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＃时间深度 ＃科学哲学 ＃物理学 ＃形而上学 ＃自然法则的本质
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今天的物理学家和哲学家制定了三个对立的模型来解释定律是如何运作的。哪个最好？
太阳每天升起。水在 100°C 时沸腾。 苹果掉在地上。我们生活在一个物体在相同情况下表现相同的世界。我们可以想象生活在一个不同的世界里：一个不断变化的世界，一个太阳不是每天都升起的世界，一个水一天沸腾到 50°C，另一天在 120°C 沸腾的世界，一个苹果有时从树上掉下来，有时升上天空的世界。只有因为我们生活在一个表现出稳定规律的世界里，我们才能可靠地塑造我们的环境并规划我们的生活。
我们有一种直觉，认为这些规律是由于自然法则造成的，但我们通常不会询问这些法则是什么，以及它们在任何基本的形而上学意义上是如何运作的。相反，我们假设科学不仅提供了这些定律，而且还阐明了它们的结构和形而上学地位，即使答案充其量看起来是片面的。简而言之，我们假设，多亏了科学，自然法则的运作方式有各种各样的方法。你把宇宙在某一特定时刻的状态——关于宇宙每一个方面的每一个事实——与自然法则结合起来，然后假设这些将揭示或至少决定宇宙在下一刻的状态。
我是斜杠青年，一个PE背景的杂食性学者！♥致力于剖析如何解决我们这个时代的重大问题！♥使用数据和研究来了解真正有所作为的因素！
我将其称为宇宙的夹层蛋糕模型，它可以追溯到 17 世纪的哲学家勒内·笛卡尔 （René Descartes）。在笛卡尔接受确定性宇宙的想法后不久，艾萨克·牛顿提出了万有引力数学定律，为这个概念提供了强大的定量更新。一次对一个物体的引力是由当时宇宙中所有物体的位置决定的;宇宙的状态加上万有引力定律告诉你所有物体将如何运动：确实是一个蛋糕模型。
笛卡尔和牛顿对我们如何思考自然法则的影响是巨大的——这并非没有道理。它帮助统一了物理学的整个领域，包括力学、引力和电磁学。它在科学界仍然如此广泛，并且具有如此杰出的血统，以至于科学家们甚至可能根本没有意识到他们完全赞同夹心蛋糕模型。
但令人不安的事实是，现代物理学的许多方面似乎都为夹层蛋糕模型提供了反例。迄今为止，其中一些替代方案在物理学中只占据了一个流氓利基市场。但它们应该被更深入地研究和更广泛地理解，因为它们对我们对宇宙的基本理解构成了重大挑战——宇宙是如何开始的，它要去哪里，以及什么样的实体（如果有的话）在驱动它。
他对夹心蛋糕模型的第一个巨大挑战，即阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论，出现在 20 世纪。作为广义相对论核心的自然定律，即爱因斯坦场方程，根本不会立即出现在夹层蛋糕模型中。
差异可以从数学本身的结构中看出。遵循 layer-cake 模型的方程式根据这些变化的根本原因来描述太空中发生的变化。例如，牛顿的第二运动定律方程根据导致该加速度的潜在力来描述物理物体的加速度。另一方面，爱因斯坦场方程将时空的结构描述为移动物理物体的变化剂;事实上，爱因斯坦场方程的大多数解都产生了一个与层蛋糕模型不兼容的时空结构。当面临这一挑战时，物理学家做了一些非常具有启发性的事情：他们专门寻找与蛋糕层模型相符的爱因斯坦场方程的解，并将与模型相符的解排除为“非物理”的解——作为数学的产物，它们不能告诉我们任何关于现实的信息，或者至少， 而不是我们生活的现实。
物理学有许多理论，其中未来似乎以某种方式影响过去
在广义相对论的情况下，这样做是有充分理由的，但在其他情况下，对夹层蛋糕模型的挑战变得更加难以忽视。例如，在经典力学中，有一种叫做拉格朗日公式的东西，它认为，当在两个独立的点 A 和 B 之间移动时，物理物体将采取最有效的路径。这看起来不像夹心蛋糕模型，因为为了让身体走上最大效率的道路，需要提前确定位于未来的 B 点。与直觉相反，它看起来好像未来决定了过去身体的运动。
尽管这看起来很奇怪，但事实证明，您可以从拉格朗日公式中推导出熟悉的牛顿运动方程。正因为如此，科学家们经常将牛顿版本（与夹层蛋糕理论相吻合）视为反映了世界的真实结构。拉格朗日版本被理解为一种有趣的、有时是实用的——但从来都不是形而上学准确的——数学重新表述。
