约翰·阿奇博尔德·惠勒物理贡献相对论和量子论,20世纪上半叶最伟大的两个物理学理论至今不能融合,这本身也是一个悖论
作为为数不多的同时对量子论和(广义)相对论有深入研究的物理学家之一,惠勒同时进行着几个层面的思考,既考虑物理学本性的二阶问题,也构想未来物理学可能的基本因素
他提出了关于未来物理学的“三个问题”:存在如何,量子如何,观察如何创造?并提出了解决问题的“四个没有”的原则和“五条线索”
这些思想虽然已经构成了一个庞大的系统,各个部分之间有着紧密的联系,但是还没有形成完整的体系,依然包含着众多的猜想和可能性
而其魅力,可能恰恰来自于这些可能性
惠勒不是给出了答案,而是向我们提出了问题
下面举几个例子:变易性从物理学结构上,惠勒构造了一个变易性的阶梯
这个阶梯的最下层是最古老的弹性定律,弹性定律假设密度是不变的常量
而在我们能够产生足够的压力之后,密度就成为变量
化学价曾被认为是原子的固有属性,可以用来为原子排序,于是有门捷列夫元素周期表
但是原子核嬗变使这一条也发生了变化
每一条物理定律,都在某种物理条件的极端状态下被突破,被超越
依此类推,惠勒认为,一切定律都具有变易性(mutality),都不可能是不朽的,而宇宙本身也有生有灭
物质和定律的物理学惠勒认为,麦克斯韦时代的物理学是物质的物理学,这时物理学的目的是寻找构成物质世界的基本单元,把物理学的基础建立在更基本的粒子之上
而此后的物理学则是定律的物理学,具体的物理粒子成为理论本身的建构结果,不再基本
惠勒力图把更多的物质转化成定律,前述“没有物质的物质”和“没有电荷的电荷”都是这种思想的表现
当然,这也可以用奥卡姆剃刀来解释
推出时间、量子和连续性既然物质和电荷都可以从物理学自身的结构中给出,惠勒大胆地猜想,现在从物理学之外给入的时间将来也可以从物理学中推导出来,由绝对的量变成近似的量,由基本的量变成导出的量
正如光速曾经是外来的、绝对的量,后来则成为导出的,近似的
事实上,惠勒希望把所有外来的量,乃至把物理学本身建立在观察之上,希望从最质朴的观察出发,给出量子的定义,时间的定义,并解决数学连续性和物理的分立之间的矛盾问题
这就是所谓物理学的质朴性
从物理学走到了哲学2000年是量子理论问世一百周年,惠勒写了一篇文章《量子何为?——量子物理的荣耀与耻辱》表示纪念
他说:这就是普朗克之后一百年的量子物理,全部化学、生物学、计算机技术、天文学和宇宙学的理论基础
然而,如此值得自豪的基础,却仍不能知道其自身基础
我们可以相信,我确实相信,对于“量子何为”这个问题的回答也将被证明是对“存在何为”这个问题的回答
2001年年初,惠勒在给笔者的电子邮件中指出:“未来的物理学应该来自于我们对量子理论的更深入理解,而不是来自对量子理论的评判
”在对这些基本问题的思考中,惠勒从物理学走到了哲学
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