人类的身高体重的极限（人类知识的极限）

自然常数到底是什么？值得注意的是，被认为是所有科学中最精确的物理学，并没有一个好的答案。它们是对现实的理性描述所必需的吗？不。基本常数是现代性之神。但只有历史让我们明白，为什么解释它们是理论物理学家的工作。

我无法想象一个包含明确数字的合理的统一理论，造物主的异想天开就可以轻易地做出不同的选择。——爱因斯坦

想象一下在石器时代仰望星空，没有雾霾，没有城市光污染，没有现代文明的所有其他烦恼。毫无疑问，那时候的人类对星星很感兴趣，并试图理解天空中景象的规律。在早期的狩猎采集社会，观察自然现象使人们创造了第一个神话。早在古埃及，天狼星的出现，通常是在尼罗河泛滥之前，就被认为是开始耕种土地的信号。

这就是我们作为人类的反应：一个连续的推理过程发生在我们的头脑中，我们试图理解我们所感知的，将可能有因果关系也可能没有因果关系的事实联系起来。当时，天空中发生的事情似乎非常明显，是由更高的力量统治的，比如太阳神Re。除了强大的神以外，还有谁能在这遥不可及的星球上行驶呢？

后来，古希腊人开始识别这些在星空中游荡的人，称他们为行星，并赋予他们神圣的品质。这些系统的观察只不过是一种早期的科学研究形式。然而，在历史上的任何时期，科学都有其各自的理解限度，除了这些限度之外，还有未知的领域。在古代文化中，有些现象被称为神，因为它们无法被解释。然而，它与现代科学的相似之处是相当明显的。认为主宰行星运动的不仅是个别神灵的奇想，而是深奥的定律，这一假设可以被视为是创立宇宙“统一”理论的早期尝试——这是物理学家至今的梦想。

中世纪天文学

随着时间的推移，人们越来越重视行星的运动，并准确地记录下来。然而，尽管有单一的、全能的上帝的观念，直到中世纪，天文学还是被迫将一系列的特征赋予各个行星。轨道都假定为精确环绕地球的圆，但为了考虑到明显的逆行运动在某些行星上（确实暗示着太阳位于其轨道的中心），还对其轨道进行了其他假设：所谓的旋转轨道。随着观测结果变得越来越精确，上述描述又被证明是不够的，这促使人们提出了其他的假设，如偏心量，这个量表示轨道偏离原来的中心有多远。当然，所有这些假设远远不能令人满意，但由于缺乏更好的解释，天文学家不情愿地接受了这种任意数量的存在——上帝创造的数字超出了人类理解的极限。

• 哥白尼之后的地心说(左)和日心说(右)世界观。地心模型中极其复杂的行星轨道引起了许多研究人员的怀疑。

西蒙·辛格在他的专著《大爆炸》中对本轮经济危机的评论如下：“每一个有缺陷的模型都可以通过这种玩弄数字的方式得以拯救。“然而，我们不应试图忽视这些早期的科学形式——毕竟，当时以地球为中心的世界观决不是愚蠢的，甚至是牵强附会的。观察天空本身就是一项伟大的成就。它必须通过寻找更深层次的理论原因来补充，然而这种探索并不总是与观察进展同步。

直到中世纪，主导天文学的地心说一直被视为一个僵局，因为这个模型没有提供解释，而是沉溺于用任意数字来描述——上帝赋予的参数，似乎是万能的上帝赋予了行星和它们的轨道。

数学开拓新视野

另一方面，不要过分质疑当前知识的局限性，这似乎深深植根于智人的本性：上帝、上帝赋予的数字都很容易被宣布为深不可测的一部分。请注意，过去常常是科学精英们在不知不觉中假定了知识的绝对限度，因为承认一个人的智慧不够是一件让人不舒服的事情。因此，承认托勒密的世界观的优点对于一个正确的科学的历史理解是必要的，尽管当哥白尼革命展开时发生了一个戏剧性的理解飞跃。

哥白尼凭直觉知道，行星轨道的中心是太阳，而不是地球，这一观点立即简化了复杂得令人抓狂的运动图景。根据丹麦天文学家第谷·布拉赫的精确测量，约翰内斯·开普勒最终意识到，围绕太阳的轨道是椭圆形的，而不是圆形的——这一惊人地发现突然间揭示了数学在自然法则中的重要作用。“《自然之书》是用数学语言写成的”，伽利略用他新开发的望远镜为突破日心说做出了贡献。

