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我们为什么无法预测未来?逝去的永远不再,时间只是伤痛的蜿蜒

 徐德文科学频道 2020-11-10

——精彩文章回顾——
在时间的维度上,人类只是半维生物,我们不能像在空间的三个维度上一样自由,停留,驻足,欣赏风景,聆听大自然的声音。
错过了路上的某个美景,我们还可以原路退回,细细品味。
但在时间的维度上,错过便是错过,永无可能退回,甚至连驻足欣赏都无有可能。
比如你坐在一列火车上,火车在一个小站上下旅客,就在火车启动,即将驶出车站的时候,站台上刚下火车的一位美丽少女让你怦然心动。
你想下车却已不能,你想掏出相机,留下美好瞬间,火车却已鸣响汽笛,强行将你带离,徒留美好回忆,让你惆怅让你痛。
你想要是能预知未来就好了,你就可以提前下车去找她,甚至在火车上就和她相见甚欢,成就一段美好姻缘。
可时间永不会让你如愿,它不但不让你远眺未来,还只让你记住过去,甜蜜而忧伤,无奈又怅惘,甚至就是现时,它也让你难以把握,稍一疏忽,机会就从你身边溜走。
所以人们总想知道世界以后会怎样发展,自己的人生命运究竟会发生怎样的改变,于是便催生了卜筮、占星、算命等号称能洞察未来的预言大师。
换作火车站那个场景,如果你能事先得到一个预言,告诉你将在车站上遇到一位改变你人生的美丽少女,也许你就会在小站下车,找到她,然后:
二人手携手,慢移流浪的脚步,告别伊甸,踏上他们孤寂的路途……
而不会:
悄悄的我走了,正如我悄悄的来,我挥一挥衣袖,不带走一片云彩……
你当然没带走那片云彩,你带走的只是自己的惆怅和心痛。
你一定感到非常绝望,逝去的永远不再,时间只是伤痛的蜿蜒!


这时法国天文学家拉普拉斯出现了,他告诉我们:宇宙是完全被决定的,一定存在一组科学定律,只要我们完全知道宇宙在某一时刻的状态,我们便能依此预言宇宙中将会发生的任一事件,甚至包括人的行为。
比如,我们通过太阳和行星的位置和速度,可以计算出任何其他时刻,包括已经过去时刻的太阳系的状态,通过测量近地小行星的轨迹,可以预测它们是否会撞上地球,并在将来的某一天,采取可能的应对措施。
你一定欢呼雀跃了,至少有办法让你不会再错过下一个小站了,你甚至可以通过自己和少女在小站轨迹的交会,计算出你寤寐求之的少女现在的状况,从而找到她,执子之手,与子偕老。
但是,太阳系和小行星属于质量巨大的物体,遵循万有引力定律,可以计算出它们的轨道,而我们要预测宇宙甚至人类在过去或将来任意时刻的行为,必须知道在某一时刻宇宙中所有粒子,包括你自己身体里每一个夸克和电子的位置和速度。
这是一项巨大浩瀚的工程,但是从理论上至少有这个可能。
道格拉斯·亚当斯在他的科幻小说《银河系漫游指南》里设计了这样一台超级计算机,它的名字叫深思。
一台能在一毫秒内数清楚一颗恒星所有原子数量的电脑——“十亿巨型脑”,在它眼里只是一把算盘;
一台能计算出一场持续5个星期的沙尘暴中每一颗沙尘运行轨迹的电脑——“Google星际思想者”,在它眼里也只是一台袖珍计算机;
它甚至能轻松搞定宇宙大爆炸那一刻所有原子的确定矢量。
但它依然无法计算出关于生命、宇宙及一切的终极答案的问题,而不得不设计了一台连它自己都望尘莫及顶礼膜拜的电脑,有机生命本身都成为这台电脑的程序的一部分,这台电脑的名字就叫——地球。
不管怎样,虽然我们现在做不到,甚至永远也做不到,但是在理论上我们似乎可以保有这份幻想:宇宙及人类的一切行为都可以预测,只要我们知道某一时刻宇宙中所有粒子的位置和速度,它们下一步如何运动就是确定的。
霍金从棺材里爬起来,给了我们当头一棒:亲,快醒醒,别做梦了!
霍金曾经证明,人类无法预测未来。虽然他的证明一波三折,而且充满复杂的方程和莫名其妙的科学术语,笔者简单梳理了一下,应该还是能够看个大概的:
首先,在微观尺度上,海森堡不确定性原理告诉我们,我们不可能确切地知道粒子在某一时刻的确定状态,即不可能同时准确知道粒子在某一时刻的位置和速度,我们测得粒子的速度越准确,其位置就越不确定,而位置越准确,速度就越不确定,所以我们无法预测宇宙如何发展。
不过薛定谔方程马上就跳出来找茬了:我们虽然无法确切知道粒子的位置和速度,但粒子具有波粒二象性,通过波函数,我们还是可以知道粒子在某一时刻位置和速度的综合值。
霍金说,好吧,我服了你们人类,姑且认为你们还保有一半预测能力吧。
但人是生活在宇宙中的,宇宙中的任何细微变化都会影响到未来,就像蝴蝶效应一样,蝴蝶在北京扇动一下翅膀,就可能在纽约引发一场龙卷风。
根据质能守恒定律,宇宙中的能量和质量是恒定的,所以我们得确保宇宙不会失去一颗粒子,才能保证预测的准确性。
但是宇宙中时刻都会有物质落入黑洞消失,我们又没有办法通过霍金辐射知道那些物质信息的波函数,所以另一半能做出确定预言的能力也没有了。
海森堡不确定性原理和薛定谔方程都是量子力学的基础,我们现代的很多科学技术都和它们息息相关,如晶体管和集成电路,现代化学和生物学等等,至少目前来看它们是实验验证过的有效理论。
所以霍金得出结论,人类想要预言未来,连理论上的希望都没有!
如果有科学家说他可以根据拉普拉斯决定论来精准预言宇宙的行为,那他和算命占星的一样,只能是胡扯!
不过在十八、十九世纪,由于牛顿发现万有引力定律,拉普拉斯决定论可是一遍欣欣向荣的景象,它完全统治了整个科学界。
那时人们普遍认为,一切都是由因果关系联系起来的,世界上一切运动都是由确定的规律决定的;
知道了原因以后就一定能知道结果,现在发生的一切都是由过去所决定的。
甚至连爱因斯坦也说:你信仰投骰子的上帝,我却信仰完备的定律和秩序。
当然,随着知识的累积和认识的深入,人类现在已经信心爆棚,科学家们极其厌恶宇宙不可知的思想,现在又在从弦理论上想办法取出被黑洞吞噬的物质,用薛定谔方程去计算将来的波函数,从理论上占有人类决定宇宙演化的权利。
至于结果如何,我们拭目以待吧。

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