数学为何可以描述世界？世界本质是符号，最终

来源：数学杂志 【在线投稿】栏目：综合新闻时间：2021-10-15

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摘要：物理学如果离开数学会立即死亡，科学本质上就是一种符号物理学如果离开数学会立即死亡，而数学本质上就是一种符号学，而符号都是虚的。难道世界的本质就是由这些符号定义的

物理学如果离开数学会立即死亡，科学本质上就是一种符号

物理学如果离开数学会立即死亡，而数学本质上就是一种符号学，而符号都是虚的。

难道世界的本质就是由这些符号定义的吗？是虚的吗？

关于虚和实的问题既是一个哲学话题，也是一个物理话题，而且在几千年前有一位伟大的哲学家老子就对这个话题进行了一个判断，在《道德经》这本书里面有一句话：凿户牖以为室，当其无，有室之用。。

进入牛顿物理学时代，基本上研究的都是实体和实体的运动。

但是在18世纪的时候，科学家们发现物质的变化和机械运动有一系列的不同，如化学性质的变化，这需要物质之间能够相互组合和结合，必然要求物质之间有一定的空隙，才能产生它们之间的互动。

所以在这之间诞生了对于一系列化学元素存在的解释，形成了原子模型。

我们现在知道原子是电子围绕在原子核运动形成的，而且原子核的体积非常非常小，只相当于整个原子体积的1/10,000亿。

不同的原子结合成化合物是由于共用电子对。这时候我们可以想象，对于原子结构的认识，最开始物理学家给出的模型是电子贴在原子的表面，所以又被称为模型。

假如这个模型存在，那么化学变化就不会产生。也就不可能形成化合物，也就不可能有100多种元素，形成了纷繁复杂的物质世界。

所以从这个角度讲，到底是哲学家说的对，还是科学家说的对，可以说哲学家有先见之明。

《道德经》的这句话预判了整个世界的本质，而且按照现代物理学的发展，极大的概率世界的本质是虚的。

这里的“虚”要打一个引号，这些所谓的“虚”并不是不存在，而是它的体积无穷小只有一些符号来表示。

我们以电子这种基本粒子为例，电子的体积是多大？根据科学家的测定，它的体积是0，而且量子力学也要求电子的体积是0，也就是说它是一个点。

电子有一系列的性质，包括质量、电荷、自旋和角动量等等，这些都和它的体积无关。

实验物理学家丁肇中的一系列实验也表明，电子可以放进任意小的能量陷阱中。

这种对于微观粒子的描述是量子力学的特点，但是这个特点很容易引起我们和现实世界对照以后，产生认知上的分歧。而这些分歧科学家们之间也有过激烈的争论。

这就好像一个人没有大小，但是却有性别、体重。这怎么可能？

所以爱因斯坦认为，量子力学的世界里之所以会出现这种情况，是因为我们对这个世界的理解不深刻，没有认识到世界的本质。

但是另外一位科学家玻尔不认为是这样，他认为人类的知识是人类对物理现象观测得到的，所以没有所谓的本质，人类只能看到现象。

所以，量子力学也被认为是一种唯象的理论。

它和形而上学非常像，它到底对不对呢？只能通过实验来验证。

现在越来越多的实验、观测证明，量子力学是对的，这种“对”往往是反直觉的。

其中最广为人知的反直觉的现象就是量子纠缠，因为它违反了普通物质之间不存在超距作用这个事实。

普通物质之间不存在超距作用，在物理学里被称为定域性原理。

而且，量子纠缠之所以发生，并不是要遵守某种物理原则，而是要遵守某种数学法则，也就是守恒性。

下面简单的说一下量子纠缠产生的原理：两个自旋方向相反的飞轮，如果合在一起的话，那么就不会转动了，这个时候它们的转动惯量就是0。

同样我们可以让两个粒子产生相反的，这个时候合在一起那么转动惯量也是0，这就是所谓的守恒性。假如把它们分开以后，如果破坏一个粒子的转动，那么另一个粒子的转动也会被破坏，而且是在瞬间破坏。

在定域性原理和守恒性原理之间，微观粒子选择了破坏定域性原理，遵守守恒性。

因为守恒性是一个数学法则，数学家埃米.诺特证明：当一种数学形式经过某种变换保持形式上的不变的时候，就会产生某一个量的守恒性。