物理学背后的 CAD

观点

我们把现实视为理所当然。然而,哲学家们却想知道现实到底是什么。电影 矩阵 完美地表达了这个问题:“我所经历的现实是真的吗?”这个问题促使笛卡尔研究了这个问题,并在找到解决方案后大喊:“我思,故我在。”一些爱开玩笑的人补充说:“我思,故我在——我思。”

物理学关注的是现实的本质,这似乎是直截了当的,因为牛顿的著作中,他提出了一套出色的公式,可以用来预测各种运动,比如苹果从树上掉下来,子弹从枪里射出,行星绕太阳运转。此外,这些公式非常简单,并且依赖于时间的一致性,我们都知道时间是一致的。

然后爱因斯坦出现了,把一切都搞砸了。他宣称,时间在一定条件下是相对的:它可以改变速度。引力也是如此。尽管还没有人弄清楚引力是如何起作用的,或者说时间是如何起作用的。

关于现实的问题可以追溯到希腊哲学家的时代,他们怀疑我们的世界比我们眼睛看到的还要复杂。他们推测,如果有我们能感觉到的东西(现实),那么就应该有我们无法感觉到的东西(形而上学)。他们意识到我们感觉到的现实是有限的,于是就得出了这一结论。在我更换白内障之前,我看到的一切都带有淡黄色;之后,一切最初似乎都带有淡蓝色,直到我的大脑适应了新的色彩系统。哪种颜色才是准确的?很可能都不是。

我们可以用我们所有的感官进行类似的练习。我尝到的味道和闻到的味道和你不一样。我用手指感觉到的东西和用下巴感觉到的东西不一样。我们的听力受到耳膜、毛细胞和神经受损程度的影响。哲学家们抓住我们的感官不准确的事实来证明某事或某事。尽管如此,我们还是度过了一生。

让我们更进一步,超越不准确的感官。让我们去除现实的所有属性:没有纹理,没有颜色,没有声音,没有味道,没有香气。我们还剩下什么?

生活在数学结构中

一些物理学家认为,数学就是我们赖以生存的东西。在 CAD(计算机辅助设计)领域,我们完全熟悉这个概念。我们的 2D 绘图和 3D 模型都是由数学定义的。这是 CAD 程序使用的公式之一;这个公式定义了球体(图片来源:Get Calc)。

绘制球体的公式

当您打开球体的 CAD 图时,程序会读取定义球体中心点和半径的数据,然后在计算机屏幕上重现公式的图像。体积公式指定您看到的球体的大小,该大小由其半径决定。表面积公式对于 CAD 系统很重要,因为它们仅显示 3D 对象的表面,而不显示其内部。

您通常会为球体指定属性,例如颜色、表面纹理、材质和渲染模式。这些属性使 3D 对象在计算机屏幕上看起来真实,例如用于使此球体看起来像地球的材质和渲染模式(图片来源:z0b 的 Realm)。

图片_2024-06-16_091437720球体看起来像地球

剥离球体的属性,我们就能回到它的公式。

那么,如果现实是由数学以类似 CAD 的方式定义的,那么数学的基础是什么呢?我们不知道。

这是信息,不是吗?

一小部分物理学家认为现实是由信息定义的。我不会深入讨论他们是如何得出这一理论的,因为它涉及量子计算中的同步状态和黑洞表面,而我对此几乎一无所知。“现实实际上是存储在宇宙边界上的信息。”吉姆·巴格特在《告别现实》中总结道。

他使用了全息图的模拟技术,即用激光编码的塑料片。当你将明亮的光线投射到塑料片上时,我们就会看到 3D 图像。这与柏拉图的洞穴正好相反:现在,洞穴墙壁上的阴影是现实,而洞穴外面走动的 3D 人类则是幻觉。

当我们将有关建筑物的所有已知信息存储在数据库或电子表格中时,CAD 中也会发生同样的事情——2D 现实。当我们将信息导入 CAD 程序时,它会显示一个 3D 图像,显示墙壁、阳台、窗户——现实的幻觉。(图片来源:Snaptrude)

图片_2024-06-16_091809600将电子表格导入 CAD 程序

那么,如果现实是由类似 CAD 的信息定义的,那么信息的基础是什么呢?我们不知道。

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

近期新闻​

编辑精选​