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爱因斯坦:可知论物理学的最后一位殉葬者

2019-08-28  wenxuefen...

上帝掷骰子吗?

可能有些读者,第一次看见这个问题的时候会感到一头雾水,上帝和掷骰子有什么关系?

大家先别着急,其实这个问题在一百多年前就已经诞生了,不过这并不是一个关于赌博的问题,而是一个关于量子力学引发的可知论物理,甚至还上升到了哲学的高度,上帝掷骰子吗?世界著名物理大师爱因斯坦给出的回答是:我绝不相信老头子(爱因斯坦对上帝的爱称)会掷骰子,而与爱因斯坦同一时期的另一位物理学大师却反驳道:爱因斯坦,请不要去指挥上帝该怎么做!

爱因斯坦:可知论物理学的最后一位殉葬者

现在我们回到最开始的问题上:上帝掷筛子吗?如果仅仅看这个问题的字面意思,那么的确是不好理解,其实这个问题是基于量子力学哥本哈根诠释提出的不确定性,也就是说任何微观粒子在没有被观测前都是无法确定的,微观粒子没有确定的速度,没有确定的位置,我们也无法在没有观察的情况下去预测微观粒子,没有被观测的微观粒子就像概率一般诡异的存在于空间之中,它会严格的按照波函数去演变,它会像幽灵一般充斥着整个空间,直到观测行为来到时,微观粒子的概率状态才会崩塌。

爱因斯坦:可知论物理学的最后一位殉葬者

物理的本质:可知论

可在我们的常规认知中,即使物质没有被观测,它也肯定又一种确定的状态,就像太阳系内的火星一样,即使我们没有使用天文望远镜去观测它,我们也可以通过数据及计算的形式准确的得到火星的位置,科学的魅力也正在于此,使用规律去改变现状,预知未来,但是量子力学哥本哈根诠释却向我们展示了另外一种全新的世界观,在这个全新的量子世界中,没有任何东西是确定的,没有任何事物是可以提前预测的,这里完全被概率所支配,就好像统治世界的上帝正在通过一颗骰子来决策世界的命运一样,所以诞生了这样一个问题:上帝掷骰子吗?

爱因斯坦:可知论物理学的最后一位殉葬者

我们可以在脑海中想象这样一个画面:如果我们像前用力的抛出一个石头,只要我们掌握了石头废除是的初始速度及受力情况,那么我们就可以通过一系列的物理理论及公式准确的计算出石头落地的位置,虽然在这一计算过程中,我们要考虑很多中变量,例如空气摩擦力,有无风险、石头表面的阻力等等,计算的过程会很复杂,但从理论上来说,只要我们获得了所有的数据,然后进行精准的计算,那么即使我们不看石头,我们也可以计算出石头最终位置,这是毋庸置疑的,但如果我们将抛出去的石头换成是一个电子,结果还会是一样的吗?

如果我们提前获得了电子及它所处环境内的所有信息,我们有可能准确的预测出电子的运动轨迹吗?如果根据经典物理学的概念来说,任何物质的运动都是有规律可以遵循的,所以电子的运动也不可能是随机的,但事实上来说,直到如今,我们仍然无法在不观测的情况下,预测单个电子的运动轨迹。

爱因斯坦:可知论物理学的最后一位殉葬者

独立粒子的行为是无法预测的

可能讲到这里,一些读者会质问我:如果我们无法控制电子,那么如今如此精密的电子设备,设计到如此极致的电子元件又是如何诞生的呢?难不成是电子在设备内自己控制自己?

是的,如今的电子设备、电子元件的确要应用电子控制技术,但这些设备上的电子控制技术与我们无法控制单个电子是两个概念,在电子设备、电子元件有无数电子,制造并使用它们实际上控制了电子群,而并非单个电子或者独立电子,因为单个电子的行为是无法预测的,但是我们却可以计算出单个电子运动的概率,随着电子的数量上升,那么单个电子运动的概率会随着基数的上升而渐渐清晰,最后变成一种无现接近于实际的运动轨迹。

爱因斯坦:可知论物理学的最后一位殉葬者

爱因斯坦:物理学可知论的最后一位斗士

爱因斯坦坚定的说:上帝不掷骰子,并不是代表着爱因斯坦不懂概率学,而是爱因斯坦要捍卫物理学的一个底线,那就是可知论,爱因斯坦不原因、也不能相信这个世界的本质是随机的,虽然目前的微观粒子的确是表现出了一种随机性,但是爱因斯坦却认为微观粒子展现出的随机性并不是现象的本质,而是由于目前量子力学理论不完善导致的,还有可能是隐变量在起作用,隐变量就是一种目前还没有发现的变量,

爱因斯坦:可知论物理学的最后一位殉葬者

爱因斯坦为了捍卫可知论的物理学,与哥本哈根学派的玻尔整整进行了30多年的世纪大辩论,爱因斯坦的后半生除了研究大统一场理论之外,几乎全部在研究如何反驳量子力学哥本哈根诠释,但玻尔却以更加紧密的思维与逻辑一次又一次的将爱因斯坦提出的质疑否定,爱因斯坦逝世距今已经60多年了,但是关于量子力学哥本哈根诠释的争论仍然在继续,虽然许多物理学家继承了爱因斯坦的衣钵,继续为可知论物理学做斗争,但是越来越多的证据(贝尔实验、量子纠缠)似乎预示着:上帝好像真的掷骰子,就连霍金都失望的说:上帝不仅仅掷骰子,还将骰子掷到了我们看不见的地方。

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