自然常數到底是什麼？值得注意的是，被認為是所有科學中最精確的物理學，並沒有一個好的答案。它們是對現實的理性描述所必需的嗎？不。基本常數是現代性之神。但只有歷史讓我們明白，為什麼解釋它們是理論物理學家的工作。
我無法想象一個包含明確數字的合理的統一理論，造物主的異想天開就可以輕易地做出不同的選擇。——愛因斯坦
想象一下在石器時代仰望星空，沒有霧霾，沒有城市光汙染，沒有現代文明的所有其他煩惱。毫無疑問，那時候的人類對星星很感興趣，並試圖理解天空中景象的規律。在早期的狩獵採集社會，觀察自然現象使人們創造了第一個神話。早在古埃及，天狼星的出現，通常是在尼羅河氾濫之前，就被認為是開始耕種土地的信號。
這就是我們作為人類的反應：一個連續的推理過程發生在我們的頭腦中，我們試圖理解我們所感知的，將可能有因果關係也可能沒有因果關係的事實聯繫起來。當時，天空中發生的事情似乎非常明顯，是由更高的力量統治的，比如太陽神Re。除了強大的神以外，還有誰能在這遙不可及的星球上行駛呢？
後來，古希臘人開始識別這些在星空中游蕩的人，稱他們為行星，並賦予他們神聖的品質。這些系統的觀察只不過是一種早期的科學研究形式。然而，在歷史上的任何時期，科學都有其各自的理解限度，除了這些限度之外，還有未知的領域。在古代文化中，有些現象被稱為神，因為它們無法被解釋。然而，它與現代科學的相似之處是相當明顯的。認為主宰行星運動的不僅是個別神靈的奇想，而是深奧的定律，這一假設可以被視為是創立宇宙“統一”理論的早期嘗試——這是物理學家至今的夢想。
中世紀天文學
隨著時間的推移，人們越來越重視行星的運動，並準確地記錄下來。然而，儘管有單一的、全能的上帝的觀念，直到中世紀，天文學還是被迫將一系列的特徵賦予各個行星。軌道都假定為精確環繞地球的圓，但為了考慮到明顯的逆行運動在某些行星上（確實暗示著太陽位於其軌道的中心），還對其軌道進行了其他假設：所謂的旋轉軌道。隨著觀測結果變得越來越精確，上述描述又被證明是不夠的，這促使人們提出了其他的假設，如偏心量，這個量表示軌道偏離原來的中心有多遠。當然，所有這些假設遠遠不能令人滿意，但由於缺乏更好的解釋，天文學家不情願地接受了這種任意數量的存在——上帝創造的數字超出了人類理解的極限。
- 哥白尼之後的地心說(左)和日心說(右)世界觀。地心模型中極其複雜的行星軌道引起了許多研究人員的懷疑。
西蒙·辛格在他的專著《大爆炸》中對本輪經濟危機的評論如下：“每一個有缺陷的模型都可以通過這種玩弄數字的方式得以拯救。“然而，我們不應試圖忽視這些早期的科學形式——畢竟，當時以地球為中心的世界觀決不是愚蠢的，甚至是牽強附會的。觀察天空本身就是一項偉大的成就。它必須通過尋找更深層次的理論原因來補充，然而這種探索並不總是與觀察進展同步。
直到中世紀，主導天文學的地心說一直被視為一個僵局，因為這個模型沒有提供解釋，而是沉溺於用任意數字來描述——上帝賦予的參數，似乎是萬能的上帝賦予了行星和它們的軌道。
數學開拓新視野
另一方面，不要過分質疑當前知識的侷限性，這似乎深深植根於智人的本性：上帝、上帝賦予的數字都很容易被宣佈為深不可測的一部分。請注意，過去常常是科學精英們在不知不覺中假定了知識的絕對限度，因為承認一個人的智慧不夠是一件讓人不舒服的事情。因此，承認托勒密的世界觀的優點對於一個正確的科學的歷史理解是必要的，儘管當哥白尼革命展開時發生了一個戲劇性的理解飛躍。
哥白尼憑直覺知道，行星軌道的中心是太陽，而不是地球，這一觀點立即簡化了複雜得令人抓狂的運動圖景。根據丹麥天文學家第谷·布拉赫的精確測量，約翰內斯·開普勒最終意識到，圍繞太陽的軌道是橢圓形的，而不是圓形的——這一驚人地發現突然間揭示了數學在自然法則中的重要作用。“《自然之書》是用數學語言寫成的”，伽利略用他新開發的望遠鏡為突破日心說做出了貢獻。
