故事從一張合影開始,堪稱是人類曆史上最偉大的合影。
這張合影是1927年拍攝的,是第五屆索維爾會議出席人員的合影,彙集了當時世界上最偉大的科學家。
會議上演了兩大派别的辯論,代表人物分别是愛因斯坦和波爾。愛因斯坦認為“世界是可認知的”,也就是實在論。而波爾認為“世界是不确定的,是不可認知的,隻能用概率去描述”。在辯論當中,愛因斯坦提出:上帝不會擲骰子,來反駁波爾的不确定性。
可能故事開始得有點突然,下面從頭來慢慢回顧一下。
日常生活經驗告訴我們,世界确實是可以認知的,可以描述的,是确定的。比如說,一輛小汽車在你身邊疾馳而過,利用相關的物理法則,考慮汽車的速度,方向,還有摩擦力,大氣阻力等等因素,我們可以确定小汽車在某一時刻的位置。
正是這種确定性,天文學家才能準确預知日食月食的發生,才能根據目前已知的大自然法則,預測未來可能會發生的事情。
不過有很多事情我們是很難預測的,比如說的中獎結果,擲骰子等,你不可能預測到中獎号碼,這些事件都是随機的。
但事實上,和擲骰子并不是真正意義上的随機行為。
還拿搖獎舉例子,在搖獎的過程中,如果你能夠掌控球每時每刻的運動情況,包括受力點,摩擦力,空氣阻力,甚至溫度濕度等,你的确可以準确預測會搖出什麼号碼。
還有天氣預報,之所以不可能完全準确,是因為每個空氣分子的運動很難準确預測,太複雜了,但不管多麼複雜,理論上我們隻要預測每個空氣分子的運動情況,就可以讓天氣預報完全準确。
搖獎和擲骰子的随機并不是真正的随機,理論上仍是可以預測的。這就是愛因斯坦提出的“決定論”,通俗來講,就是萬物的運行是有規律可循的。
所以愛因斯坦對于微觀粒子的運動行為,也認為是有規律可循的,之所以我們感覺微觀粒子的運動是随機的,是因為我們并沒有真正發現并掌握它們的運動規律,由于知識的匮乏或者技術的落後等原因,才造成了“微觀粒子的行為是随機的”這種假象。
但是按照波爾關于微觀世界“不确定性”的描述,微觀粒子的運動是真正随機的事件,這種随機是量子世界的内在固有屬性,與我們觀測與否,如何觀測都沒有關系,與我們的知識多少也沒有關系。也就是說,無論我們的科技多麼發達,都不可能預測到微觀粒子的運行行為,隻能用概率去描述。
同時,“哥本哈根學派”的另外一個主要代表人物海森堡提出了用于描述量子世界的不确定性原理:
這個原理表明,我們永遠無法同時獲取微觀粒子的準确位置和速度(動量),位置的不确定性與速度的不确定性乘積必須不小于一個常數h/4π。
事實上,不僅僅是速度和位置有這種關系,時間和能量同樣有這種關系,時間的不确定性與能量的不确定性乘積也必須不小于h/4π。這也意味着,隻要時間足夠短,任何事情都可以發生,因為能量是不确定的。說白了,任何可能發生的事情都會發生,隻不過是幾率問題。
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