接着，艾萨克·牛顿用精心构建的数学方法和物理概念体系完成了这一革命，从而在一个高度发达的智力水平上理解了行星运动。灵感来自天体和地球运动的有远见的思想有相同的起源，他可以证明完全遵循开普勒的椭圆轨道的行星——一个人类思想的胜利，当然这也是无与伦比的，标志着近代自然科学的开始。

进步意味着简单

让我们仔细看看这场科学革命的关键因素。人们经常提到的一个小问题是，开普勒椭圆比托勒密体系更精确地描述了轨道。更重要的是，数学在自然规律中的突出作用已经变得很明显，并导致了地球引力和天体引力的统一，这是一种前所未有的洞察力，深刻地满足了人类的理解欲望。对原因的长期探索，大概始于石器时代的原始假设，以一种美丽的方式达到了高潮。然而，在方法上，革命性的突破总是伴随着理论的简化。这就是为什么在牛顿的理论中，需要较少的任意假设和无法解释的参数——实际上，只需要一个，即以他的名字命名的引力常数G。

三百年后，哲学家托马斯·库恩在他的《科学革命的结构》一书中，精彩地展示了令人惊讶的新数据与用来描述它们的日益复杂的模型之间的相互作用。此类模型使用的假设越复杂、越特别，它们就越不稳定，最终会变为更简单的模型，直观上被认为是更好的模型。在旧的地心体系中，无知被几十个看似上帝赐予的数字所掩盖。在革命期间，它们变得过时了，取而代之的是一个单一的参数：引力常数g。可以说，牛顿把许多神或上帝赋予的数字送进了监狱，用“一神论”概念(引力常数)取代了它们——正如我们从历史中所知道的那样，这让真正的神职人员非常不快。从此以后，大主教失去了他们作为人类知识领袖的地位，不得不把它让给那些我们今天称之为科学家的人。

自然常数—知识的瞬间极限

科学史表明，名字并不重要，重要的是系统的功能。今天的科学家是世界的启蒙者，就像中世纪的神学家一样；过去被称为上帝的东西，我们现在称之为自然法则。今天出现在这些定律中的数字被称为自然常数，甚至是基本常数，但在认识论上，它们与上帝赋予的本轮模型的参数几乎没有区别。我们的知识还很有限。

现代物理学利用各种各样的自然常数(在宇宙学中大约有20个，在粒子物理学中更多)来制定它的定律，而这些常数并没有被更深层次的原因所证明。由于我们的科学精英无法解释它们，它们被认为是无法解释的。不用说，这些参数代表的知识水平比许多“行星之神”要高得多，因为它们的数量更少，更不用说从观察中提取它们所需的数学抽象程度了。但是，最终，从上帝到基本常数的转变只是一个渐进的过程。我们相信自然常数，因为它们一直拒绝我们尽一切努力来解释它们：我们既不了解它们的数值，也不知道它们纯粹存在的原因。

然而，这意味着，如果我们想通过理性地描述自然来取得任何进展，我们必须摆脱它们。这不是我在哲学上的心血来潮，而是对科学史唯一始终如一的解释。有历史证据表明，革命性的见解总是伴随着简化，即减少自由参数的数量。

举一个关键的例子：麦克斯韦方程组在1864年得出的一个惊人的结论是，电场和磁场可以在真空中传播，附近没有任何电荷。也许是德国物理学家威廉·韦伯提出了光可以是电磁波这一富有远见的想法，这一大胆的推测在1888年得到了海因里希·赫兹的惊人证实。然而，革命已经包含在简单的公式中

这将自然常数减少了一个。代替三个独立的常数c，ε0和μ0，只剩下两个。很少有突破像这次这样对文明产生如此持久的影响。

理解而不是借口

然而，仍有许多工作要做。许多常数还没有解释。比如那个神秘的数值(h是普朗克常数，c是光速)

与大多数当代物理学家不同的是，我相信自然常数总体上并不代表我们知识的绝对极限，但它标志着我们目前仍然有限的理解。最终，这些自然常数是任意的，无法解释的数字，这让学者们通过宣称无法解释的事物是无法解释的来找到内心的平静。我们应该考虑另一种选择：所谓基本常数的存在只是意味着我们还没有理解自然法则的起源。因此，对自然的理性描述不能容忍基本的常数。神——不管我们叫它什么——在现实中没有位置。

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