接著，艾薩克·牛頓用精心構建的數學方法和物理概念體系完成了這一革命，從而在一個高度發達的智力水平上理解了行星運動。靈感來自天體和地球運動的有遠見的思想有相同的起源，他可以證明完全遵循開普勒的橢圓軌道的行星——一個人類思想的勝利，當然這也是無與倫比的，標誌著近代自然科學的開始。
進步意味著簡單
讓我們仔細看看這場科學革命的關鍵因素。人們經常提到的一個小問題是，開普勒橢圓比托勒密體系更精確地描述了軌道。更重要的是，數學在自然規律中的突出作用已經變得很明顯，並導致了地球引力和天體引力的統一，這是一種前所未有的洞察力，深刻地滿足了人類的理解慾望。對原因的長期探索，大概始於石器時代的原始假設，以一種美麗的方式達到了高潮。然而，在方法上，革命性的突破總是伴隨著理論的簡化。這就是為什麼在牛頓的理論中，需要較少的任意假設和無法解釋的參數——實際上，只需要一個，即以他的名字命名的引力常數G。
三百年後，哲學家托馬斯·庫恩在他的《科學革命的結構》一書中，精彩地展示了令人驚訝的新數據與用來描述它們的日益複雜的模型之間的相互作用。此類模型使用的假設越複雜、越特別，它們就越不穩定，最終會變為更簡單的模型，直觀上被認為是更好的模型。在舊的地心體系中，無知被幾十個看似上帝賜予的數字所掩蓋。在革命期間，它們變得過時了，取而代之的是一個單一的參數：引力常數g。可以說，牛頓把許多神或上帝賦予的數字送進了監獄，用“一神論”概念(引力常數)取代了它們——正如我們從歷史中所知道的那樣，這讓真正的神職人員非常不快。從此以後，大主教失去了他們作為人類知識領袖的地位，不得不把它讓給那些我們今天稱之為科學家的人。
自然常數—知識的瞬間極限
科學史表明，名字並不重要，重要的是系統的功能。今天的科學家是世界的啟蒙者，就像中世紀的神學家一樣；過去被稱為上帝的東西，我們現在稱之為自然法則。今天出現在這些定律中的數字被稱為自然常數，甚至是基本常數，但在認識論上，它們與上帝賦予的本輪模型的參數幾乎沒有區別。我們的知識還很有限。
現代物理學利用各種各樣的自然常數(在宇宙學中大約有20個，在粒子物理學中更多)來制定它的定律，而這些常數並沒有被更深層次的原因所證明。由於我們的科學精英無法解釋它們，它們被認為是無法解釋的。不用說，這些參數代表的知識水平比許多“行星之神”要高得多，因為它們的數量更少，更不用說從觀察中提取它們所需的數學抽象程度了。但是，最終，從上帝到基本常數的轉變只是一個漸進的過程。我們相信自然常數，因為它們一直拒絕我們盡一切努力來解釋它們：我們既不瞭解它們的數值，也不知道它們純粹存在的原因。
然而，這意味著，如果我們想通過理性地描述自然來取得任何進展，我們必須擺脫它們。這不是我在哲學上的心血來潮，而是對科學史唯一始終如一的解釋。有歷史證據表明，革命性的見解總是伴隨著簡化，即減少自由參數的數量。
舉一個關鍵的例子：麥克斯韋方程組在1864年得出的一個驚人的結論是，電場和磁場可以在真空中傳播，附近沒有任何電荷。也許是德國物理學家威廉·韋伯提出了光可以是電磁波這一富有遠見的想法，這一大膽的推測在1888年得到了海因裡希·赫茲的驚人證實。然而，革命已經包含在簡單的公式中
這將自然常數減少了一個。代替三個獨立的常數c，ε0和μ0，只剩下兩個。很少有突破像這次這樣對文明產生如此持久的影響。
理解而不是藉口
然而，仍有許多工作要做。許多常數還沒有解釋。比如那個神秘的數值(h是普朗克常數，c是光速)
與大多數當代物理學家不同的是，我相信自然常數總體上並不代表我們知識的絕對極限，但它標誌著我們目前仍然有限的理解。最終，這些自然常數是任意的，無法解釋的數字，這讓學者們通過宣稱無法解釋的事物是無法解釋的來找到內心的平靜。我們應該考慮另一種選擇：所謂基本常數的存在只是意味著我們還沒有理解自然法則的起源。因此，對自然的理性描述不能容忍基本的常數。神——不管我們叫它什麼——在現實中沒有位置。
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