哥白尼原則

哥白尼原則（The Copernican principle），是物理學和哲學的一條基本法則，它的定義：沒有一個觀測者有特別的位置。

這條基本法則是以文藝復興時代提出“日心說”的波蘭天文學家尼古拉·哥白尼（Nicolas Copernic）來命名的。

基本介紹

• 中文名：哥白尼原則
• 外文名：The Copernican principle
• 表達式：沒有一個觀測者有特別的位置
• 提出者：伊曼努爾·康德
• 提出時間：18世紀
• 套用學科：物理
• 適用領域範圍：物理

概述

哥白尼原則（The Copernican principle），是物理學和哲學的一條基本法則，它的定義：沒有一個觀測者有特別的位置。

這條基本法則是以文藝復興時代提出“日心說”的波蘭天文學家尼古拉·哥白尼（Nicolas Copernic）來命名的。

產生髮展

歐洲文藝復興時期，尼古拉·哥白尼相信我們地球上的人類所處的位置並不特殊，並不是宇宙的中心，他能進一步觀察和研究，最終提出“日心說”，推翻傳統的“地心說”。

18世紀，德國古典哲學家伊曼努爾·康德用“哥白尼迴轉輪”來闡述他的《當代認識論》中的思想方法的效應。他把知識主題的外在情況和品質歸咎於人的所有概念和經驗主義的經驗中心，並且克服了理性主義— 經驗主義的僵局。

實際運用

將哥白尼原則套用在宇宙論上，也就是認為宇宙在大尺度下是均質和各向同性的。這個原則不僅僅是一種哲學上的聲明，也是一種重大的認知：從均質和各向同性的觀點看，在統計上產生大規模的偏差是不可能的；這也就是承認在觀測上的發現，可以經由各種不同的觀測加以印證。

在實際上，天文學家在超星系團、星系纖維和空洞的尺度上觀測時，仍有不同的結構，但考慮到更大，在2億秒差距的尺度時，宇宙基本上是均質的。

但是，當這是真實的，則宇宙在大尺度的時間上不是均質和各向同性的，因為它是從條件極端不同下的大爆炸演化過來的，並且將繼續往極端不同的情況發展下去，特別在暗能量的影響不斷提升下，明顯的朝向大冰凍或是大割裂發展。

在非宇宙論時間尺度下的時間內宇宙是均質的，但是在基本粒子互動作用的時間尺度內不是各向同性的。在大尺度下非各向同性的時間產生出最基本的近代物理的懸案。

美國伊利諾斯州費米國家加速器實驗室的Albert Stebbins表示這個原則是這樣一個宇宙學假定的必然推論：宇宙中沒有特殊的部分，各處都是一致的。

哥白尼原則也被一些人當作人類可以征服宇宙的哲學基礎。

哥白尼原則的線上套用工具

事件

數百年以來，事實已經證明，哥白尼原則是科學史上最著名和最成功的假想之一。

20世紀末期，美國科學家、普林斯頓大學的教授高特（J. Richard Gott）根據哥白尼原則，發現了一種非常有趣的、基於機率學的科學預測方法，用它可以預測世間任何事物的存在時間。

1969年，高特在參觀柏林圍牆的時候，曾對他的朋友艾倫（曾任美國天文學會主席）說：“我估計這座牆最多還能存在24年。我現在並不清楚它為什麼會倒塌。我只是預測它的壽命超不過24年。當然，我也有可能是錯的。”在當時，世界上沒有人會相信高特的這個預測。可是，在高特作出預測後的20年，即1989年，柏林圍牆被推倒了。

解釋

現在讓我們來看看，高特是如何運用哥白尼原則來預測柏林圍牆的存在時間的。

根據哥白尼原則，我們在觀察一個事物時所處的位置並不特殊，高特認為：“他在1969年來參觀柏林圍牆”這件事沒有什麼特殊性，換句話說，他是在柏林圍牆存在期內的任意一時間點上進行的觀察。

接下來的推理最為重要。既然高特1969年對柏林圍牆所做的觀察是在柏林圍牆存在期內的任意一時間點上進行的觀察，那么：有50%的可能，高特是在柏林圍牆存在期的中間的50%部分觀察到它，而不是在柏林圍牆能被看見的前面的那個25%，也不是在最後的那個25%。如果高特處在這個時間段的開始，則未來時間是過去時間的(50+25)÷25=3倍；如果高特處在這個時間段的末尾，則未來時間是過去時間的25÷(25+50)=1/3。也就是說，未來時間最少不小於過去時間的1/3，最大不大於過去時間的3倍。1969年的時候，柏林圍牆已經存在了8年，高特推論：柏林圍牆至少還可以存在2年8個月（即8年÷3），最多還可以存在24年（即8年×3）。

注意，以上這個預測的可信度是50%，對錯機率各半。

高特很有運氣，1989年的時候，柏林圍牆真的倒了，否則他後來也許不會想到繼續運用哥白尼原則來推測其它事物。

這種預測方法不同於以往的方法，它是科學的、以機率形式出現的、毫無瑕疵的。它之所以這么有效，就是因為哥白尼原則：我們在觀察一個事物時所處的位置並不特殊。

運用

運用哥白尼原則，你還會發現，已經持續了很長時間的事物，很有可能持續更長的時間，反之亦然。這點與我們的常識是吻合的。

譬如：哥白尼原則告訴我們，不要登上鐵達尼號，因為那是它的首航，按照95%的置信度，至少要等它航行了39次後，才能保證它的下次航行（也就是你要做的這次航行）是不會出問題的！

再如：第一次聽到某人在你耳邊說“我會永遠愛你”時一定要狠下心來不要相信他，按照95%的置信度，至少要等他說過39次“我會永遠愛你”後，你才能肯定確保這輩子至少還能再聽到他說一次這樣感人的話，否則（即少於39次），你聽到的每一次“我會永遠愛你”都有很大可能成為你從他嘴裡聽到的最後一句。

在實踐預測中，當你對被預測的事物一無所知、無從下手的時候最適合運用哥白尼原則來預測。只要不出現以下情況，均可放心大膽地套用哥白尼原則去預測。

1）你自己的主觀行動能影響被預測事物。譬如，你不能去預測自己何時會有子嗣，因為你可以隨時讓妻子懷孕。

2）你能找到更好的因果預測方法（因果預測指根據因果關係進行的邏輯預測）。譬如，如果你是一個上市公司的會計，你明明知道自己的公司弄需作假將被揭露，還在用哥白尼原則去預測自己公司的股票還能漲多久，你就太傻了。

3）你很意外地發現自己所處的觀測位置很特殊（按照哥白尼原則，這種情況出現的機會很小很小，否則，哥白尼原則本身就沒有意義了）。譬如，你不能在朋友婚禮上預測其婚姻還能持續多長時間，因為你所處的觀測位置是婚禮，婚禮是婚姻的起點，一個很特殊的位置。

理論實踐

講了這么多理論，現在讓我們來實踐預測一下。高特自己曾就很多事物進行過預測，包括紐約百老匯的歌舞劇、英國工黨的執政、還有長城、微軟等等。高特偏好使用95%的置信水平。

在現實中，在80%準確度的條件下，在特殊觀測位置之外，某件事物未來存在時間最少不小於過去存在時間的1/9，最大不大於過去存在時間的9倍。