2022-01-15

如何看待现在的科学发展,下一步会是如何呢?

谈论科学本身就太大了,即使没有绝对的本质区别,但是形形色色的现象和应用,实在是无法想象。还是从数学或者物理的角度,进行俯瞰,自然,这些看法是深受我认识的局限性的,虽然我尝试着不断学习许多不同领域的知识,但是,与整体而言,还是非常渺小,而且,即使将现时所表现的所有的知识完全了解了,依然会存在非主流的知识,不被应用,却一直被小范围传播,甚至是变成多年后的主流。

探测技术,就是参数区分,通过不同的物理过程对不同物理量的参数量级的不同,在高于最小分辨率的情况下,进行参数区分,这一技术或者说科学,构成了物质观测的基础,可以说就是增强了的人的感觉,声音频率,振动模式,波形,光的影响,干涉衍射形式,介质传播形式,粒子碰撞,团聚,沉积,构成物质形式与颜色的变化。所有的这些都是一种物理量感知方式,具体的载体,就比如望远镜,干涉仪,显微镜,接收屏,不同量级的物理量,就会产生区别,这种区别通过放大,就转化为了人可观测量。

操作技术,就是参数控制,通过不同的物理过程来生成所需量级的物理量,比如手电筒,制造黑夜可视的光,比如音响,制造可被人接受的声音,操作技术最初是人通过自己的躯体来完成的,一般就是手,进行材料收集,制作,即使在现在,依然没有变化,不过是通过各种抽象,编码,映射,将复杂的操作封装于简单的指令流中,比如零件制作,通过抽象工具机床各个操作柄来实现加工,对于先进数控系统,更是将操作柄都省略了,使用数据面板即可。

理论技术,就是参数解释,通过不同的方法来生成满足给定参数的可理解模型,比如电磁场模型,比如经典力学体系,他们都是可理解的,是满足人的需要的,对于给定的一组参数,可以通过这种模型获得结果,并且给出一定的解释。还有一些模型是不可理解的,这就是机器学习里面的各种向量表示,他们是大规模数据集中提取出来的知识模式,是一种计算性知识,至少对人而言暂时是无法理解的,他们同样可以对于给定的参数,获得预期的答案,但是无法给出清晰解释。所以,不能称为理论技术,可以归为操作或者探测技术,使用时即是操作,研究时就是探测。

这三大技术,就是科学在抽象意义下的全部内容,具体的科学内容,就是这种抽象的实体化。把这个弄清楚了,有了自己的经验和理解,那么自然科学下的本质问题就没有问题了,当然对于具体问题而言,这种区分并没有什么意义,因为它不能给出任何有价值的具体信息,而仅仅是一种框架。不过,对于既有知识和理解和表示还是很有价值的。

然后是关于人的问题,一涉及到人,事情就变得非常复杂,自然科学手段几乎完全失去了作用,因为社会问题几乎不可重复,没有确定的结果,或者说具体结果未知,所以,就需要以各种特征量来表示,这就是统计,人口总量,财富总量,人流,物流,根据物质的不变性,去观察物质的流动与转化,就可以获得很多知识,这种知识是一种表观的知识,不涉及其内部的复杂变化,有人称其为生物学原理,将事物的方方面面事无巨细的记录下来,综合一切可能的观测手段,尽可能的创建一个完备的描述体系,然后通过这些主要方面的变化,归纳出一些比较有效的经验性知识。然后在每次预测出问题时,添加上新的变化参数,由于事物的高度非线性和混沌,所以一些变化极为微小的参数,经过指数放大过程,反而可能是事物的主导因素,这就是蝴蝶效应。

不过,可惜,直到现在,人们对非线性问题的研究还非常原始,因为,非线性往往涉及极大规模的粒子的复杂运动,单纯依靠列写运动方程,得到的将是庞大无比的方程组,在当前计算能力下,没有求解的可能。所以,这必然是今后的研究主方向,毕竟有问题才有研究的价值。

这就是人们所说的穷尽一生也无法掌握的科学的基础,在一种高度抽象的层面下,是可以掌握的,而科学无法解释的事物,真是多不胜数,可解释的事物也是多不胜数。

假如确实想了解科学的整体样貌,其实掌握了向量空间就足够了,这样对于参数表示就不陌生了,其他所有的物理过程都可抽象的认为是参数变换。不过,这样也会错过很多有趣的变换,比如对称性,物理的本质,对称性和群结构,其实就是一种周期性,这种周期性可以囊括几乎所有的线性结构,非线性不存在这种整体周期性,只有局部周期性,还有许多坏点,这些坏点把一个平滑的曲面变得混乱而复杂,这就是非线性的拓扑结构,在时空中就是黑洞等大质量天体,在材料中就是各种杂质和缺陷,在生活中就是必然要面对的不完美。

现在来看,非线性问题面对的问题是思维模式的转化,离开整体表示和计算,走向整体的拓扑表示和局部计算,这其实在模拟仿真中早已体现,复杂边界下求解微分方程,这些边界显然是非线性的,对从事这方面研究的人而言,其实自己也搞不明白,为什么有时候算的对,有时候又不对了,能知道的只是些基本的物理方程和离散方法。所能做的,也只要调整各个参数,希望结果能变得好一些。

这就是世界的复杂性,每一个局部都可以很简单,但是整体却非常复杂,这简直就是微分流形定义的翻版,每一个局部都是欧式空间,但是整体却非常复杂。这就是各个面片的结合方式的不同,也就是拓扑学,拓扑,从简单到复杂,分为光滑曲面的连接,比如默比乌斯带,克莱因瓶,球面,破碎曲面的连接,胶水粘合的碎纸片,还有抽象连接,节点和网络。正是这种复杂性,世界才如此的精彩,即使按照一成不变的节奏生活,依然处处有着新变化。

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