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讀《上帝擲骰子嗎》有感：顛覆世界觀的一本書(shū)
顛覆世界觀的一本書(shū)
——讀《上帝擲骰子嗎》有感
王旭東
如果你和我一樣是一名物理學(xué)的愛(ài)好者，一定會(huì)對(duì)這本《上帝擲骰子嗎》有所耳聞，它在科普類(lèi)書(shū)籍的銷(xiāo)售排名中僅次于《時(shí)間簡(jiǎn)史》，可見(jiàn)其影響之大。而且，這本書(shū)的作者曹天元是一位中國(guó)人，更令人欽佩的是，他出版這本書(shū)的時(shí)候還是一名大學(xué)生。我個(gè)人認(rèn)為霍金同學(xué)的寫(xiě)作技能還是有很大的提升空間的，但這正是曹天元同學(xué)的長(zhǎng)項(xiàng)，他把深?yuàn)W的量子力學(xué)和紛繁復(fù)雜的量子物理歷史寫(xiě)成了一本扣人心弦的武俠劇，可讀性非常好。我第一次拿起這本書(shū)，是一口氣把它讀完的，真的是欲罷不能。
這本書(shū)對(duì)我的影響，除了讓我對(duì)量子物理的發(fā)展歷史有了一個(gè)全面的了解，最重要的是改變了我的世界觀。我曾經(jīng)讀過(guò)愛(ài)德華·多尼克的《機(jī)械宇宙》，并深受牛頓對(duì)這個(gè)宇宙認(rèn)知的影響。牛頓認(rèn)為自然世界并不只是遵循草率的模式，而是依照精確的、正式的、有數(shù)學(xué)規(guī)律的法則在運(yùn)行。雖然它看起來(lái)很隨意，有時(shí)甚至是混亂的，但宇宙其實(shí)是一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜并且運(yùn)行完美的鐘表式機(jī)械裝置。牛頓是萬(wàn)有引力定律的發(fā)現(xiàn)者，他認(rèn)為自己也發(fā)現(xiàn)了依附于神的意志的量的世界，只有按照定量研究這一方式，才能理解上帝造物的目的以及締造世界的運(yùn)行方式，并為人們勾畫(huà)了一個(gè)永恒不變、具有普遍數(shù)學(xué)規(guī)律的機(jī)械宇宙世界。
舉個(gè)栗子：我們把一枚硬幣隨機(jī)的拋出，只要拋硬幣的次數(shù)足夠多，我們就可以按照概率確定硬幣正面朝上的次數(shù)占到50%，但如果讓你精確判斷某一次是正面朝上還是反面朝上，我們就只能蒙了。但按照牛頓的機(jī)械宇宙的觀點(diǎn)，只要我們知道這枚硬幣被拋出的角度、力度、風(fēng)速、地面的硬度等等所有影響因素，我們就可以計(jì)算出最終是硬幣的哪一面朝上。正如拉普拉斯所說(shuō)的：“只要知道了全部初始條件，我就可以計(jì)算出整個(gè)宇宙的未來(lái)�！�
這在哲學(xué)上稱(chēng)為“決定論”。雖然這只是個(gè)思想實(shí)驗(yàn)，按照人類(lèi)目前的科技水平，我們根本無(wú)法知道全部初始條件。但已足夠讓我篤信機(jī)械宇宙的真理。只不過(guò)在情感上，想到我們現(xiàn)在所有的一切，也許在宇宙大爆炸的那一刻起，在普朗克時(shí)間之后，就已經(jīng)注定了，還是有些莫名的悲哀……
直到讀到這本《上帝擲骰子嗎》，我的基于機(jī)械宇宙的“決定論”世界觀被徹底顛覆了，但也讓我對(duì)未來(lái)又有了某種莫名的憧憬。
過(guò)程是這樣的：按照量子力學(xué)的觀點(diǎn)，宇宙從根本上是不可預(yù)測(cè)的，“概率”才是深藏在這個(gè)世界底層的根本性質(zhì)，一切決策都是靠擲骰子來(lái)決定的。
對(duì)于這個(gè)結(jié)論，當(dāng)時(shí)的絕大部分科學(xué)家都表示無(wú)法接受，物理圈的老大愛(ài)因斯坦就表示：我毫無(wú)保留的相信，上帝是不會(huì)擲骰子的！于是當(dāng)時(shí)世界上最聰明的大腦都投入到了量子力學(xué)的辯論中。正方是量子力學(xué)的奠基人波爾，反方是愛(ài)因斯坦，小嘍啰們紛紛站隊(duì)。但直到愛(ài)因斯坦去世，這場(chǎng)曠世大戰(zhàn)也沒(méi)有結(jié)果。按照現(xiàn)在量子論的發(fā)展水平，我們知道是愛(ài)因斯坦錯(cuò)了。而我作為決定論的忠實(shí)擁躉，是被書(shū)中的這個(gè)例子說(shuō)服的：假如你看到一批棕色的馬。如果你是一位色盲患者，馬在你眼中就是另外一種顏色，那么在狗的眼中呢？在蒼蠅的眼中的呢？