由我高中阶段的物理知识,我知道,在经典物理中,可以用质点和动量精确的描述它当下的运动。不但如此,如果知道了更多的条件,比如质点的加速度,还可以预言质点在以后任意时刻的位置和动量。
但是,《时间简史》告诉我,在微观物理学中,有一个重要的原理——不确定性原理,我们不能做到像经典物理那样准确预言物体的运动。比如,如果要更准确地确定粒子的位置,那么动量的测量一定会更不准确;对动量也是一样。它指出,我们人类不可能同时准确地知道粒子的位置和动量,因而也不可能用“轨迹”来描述粒子的运动。
这真是极大地颠覆了我的认识。我一直以为,只要条件足够,物质运动的性质我们一定能把握。不能把握,也许是计算能力不足,也许是理论还有缺陷,但这些问题是终究有解决的一天的。而不确定性原理断言,我们不可能做到预言每个粒子的运动。自然界让它们是不确定的。这真是神奇,我并不完全相信。为什么物质世界会有这样的规律呢?自然界不是应该在一个确定法则下运行这样才不会出乱子吗?根据我的日常观察和经验,我非常赞同爱因斯坦的观点,“上帝不会掷骰子”。我认为这个问题已不只是物理科学本身,还应该包含了深刻的哲学思想。
在查阅资料时我发现了一个非常恰当的比喻,来描述这个问题:宇宙究竟是发条装置还是掷骰子的桌子?事情是无缘无故的发生还是总能推得前因?接着,抱着对粒子随机性的问题的好奇,我初步了解了量子理论,感到了量子理论的奇妙。尽管它没有办法预言一个微粒,但却能准确预言一群微粒。它很好地解释了当下我们发现的微粒的运动规律。因为其正确性,量子力学把随机性看作是物理世界的内禀性质,认为非决定性是一种基本原则。
物理学是要在缤纷繁复的大自然中寻找隐藏的简单原理,可如果一件事情会无缘无故地发生,那么不就意味着我们的理性探寻在这里达到了极限了吗?这是件多么可怕的事情,因为它告诉我们对这些随机的事物的探寻是毫无意义的。
那么,自然界发生的事到底是有序的还是随机的呢?我想到了很多方面。蒲公英本来在原地,一阵风将它吹向远方,如果给了足够的风和蒲公英的性质条件,我想我们就可以算出蒲公英会落在哪。那风是怎么产生的呢?这是大气的运动,可能只是气温气压的改变,那这样我们可以继续溯源,但也可能只是一个人扇扇子产生的,而这个人扇扇子完全是突然的想法。如果是扇扇子产生的这一切,那不该是完全随机的一件事产生的偶然结果吗?推想到整个人类,我们都有自己的思想,该不会是遵从上帝的旨意做事,那么,世界上的很多事,都是因为随机而产生的。
美丽的蒲公英
或许说,起因是随机的,但经过是有某种规律控制的,最终,我们看到了结果。而我们可以通过规律来预测结果,不需要管为什么开始。也许自然是随机和规律的统一,它们互相依存,是矛盾的两个方面。我认为一些事的发生真的是不可以预测的。比如人的想法,突然产生,指导它去做某件事情,因此发生了某件事。
我又想到了高中生物所学的孟德尔定律,其中包括孟德尔组合定律。它讲到,在等位基因分离的同时,非同源染色体上的基因表现为自由组合。我看到,自由组合是随机的,但我们把握了是非同源染色体上的基因自由组合,不是完全任意的自由组合。这个规律对我们生产实践非常有很好的指导作用,我们培育新物种也不是毫无方向了。随机并不是完全随机,是有规律可循的。
这样看来,我不必为无法预料、控制一些不确定的开头悲哀,也不需要担心自然科学无法再进行下去。
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