你有沒有過這種感覺?小時候對著數學題皺眉,滿卷子的公式、數字,總覺得只跟考試有關。直到后來慢慢知道,星辰運轉、星系碰撞,甚至還沒被看見的事物,居然能被這些看似枯燥的符號裝下,這大概是人類認識世界時,最讓人驚嘆的事之一。
![]()
說數學能描述宇宙,不是空泛的夸贊,每一個例子,都帶著實打實的證據。早在古希臘,日食和月食的時間,天文學家就靠著數學算出來了。不用等天空出現異象,某天太陽會被遮住這件事,就能提前告訴大家。后來開普勒更厲害,前人留下的海量天體數據,他對著算了無數遍,終于發現行星繞太陽轉的軌道不是正圓,而是橢圓。行星億萬年穩定運行的身份證號,是那個叫偏心率的數字0.0934,它不是隨便湊出來的,天體運行最核心的規律,也寓于其中。
再往后,數學的預言力更驚人。天上行星的運動和地上蘋果落地的道理,牛頓寫下萬有引力公式,一下子就串到了一起,麥克斯韋對著一組方程推導,說宇宙里一定有電磁波,當時沒人見過,可多年后,他的判斷,無線電、手機信號都印證了,愛因斯坦的場方程剛出來時,很多人覺得抽象,直到后來黑洞被拍到、引力波被探測到,才知道宇宙的引力秘密,那組公式早寫透了。連反物質,也是狄拉克從方程里算出來的,不是先看到再總結,是數學先說了答案,宇宙才慢慢揭開。
![]()
可越深想越好奇,宇宙又沒有腦子,為啥偏偏要跟著數學規律走?不同人想出來的答案,倒也各有道理。
有個叫泰格馬克的科學家,想法特別大膽,他說宇宙本身就是個數學結構,我們看到的星星、摸到的石頭,本質上都是數學對象的表現形式,像電腦里的畫面一樣,看著是圖像,背后其實是一串代碼。伽利略,幾百年前就說過,宇宙是本用數學寫的書,不看懂數學符號,就只能對著這本書發呆。在他眼里,數學規律不是人類編的,是早就存在的宇宙說明書,我們做的,只是一頁頁翻開它、讀懂它。
也有不少人覺得沒這么玄,他們覺得數學就是人類的工具。我們用尺子量長度、用秤稱重量,我們跟宇宙對話的語言,就是數學,只是這套語言太精準了,宇宙的下一步動作,精準到能提前預判。這種想法很實在,不用糾結宇宙是不是數學做的,反正有了數學,我們就能把宇宙的規律摸得更透。
![]()
還有人注意到一個細節,宇宙里的基本物理常數特別講究。比如那個叫ε的常數,大概是0.007,精細結構常數,其值約為1/137,要是這個數字再大一點,恒星里就沒法形成碳元素,再小一點,恒星又會早早熄滅,沒有碳,就沒有生命,更不會有我們來研究數學。所以有人覺得,這些常數像是被調好的,而這些調好的參數,數學就是把它們寫成規律的方式。
不過我們也別把這件事想得太浪漫,那些看著簡單的公式,背后的復雜,連科學家都要花一輩子去琢磨。
![]()
比如大家都知道的E=mc2,就幾個字母加符號,念起來都順口,可它不是憑空來的。愛因斯坦為了得出這個公式,搭建了一整套狹義相對論的框架,里面要考慮時間、空間的相對性,要打破我們平時對速度的認知,這公式只是整個理論的濃縮版,就像一顆糖,看著小,甘蔗的甜、熬煮的功夫,都在里面。
現在最厲害的兩個物理理論,廣義相對論和量子力學,一個能解釋星星、星系這些大東西的運動,一個能解釋原子、粒子這些小東西的規律,可它們的數學框架,就是合不到一起。科學家們想了很多辦法,弦理論就是其中一個,它說宇宙不只是我們看到的三維空間,還有額外的七個維度,在極小的尺度里,想用這種十維時空的數學結構,把四大基本力統一起來。可到現在,弦理論里還有好多數學問題沒解決,到底對不對,還得慢慢驗證。
![]()
除此之外,還有些問題,數學暫時還管不了。比如意識是什么,為什么我們能思考宇宙和數學這件事,還有量子世界里的測量難題,為什么一觀測,粒子的狀態就變了。這些問題,不是靠算公式就能找到答案的。
說真的,想到數學能把浩瀚的宇宙裝進公式里,還是會忍不住感嘆。這既說明宇宙本身就有一套清晰的秩序,也證明人類的理性有多厲害,我們能靠著紙筆推導,一步步摸清宇宙的脾氣。
![]()
但也不用把數學捧成終極真理。它確實是現在我們能找到的、最靠譜的宇宙解讀工具,可工具終究是工具,說不定未來某天,我們會發現,現在的公式只是更宏大規律的一部分,就像當年我們以為地球是中心,后來才知道它只是太陽系里的一顆行星。
有些問題,早就超出了數學和科學的范圍。比如宇宙為什么會存在,為什么它剛好能被數學描述,為什么我們能理解這些規律,這些問題,沒人能給出標準答案,只能靠我們慢慢思考、慢慢討論。
其實每次想到這些,我都覺得特別驚奇。一邊要敬畏宇宙的宏大,知道我們還有很多不懂的,一邊也要贊嘆人類的智慧,知道我們能一點點靠近真相。不知道你有沒有過類似的想法?看到那些描述宇宙的數學公式時,你會覺得那是我們發現的規律,還是發明的工具?
特別聲明:以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網易號”用戶上傳并發布,本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.