其實(shí)我們并不知道馬的真正顏色，只能說(shuō)馬在我們的觀察當(dāng)中是什么顏色的，甚至可以說(shuō)，馬根本就沒(méi)有什么“本來(lái)的顏色”。這僅僅是在宏觀世界的比喻，在經(jīng)典物理學(xué)中，我們認(rèn)為有一個(gè)客觀實(shí)在的、不以人的意志為轉(zhuǎn)移的世界，就象馬總會(huì)有一種客觀的顏色。但在量子的微觀世界中，并沒(méi)有絕對(duì)客觀的實(shí)體或外部世界，一切都與測(cè)量行為掛鉤，觀測(cè)對(duì)象和被觀測(cè)對(duì)象融為一體，主客體之間的界限消失了。人們并不知道宇宙的客觀本質(zhì)是什么，只知道我們觀測(cè)到的宇宙是什么樣的，任何事物只有被觀測(cè)的時(shí)候才有意義。而在這樣的世界中，只有隨機(jī)概率，沒(méi)有確定性，一切都是靠擲骰子決定的。
提到量子理論，就不得不提物理學(xué)的神獸“薛定諤的貓”。遺憾的是本書(shū)并為對(duì)這個(gè)問(wèn)題做深入透徹的闡述。我?guī)е荒X袋問(wèn)號(hào)過(guò)了很多年，最近才被查爾斯﹒賽費(fèi)的《解碼宇宙》給解放了。賽費(fèi)在書(shū)中詳細(xì)闡述了香農(nóng)的信息論，并通過(guò)信息論輕松戰(zhàn)勝了“麥克斯韋妖”，干掉了“谷倉(cāng)標(biāo)槍悖論”，最后捎帶手就把“薛定諤的貓”給救了，我簡(jiǎn)單說(shuō)明一下“薛定諤的貓”。這是一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)，是說(shuō)在一個(gè)盒子里有一只貓，還有一瓶毒藥，毒藥上有一個(gè)信息接收裝置，這時(shí)我們向這個(gè)盒子里發(fā)射一個(gè)電子，電子有兩條路可以走，從A路徑通過(guò)什么事情都不會(huì)發(fā)生；從B路徑通過(guò)則觸發(fā)一個(gè)裝置，該裝置會(huì)自動(dòng)釋放出毒藥，小貓立即死去。根據(jù)狀態(tài)疊加效應(yīng)，電子將同時(shí)通過(guò)兩條路徑，因此毒藥既釋放又沒(méi)釋放，小貓既是活的又是死的。一個(gè)宏觀生物怎么會(huì)同時(shí)又死又活呢？而且更離奇的是只要沒(méi)有人打開(kāi)這個(gè)盒子這種疊加狀態(tài)就能夠一直存在，一旦有人打開(kāi)盒子觀察，這只貓就會(huì)立刻選擇其中一種狀態(tài)出現(xiàn)在我們的眼前，要么生要么死，好像殺死貓的就是信息提取行為，致命的關(guān)鍵不是毒藥而成了信息。
賽費(fèi)解釋說(shuō)，解決這個(gè)悖論的關(guān)鍵還是信息。剛才說(shuō)到的疊加狀態(tài)最怕被人看，被測(cè)量，這并不是說(shuō)觀測(cè)這個(gè)動(dòng)作本身改變疊加狀態(tài)，而是觀測(cè)這個(gè)動(dòng)作帶來(lái)了信息的傳遞。當(dāng)一個(gè)原子被觀測(cè)時(shí)，就一定會(huì)有一個(gè)光子或者其他粒子與這個(gè)原子發(fā)生碰撞，這就干擾了原子的疊加狀態(tài)，同時(shí)那個(gè)碰撞他的粒子則獲得了關(guān)于這個(gè)原子的信息，信息從原子身上流到了周?chē)沫h(huán)境，這種信息的流動(dòng)就是疊加狀態(tài)坍塌的原因。
雖然我接受了量子力學(xué)的理論，但心中依舊充滿(mǎn)很多疑惑。正如波爾所說(shuō)：“如果誰(shuí)不為量子理論感到困惑，那他就是沒(méi)有理解量子論。”好吧，無(wú)論量子力學(xué)背后究竟隱藏著怎樣的物理意義和哲學(xué)意義，但通過(guò)這個(gè)理論創(chuàng)造出了計(jì)算機(jī)、手機(jī)、原子彈等造福人類(lèi)抑或毀滅人類(lèi)的現(xiàn)代科技。我權(quán)且相信鄧公的話吧：不管黑貓白貓，抓住耗子就是好貓。
現(xiàn)在，每當(dāng)我想起量子理論，想起這個(gè)理論所闡明的宇宙本質(zhì)的隨機(jī)性，以及隨之坍塌的一切都已注定的機(jī)械宇宙，窗外明媚的陽(yáng)光彷佛也從一個(gè)老學(xué)究變成了一個(gè)翩翩少年，充滿(mǎn)活力的生命孕育著無(wú)限的可能性，這才是我們生而為人所能期待的美好世界�。�
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