用逻辑学规范物理学(三)
也许我是受费曼的熏陶太深,也许我就是思想顽固保守,我总相信宇宙有一套自然公理,而通过这套公里就可以完全用逻辑学的推理,把所有宇宙定律全部推出来。我知道这个问题不是我现在所能研究的了的,但我还是太狂热。那么,就让我冒昧的先把最基础的牛顿时代的定律加以整理吧。
至于自然界的公理是什么,我还是要说我受费曼的影响太深。费曼认为,宇宙中最基本的两个原理应该是对称守恒和最小作用量原理。我深表同意。这两个原理,我自认为无可厚非的成为宇宙中的最基本公理。关于对称守恒的原理,我还是想选择Noether定理(诺特尔定理)作为基本公理,该定律内容是这样的:宇宙中对称与守恒是一一对应的(它们之间有着某种妙不可言的神秘关系)。例如:空间平移对称对应着动量守恒,时间平移对称对应着动量守恒,空间方向对称对应着角动量守恒,规范性变换对称对应着电荷量守恒,左右对称对应着宇称守恒(这组守恒似乎是破缺了),等等。
有了这组公理,我现在开始推。
首先,考察一些事物的属性。作为空间,他有几个固有性质:平移对称,各向同性,连续性,无限性,有三维(比较保守的观念)等。(引用自:《科学与假设》,彭加勒著)作为时间,他也应该有几个固有性质:平移对称,反演对称(似乎是部分破缺的)等。在关于时间的问题上,我不敢多讨论,也不想多讨论,因为连最牛的科学家都说不清道不明。
因此,通过Noether定理,我就得出了以下几条定理:
动量守恒,能量守恒,角动量守恒。(其他的我在此不予讨论)
根据动量守恒,很明显得到的结论就是牛顿第一定律。
下面我再证牛顿第二定律:F=dp/dt=d(mv)/dt=mdv/dt=ma。证毕。有关定义及具体理解请参见《用逻辑学规范物理学(二)》。
牛顿第三定律其实也就是动量守恒,步骤就不写了。
还可以继续往后推,只要再加一些东西的属性,就可以通过完全的逻辑学方法推出很多结论。
可是,正在我激情似火想大干一场的时候,看到了一些本不该看的东西,例如:哥德尔定理。关于该定理的内容,可以参看《皇帝新脑》(彭罗斯著),比较详细,但很难懂。我的博客里以前也曾介绍过,详见《关于哥德尔定理》。反正,这是一个告诉我们,形式主义行不通的定理。也就是说,我们不可能做到:通过有限个公理,推出来没有矛盾而且完备的理论体系。这就很大的打击了我,所以,用逻辑学规范物理学系列也就到此为止吧。。。
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