖论是阿基里斯与乌龟悖论，希腊战士阿基里斯跟乌龟赛跑，乌龟说，如果它比阿基里斯先跑10米，那么阿基里斯永远都追不上它，因为只要阿基里斯跑了10米，这时乌龟就又多跑了几米，若阿基里斯再跑到乌龟曾经停留的点，乌龟一定又跑到阿基里斯前面去了；看似有理，但要怎么说明为何如此呢？第二个是二分法悖论，是说你永远不可能抵达终点，因为你为了抵达终点，必得先跑完全程的一半，而要跑到全程的一半，你又得跑完一半的一半……如此一来，你永远跑不到终点；甚至可以说你根本无法起跑，因为若要起跑一小段距离，你就得移动那一小段距离的一半，似乎永远无法开步跑？
第三则是飞矢悖论，在任一时刻，飞矢会占据着与它同等长度的空间，就这个瞬间而言，飞矢可说是静止不动的；如果每一个“任一时刻”飞矢都静止不动，那么飞矢应该一直不动。怎么可能如此？飞矢应该不断往前飞啊！第四是竞技场悖论，假设时间有最小不可分割的单位（这是自古以来的基本假设），现在有3辆车子，在单位时间内，一号车向左移一个车身，二号车不动，三号车向右移一个车身，于是一号和三号便相差两个车身，那么一号和三号车在过程中相差一个车身时，需要花费基本单位元时间的一半，但这与基本的单位时间假设相冲突。
林兹要阐释这四个芝诺悖论，所持的基本论点是，对运动中的物体而言，并没有所谓的“任一时刻会位于某个确定位置”，因为物体的位置会随时间不停地改变。他解释道︰“这样想应该比较能够理解，无论时间间隔多么小，或者物体在某段时间间隔中运动得有多慢，它还是在运动状态中，位置还是不断在改变，因此，无论时间间隔有多短，运动物体没有所谓在任一时刻、某一瞬间拥有确定的相对位置这回事。”
从芝诺到牛顿乃至于今天的物理学家，在讨论运动的本质时，无不假设“运动中的物体之间具有确定的相对位置”，而林兹则认为，便是因为假设时间可以冻结在任一时刻，此时运动中的物体位在一个确定的位置上，因此芝诺悖论中那种不可能发生的情况才会成立。
林兹也指出，无论如何，某段时间间隔一定可以用一个时间范围来表示，不能只说是“一瞬间”的单一时刻：“举例来说，如果有两个独立事件分别测得发生在1小时或10秒钟，这两个数值应是指两事件分别发生在1-1.99999……小时之间，以及10-10.0099999……秒之间。”因此，林兹可以很直接地解决类似“飞矢悖论”的问题。一位著名的牛津大学数学家评论道：“这真令人既惊讶又意外，不过他是对的。”
林兹继续将他所提出的概念推到物理学的其它方面，包括量子力学及霍金所建构的宇宙学，不过面对林兹所提出的挑战，霍金还没有响应。
关于这篇奇特的文章，台大物理系教授高涌泉说，由于文章里头没有任何数学式，乍看之下很像是一篇哲学论文，就一些问题的基本概念进行阐述与论辩。然而，当年爱因斯坦提出开创性的相对论，不只阐释全新的概念，还包含有数学基础，因此后来能够推演出完备的理论。林兹论文的争议应该函括了这方面的问题，如果他能提出数学架构来诠释他的论点，才能说服更多物理学家，否则争议难免。中央研究院物理所的林世昀博士则指出，一般哲学论文用字遣词的定义总是十分清楚，但林兹这篇论文看似“哲学”，却在使用某些名词时定义不清，造成意义上的混淆，而使前后说法、甚至与现有实验结果出现矛盾。林世昀认为，如果能写得更严格、更清楚一点，消除所有看来可能自相矛盾的说法，其它人才有讨论的空间与价值。
“心灵捕手”物理篇
一个27岁青年，没有学院的物理学训练，更别提大学文凭，而今居然有人认为他能够与爱因斯坦比美，物理学界也有许多人正在打听他的底细。不过除了要有怪杰，还要有像是电影《心灵捕手》中的数学教授一样的伯乐，能够识出千里马才行。林兹最初是与住在威灵顿的物理数学家葛里格生讨论，如今葛里格生教授已经退休，他说：“我必须承认，这个概念很难理解。他所钻研的问题，是一个多数人认为已经有确定答案的领域。”虽然刚开始葛里格生浇了林兹一盆冷水，不过他跟其它人不一样，还是不断鼓励林兹，而且尽可能找时间跟他讨论物理问题，兴致盎然地参与他的思辩过程。林兹最早也曾与现已退休的澳洲知名科学哲学家杰克·史玛特联系，林兹说，史玛特会写很长的信鼓励他、跟他讨论问题。林兹说：“学术界应该多几个像葛里格生和史玛特这样的人。”
林兹的论文仍有争议，他到底是一代奇葩，抑或转眼殒落的流星，有赖“时间”证明。（来源：科学人） |
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