布莱恩/文
/编译
19世纪中后期，麦克斯韦认识到光是一种电磁波。当时，他的方程组表明光速应该约为每秒一公里。这与实验测量的结果非常接近，但麦克斯韦方程组留下了一个令人烦恼的小问题：每秒千米的速度指的是谁？起初，科学家们提出了一个权宜之计。他们假设空间中充满了一种不可见的物质，即“以太”（），它作为不可见的静态参考。
直到20世纪初，爱因斯坦才提出科学家必须更加认真地对待麦克斯韦方程组。如果麦克斯韦方程组没有提到静止参考物体，那么就根本不需要静止参考物体。爱因斯坦大胆宣称，相对于任何物体，光速为公里每秒。具体细节只有历史学家感兴趣，但我提出这一点是为了强调一个更大的观点：每个人都看到了麦克斯韦方程组背后的数学，但只有天才爱因斯坦不知道。预订接受了。光速绝对恒定的假设让爱因斯坦实现了突破——他首先提出了狭义相对论，颠覆了数百年来人们对空间、时间、物质和能量的认识；最后提出了广义相对论，即万有引力论。它仍然是我们宇宙的可靠模型的基础。
只有天才爱因斯坦毫无保留地接受了麦克斯韦方程组背后的数学原理，并提出了狭义相对论。图片来源：
这个故事完美地诠释了诺贝尔奖得主史蒂文·温伯格（ ）的初衷。 “我们的错误，”他曾经写道，“不是我们太认真地对待理论，而是我们没有足够认真地对待它。”温伯格指的是宇宙学的另一项重大突破——拉尔夫·阿尔的工作。拉尔夫·保罗、罗伯特·赫尔曼和乔治·伽莫夫做出的预测，宇宙中存在微波背景辐射，这是大爆炸的余辉。这个预测是通过将广义相对论与基本热力学结合起来可以得出的直接推论。但直到几十年后，人们从理论上再次推导出这个预言，然后又被偶然观测到，微波背景辐射才名声大噪。
诚然，温伯格的观点必须谨慎对待。尽管有太多已被证明与现实世界相关的数学方程是在他的办公桌上计算出来的，但这并不意味着我们理论家提出的每个方程都符合温伯格的水平。在没有令人信服的实验结果的情况下网校头条，匆忙判断哪个数学方程值得认真对待，科学就变成了一门艺术。
爱因斯坦就是这样一位艺术大师。在 1905 年提出狭义相对论后的 10 年里，他掌握了当时大多数物理学家知之甚少或一无所知的数学领域。在摸索广义相对论最终方程的过程中，爱因斯坦展示了将这些数学概念与物理直觉相结合的罕见技巧。几年后，对 1919 年日食的观测证实了广义相对论关于星光弯曲的预测。爱因斯坦得知这一消息后表示，如果观测结果与他的预测不同，他“会为亲爱的上帝感到难过，因为这个理论一定是正确的”。
当然，如果确凿的观测数据真的反驳了广义相对论，爱因斯坦肯定会改变说辞。但他的话生动地说明了这样一个事实：一组数学方程似乎完全能够通过其清晰的内部逻辑、其自身的美感以及其广泛应用的潜力来反映现实。几个世纪的发现提供了丰富的证据，证明数学有能力揭示世界上一切事物隐藏的真相。正是在数学的强有力指导下，物理学发生了一场又一场的重大变革。
然而，爱因斯坦对他自己提出的数学方程的接受程度也是有限的。他没有“足够认真地”对待他的广义相对论，以至于相信它所预言的黑洞，也没有相信它所预言的宇宙的膨胀。其他物理学家比他更热衷于爱因斯坦方程，他们的成就为随后近一个世纪的宇宙探索奠定了基础。相反，爱因斯坦将生命的最后20年奉献给了数学研究，热情地致力于物理学理论统一的崇高目标。回想起来，我不得不承认，爱因斯坦对于那些年身处的数学丛林过于执着，甚至有人说过于盲目。甚至爱因斯坦有时也会误判哪些方程应该认真对待，哪些方程不应该认真对待。
量子力学为这一困境提供了另一个案例研究。 1926 年，埃尔文·薛定谔写出了量子波演化方程。在接下来的几十年里，人们认为这个方程只与分子、原子和基本粒子等微观物体有关。但在 1957 年，休·埃弗里特 (Hugh ) 扮演了半个世纪前爱因斯坦所扮演的角色：认真对待数学。埃弗里特认为，薛定谔方程应该适用于一切事物，因为所有物质物理学家数学的来源，无论大小，都是由分子、原子和亚原子粒子组成，而这些粒子都遵守薛定谔概率定律。按照这个逻辑，不仅实验装置会遵守薛定谔方程，实验者也会遵守薛定谔方程。由此埃弗雷特发展了他的量子“多元宇宙”的想法——在这种观点中，所有可能的结果实际上都发生在无限系列的平行世界中。
薛定谔提出的方程描述了量子力学中波函数的运动。埃弗里特接受了方程背后的数学原理，并提出了量子“多元宇宙”的想法。图片来源：
50多年过去了，我们仍然不知道埃弗里特的做法是对还是错。但完全认真地对待量子理论背后的数学可能使他发现了科学研究中最重要的启示之一。从那时起，各种版本的多重宇宙被普遍引入到许多数学方程中物理学家数学的来源，旨在帮助我们更深层次地理解现实世界。最彻底的版本被称为“终极多元宇宙”，它认为所有数学上自洽的可能宇宙都对应着一个真实的宇宙。如此认真地对待，数学就是现实。
爱因斯坦曾经问过一个著名的问题：宇宙之所以是现在这个样子，仅仅是因为其他宇宙不能存在吗？如果迫使我们考虑平行世界的部分或全部数学被证明与现实世界相关，那么这个问题将有一个明确的答案：不！我们的宇宙并不是唯一的可能性。宇宙可能是另外的样子，而且实际上其他宇宙也可能具有非常不同的特征。如果真是这样，那么寻求“世界为何如此”的根本解释就毫无意义了。统计概率或纯粹的巧合将深深扎根于我们对宇宙的理解中，而这个宇宙将极其广阔。
我不知道情况是否会如此。没有人知道结局。但只有正视我们的局限性，理性地追求科学理论，即使是那些认真对待的数学会带领我们进入完全陌生的领域的科学理论，我们才有机会揭示现实世界中隐藏的浩瀚。世界。
本文摘自布莱恩·格林的著作《The:and the Deep Laws of the》
编译自：《新科学家》：根源是？
简而言之科学家
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