由我高中階段的物理知識,我知道,在經典物理中,可以用質點和動量精确的描述它當下的運動。不但如此,如果知道了更多的條件,比如質點的加速度,還可以預言質點在以後任意時刻的位置和動量。
但是,《時間簡史》告訴我,在微觀物理學中,有一個重要的原理——不确定性原理,我們不能做到像經典物理那樣準确預言物體的運動。比如,如果要更準确地确定粒子的位置,那麼動量的測量一定會更不準确;對動量也是一樣。它指出,我們人類不可能同時準确地知道粒子的位置和動量,因而也不可能用“軌迹”來描述粒子的運動。
這真是極大地颠覆了我的認識。我一直以為,隻要條件足夠,物質運動的性質我們一定能把握。不能把握,也許是計算能力不足,也許是理論還有缺陷,但這些問題是終究有解決的一天的。而不确定性原理斷言,我們不可能做到預言每個粒子的運動。自然界讓它們是不确定的。這真是神奇,我并不完全相信。為什麼物質世界會有這樣的規律呢?自然界不是應該在一個确定法則下運行這樣才不會出亂子嗎?根據我的日常觀察和經驗,我非常贊同愛因斯坦的觀點,“上帝不會擲骰子”。我認為這個問題已不隻是物理科學本身,還應該包含了深刻的哲學思想。
在查閱資料時我發現了一個非常恰當的比喻,來描述這個問題:宇宙究竟是發條裝置還是擲骰子的桌子?事情是無緣無故的發生還是總能推得前因?接着,抱着對粒子随機性的問題的好奇,我初步了解了量子理論,感到了量子理論的奇妙。盡管它沒有辦法預言一個微粒,但卻能準确預言一群微粒。它很好地解釋了當下我們發現的微粒的運動規律。因為其正确性,量子力學把随機性看作是物理世界的内禀性質,認為非決定性是一種基本原則。
物理學是要在缤紛繁複的大自然中尋找隐藏的簡單原理,可如果一件事情會無緣無故地發生,那麼不就意味着我們的理性探尋在這裡達到了極限了嗎?這是件多麼可怕的事情,因為它告訴我們對這些随機的事物的探尋是毫無意義的。
那麼,自然界發生的事到底是有序的還是随機的呢?我想到了很多方面。蒲公英本來在原地,一陣風将它吹向遠方,如果給了足夠的風和蒲公英的性質條件,我想我們就可以算出蒲公英會落在哪。那風是怎麼産生的呢?這是大氣的運動,可能隻是氣溫氣壓的改變,那這樣我們可以繼續溯源,但也可能隻是一個人扇扇子産生的,而這個人扇扇子完全是突然的想法。如果是扇扇子産生的這一切,那不該是完全随機的一件事産生的偶然結果嗎?推想到整個人類,我們都有自己的思想,該不會是遵從上帝的旨意做事,那麼,世界上的很多事,都是因為随機而産生的。
美麗的蒲公英
或許說,起因是随機的,但經過是有某種規律控制的,最終,我們看到了結果。而我們可以通過規律來預測結果,不需要管為什麼開始。也許自然是随機和規律的統一,它們互相依存,是矛盾的兩個方面。我認為一些事的發生真的是不可以預測的。比如人的想法,突然産生,指導它去做某件事情,因此發生了某件事。
我又想到了高中生物所學的孟德爾定律,其中包括孟德爾組合定律。它講到,在等位基因分離的同時,非同源染色體上的基因表現為自由組合。我看到,自由組合是随機的,但我們把握了是非同源染色體上的基因自由組合,不是完全任意的自由組合。這個規律對我們生産實踐非常有很好的指導作用,我們培育新物種也不是毫無方向了。随機并不是完全随機,是有規律可循的。
這樣看來,我不必為無法預料、控制一些不确定的開頭悲哀,也不需要擔心自然科學無法再進行下去。
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