但拉格朗日公式只是一个开始。物理学还有许多其他理论，其中未来似乎以某种方式影响过去。量子力学的特殊性导致了所谓的逆因果模型的发展。本世纪中叶的物理学巨人，如约翰·阿奇博尔德·惠勒 （John Archibald Wheeler） 和理查德·费曼 （Richard Feynman），发展了一种经典电磁学理论，基本上说未来的电荷会向过去发送光信号。
不要声称这些宇宙层蛋糕模型的替代方案都是正确的，但它们值得更深入的研究。研究宇宙中法则如何运作的替代方式的大门已经打开。
在当前的哲学中，纽约大学（New York University）教授、哲学家蒂姆·莫德林（Tim Maudlin）为这种夹心蛋糕模型进行了辩护。在他的著作《物理学中的形而上学》（2007 年）中，他列出了两个关键的形而上学特征：定律是原始实体，定律从现在的状态中产生未来。在这种情况下，“原始”意味着不可简化为任何其他事物，或者独立存在。因此，原始法则本身就存在，它们不是作为我们可以用感官体验和操纵的具体物体（如桌子或汽车）存在，而是作为抽象的实体存在，类似于数字。一个直接的问题出现了：法律如何影响世界上的任何物理对象？
原则上，我们在法律上也面临着类似的问题：国会通过的这些抽象的法律如何影响我们的行为？但答案很简单：一旦我们收到法律的通知并理解它，我们就可以选择遵守它。我们可以选择遵守法律的事实意味着我们有不遵守法律的自由。
现在有人说，自然法则不会影响或产生世界上的任何东西
自然法则是不同的。电子没有不遵循定律的自由（即使它们是不确定的），更重要的是，作为原始抽象实体的定律如何能够告诉电子该做什么，这完全是个谜。
为了缓解电子如何能够遵守定律的问题，哲学家大卫·刘易斯 （David Lewis） 提出了另一种定律概念，该概念被称为关于定律的休谟主义，以纪念大卫·休谟。
在《关于人类理解的探究》（An Inquiry Concerning Human Understanding，1748）中，休谟提出了以下关于因果关系概念的问题。他说明了台球碰撞的问题。当台球 A 撞击最初处于静止状态的台球 B 时，我们观察到台球 B 在碰撞后移动;我们说台球 A 导致台球 B 移动。这似乎没有问题。至少我们知道，由于两个台球之间的因果关系，每当台球 A 撞到台球 B 时，台球 B 就会移动。但是，因果关系如何将台球 A 的运动与台球 B 的运动变化联系起来，以便台球 B 在台球 A 与它碰撞时始终表现相同呢？对休谟来说，这个问题没有答案。作为人类，我们无法直接观察到这种因果关系;我们所能观察到的只是台球 A 的恒定运动和台球 B 的连续运动。这就是我们可以自信地说的关于因果关系的全部内容。
刘易斯接受了这个认识论的结论，并将其转化为一个本体论的结论。我们不仅没有体验到法则究竟是如何影响物理物体的，现在据说自然法则不会影响或产生世界上的任何东西。千层蛋糕模型完全是虚构的。相反，自然法则有效地描述了世界上正在发生的事情。他们描述世界上的事实，就像报纸上的文章报道世界上的事实一样。因此，为了强调这个提案的主要思想，我将其称为自然法则的报纸模型。
报纸模型可能是专业哲学家中最流行的自然法则理论，它现在吸引了大量活跃的研究。它之所以如此吸引人，是因为它是形而上学的薄：没有千层蛋糕模型中所要求的神秘的、无法解释的生产关系。定律只是总结了物理对象的历史。
然而，报纸模式也面临着自己的问题。既然世界上没有因果关系约束对象，那么台球 B 在被台球 A 击中时没有理由移动。它可能只是保持静止或移动而不被撞击或碎成碎片，或者消失在稀薄的空气中。任何事情都可能发生。如果是这样的话，自然法则就会不断变化，因为它们描述了世界上不断变化的事实。尽管如此，台球 B 的行为方式始终相同，规则也保持不变。这是怎么发生的呢？
形而上学的薄度必须用休谟的自然均匀性原则来买单。在报纸模型中，一个原始的、无法解释的事实是，世界总是以同样的方式行事;台球 B 在被台球 A 击中时总是以相同的方式移动，即使没有任何东西告诉台球 B 这样做。刘易斯重申了休谟的一句话，他写道：“如果大自然对我们仁慈，问题就不必出现。换句话说，就像在夹心蛋糕模型中一样，自然法则也随着时间的推移保持不变，并在报纸模型中保持其结构。
常识会同意的。过去决定现在，现在决定未来
例如，牛顿定律在牛顿写下来时保持不变，无论是解释为产生未来还是描述世界。你无法从定律的表述中看到形而上学的基础是什么。至少，没有更多信息是不可能的。
所有的科学定律都与报纸模型兼容，包括牛顿定律，它告诉我们世界的未来状态可以从现在的状态中计算和推导出来，就像现在的状态是从过去产生的一样。报纸模型如何支持看起来像层蛋糕模型的法律制定？牛顿定律是对世界最有效的描述（在牛顿物理学的领域内），平衡了简单性和信息量，从而证明了这一点。也许可以用不同的方式描述行星的运动。例如，您可以创建一个长列表，其中包含行星的确切时间和确切空间坐标;这样的列表会非常有用（比牛顿定律更有信息量），但它太复杂了。描述行星运动的简单性和信息量之间的最佳平衡正是牛顿制定定律的方式。
事实上，并非所有的科学定律都与分层蛋糕模型兼容，该模型要求过去的状态产生现在的状态，现在的状态产生未来。为了使这有意义，莫德林添加了第三个特征：独立于定律的原始时间流的规定。常识会同意的。过去决定现在，现在决定未来。
但在物理学和哲学中，原始时间流是极具争议的。一些物理定律与这种结构不匹配。例如，量子力学的逆因果模型定律（其中未来决定过去）显然与层蛋糕模型和原始时间流动的概念不相容。狭义相对论定律也不适合层蛋糕模型，因为它们违背了同时性的绝对概念，而同时性是牛顿力学的重要组成部分。
一个作为对这种狭隘的夹心蛋糕模型的反应，加州大学圣地亚哥分校（University of California， San Diego）和罗格斯大学（Rutgers University）的哲学家陈凯明（Eddy Keming Chen）和数学家谢尔顿·戈德斯坦（Sheldon Goldstein），以及查普曼大学（Chapman University）的哲学家艾米丽·阿德拉姆（Emily Adlam）都提出了一种替代方案。法则可能是原始的，但它们仍然“仅仅”限制了世界上的物理可能性。称之为自然法则的束缚模型。不需要生产概念，也不需要时间流。法律所做的只是限制世界上可能发生的事情。通过这种方式，我们将报纸模型的优点与夹层蛋糕模型的优点结合起来，因为我们从夹层蛋糕模型中获得了报纸模型的通用性和稳定规则行为的原因。现在我们有了逆因果定律和狭义相对论定律的形而上学基础，因为在束缚模型中，定律是原始的，通过限制可能发生的事情来控制世界。
尽管如此，束缚模型仍存在困扰层蛋糕模型的相同形而上学问题。层蛋糕模型无法解释法律如何产生新的州。同样，束缚模型也没有具体说明法律如何限制世界上发生的事情。似乎抽象定律必须紧紧抓住现实世界，才能告诉物理对象如何表现。法律如何做到这一点仍未得到解答。
我们似乎需要一种形而上学的粘合剂来确保我们世界的稳定行为
对任何形式的自然法则的可能影响都是深远的。夹心蛋糕模型在直觉上似乎是合理的——现在是由过去决定的——但我们发现它要求定律以某种方式影响空间和时间中的物体，而不是它们本身位于空间和时间中。
由于夹层蛋糕模型限制性太强，无法捕捉物理定律的其他公式，如逆因果关系和广义相对论，因此开发了束缚模型。这个模型确实为逆因果关系和广义相对论提供了一个框架，但它与层蛋糕模型存在相同的形而上学问题。另一方面，报纸模式试图引入没有任何形而上学包袱的法律，这似乎是一种很有前途的方法。然而，我们似乎需要一种形而上学的粘合剂来确保我们世界的稳定行为。
鉴于这一切，哪种定律理论最能解释我们世界的规律呢？如果报纸的模型是真的，那么太阳每天升起或水壶中的水在 100°C 下沸腾将是一个持续的巧合，因为对物体的行为方式没有形而上学的限制。因此，与我的许多同事相反，我发现报纸模型在解释稳定的规律性方面相当没有说服力。蛋层蛋糕模型和 stightjacket 模型在这方面表现更好。束缚模型的优点是它足够通用，可以捕捉到不熟悉的自然法则，例如那些描述逆因果关系的法则。但这种美德也伴随着一个缺点：束缚模型是如此普遍，以至于任何自然法则都适用。
自然法则的形而上学有趣之处不在于它们限制了物理可能性，而在于它们如何做到这一点。即使有待商榷，但 layer-cake 模型大致上最能解决这个问题。这与台球配合得很好。在某些情况下，模型无法解释自然法则如何产生未来，例如逆因果关系;但是，与其寻求一个新的总体模型，也许我们最好还是坚持使用分层蛋糕，并为该模型不适合的每种情况开发一个单独的定制账户。
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