时间简史第四章不确定性原理

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昨天读到有关推背图的帖子。帖子作者说相信历史必然性。有兴趣探讨这个对必然性的信念从何而来。下面是霍金文章的一小段摘录。从科学角度来看问题,依我看还是比较靠谱的。当然,你从宗教的角度来believe某书、某物、某传说,那又是另外一回事儿了。


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科学理论,特别是牛顿引力论的成功,使得法国科学家拉普拉斯侯爵在19世纪初论断,宇宙是完全被决定的。他认为存在一组科学定律,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。例如,假定我们知道某一个时刻的太阳和行星的位置和速度,则可用牛顿定律计算出在任何其他时刻的太阳系的状态。这种情形下的宿命论是显而易见的,但拉普拉斯进一步假定存在着某些定律,它们类似地制约其他每一件东西,包括人类的行为。


很多人强烈地抵制这种科学宿命论的教义,他们感到这侵犯了上帝干涉世界的自由。但直到本世纪初,这种观念仍被认为是科学的标准假定。这种信念必须被抛弃的一个最初的征兆,是由英国科学家瑞利勋爵和詹姆斯·金斯爵士所做的计算,他们指出一个热的物体——例如恒星——必须以无限大的速率辐射出能量。按照当时我们所相信的定律,一个热体必须在所有的频段同等地发出电磁波(诸如无线电波、可见光或X射线)。例如,一个热体在1万亿赫兹到2万亿赫兹频率之间发出和在2万亿赫兹到3万亿赫兹频率之间同样能量的波。而既然波的频谱是无限的,这意味着辐射出的总能量必须是无限的。


为了避免这显然荒谬的结果,德国科学家马克斯·普郎克在1900年提出,光波、X射线和其他波不能以任意的速率辐射,而必须以某种称为量子的形式发射。并且,每个量子具有确定的能量,波的频率越高,其能量越大。这样,在足够高的频率下,辐射单独量子所需要的能量比所能得到的还要多。因此,在高频下辐射被减少了,物体丧失能量的速率变成有限的了。


量子假设可以非常好地解释所观测到的热体的发射率,但直到1926年另一个德国科学家威纳·海森堡提出著名的不确定性原理之后,它对宿命论的含义才被意识到。为了预言一个粒子未来的位置和速度,人们必须能准确地测量它现在的位置和速度。显而易见的办法是将光照到这粒子上,一部分光波被此粒子散射开来,由此指明它的位置。然而,人们不可能将粒子的位置确定到比光的两个波峰之间距离更小的程度,所以必须用短波长的光来测量粒子的位置。现在,由普郎克的量子假设,人们不能用任意少的光的数量,至少要用一个光量子。这量子会扰动这粒子,并以一种不能预见的方式改变粒子的速度。而且,位置测量得越准确,所需的波长就越短,单独量子的能量就越大,这样粒子的速度就被扰动得越厉害。换言之,你对粒子的位置测量得越准确,你对速度的测量就越不准确,反之亦然。海森堡指出,粒子位置的不确定性乘上粒子质量再乘以速度的不确定性不能小于一个确定量——普郎克常数。并且,这个极限既不依赖于测量粒子位置和速度的方法,也不依赖于粒子的种类。海森堡不确定性原理是世界的一个基本的不可回避的性质。


不确定性原理对我们世界观有非常深远的影响。甚至到了50多年之后,它还不为许多哲学家所鉴赏,仍然是许多争议的主题。不确定性原理使拉普拉斯科学理论,即一个完全宿命论的宇宙模型的梦想寿终正寝:如果人们甚至不能准确地测量宇宙的现在的态,就肯定不能准确地预言将来的事件了!......

所有跟帖: 

测不准原理是微观级的,不能用来直接解释宏观世界 -狗肉- 给 狗肉 发送悄悄话 狗肉 的博客首页 (269 bytes) () 04/07/2011 postreply 16:54:38

很遗憾地告诉你,你没有看懂这篇帖子。理解力差太远,所以我就不辩论了。 -uptoyou- 给 uptoyou 发送悄悄话 (0 bytes) () 04/07/2011 postreply 16:58:56

还有一种可能:阁下的表达能力"差太远了"。。。 -fu2ny- 给 fu2ny 发送悄悄话 fu2ny 的博客首页 (10 bytes) () 04/07/2011 postreply 17:26:12

他不过引了一段蹩脚的译文而已 -狗肉- 给 狗肉 发送悄悄话 狗肉 的博客首页 (129 bytes) () 04/07/2011 postreply 18:41:48

94 -xixi~~- 给 xixi~~ 发送悄悄话 xixi~~ 的博客首页 (0 bytes) () 04/08/2011 postreply 07:19:48

嗬嗬,真碰上高人了~~~ -狗肉- 给 狗肉 发送悄悄话 狗肉 的博客首页 (0 bytes) () 04/07/2011 postreply 18:35:43

人家"情愿做一个战败死去的自由雅典人",跟你我不是同一类的人:)) -一首歌谣- 给 一首歌谣 发送悄悄话 一首歌谣 的博客首页 (0 bytes) () 04/07/2011 postreply 19:18:14

前提是量子力学是终极理论,绝对正确。即使这样,我们还有概率。 -遛白菜- 给 遛白菜 发送悄悄话 遛白菜 的博客首页 (0 bytes) () 04/07/2011 postreply 18:21:06

这里,量子力学不需要扮演终极理论角色,因为它只是起到证伪的作用。 -uptoyou- 给 uptoyou 发送悄悄话 (0 bytes) () 04/07/2011 postreply 19:11:49

请你给我讲讲证伪是什么意思? -遛白菜- 给 遛白菜 发送悄悄话 遛白菜 的博客首页 (0 bytes) () 04/07/2011 postreply 19:17:21

我也等着他的高论:)) -一首歌谣- 给 一首歌谣 发送悄悄话 一首歌谣 的博客首页 (0 bytes) () 04/07/2011 postreply 19:19:35

咳,你有关亚里士多德《政治学》对后来政治学的影响大作能让我们瞅瞅吗? -一首歌谣- 给 一首歌谣 发送悄悄话 一首歌谣 的博客首页 (0 bytes) () 04/07/2011 postreply 19:13:51

说起历史的必然性, 你不用日历么? 你用测不准原理来看春去秋来么? -一个人的亲密- 给 一个人的亲密 发送悄悄话 一个人的亲密 的博客首页 (0 bytes) () 04/07/2011 postreply 21:35:54

想不到这么多人看不懂霍金的东西,叹! -uptoyou- 给 uptoyou 发送悄悄话 (0 bytes) () 04/07/2011 postreply 22:08:59

同叹,霍同志的书被如此神秘化了,简史变成测不准史,看来科普他没做好啊 -一个人的亲密- 给 一个人的亲密 发送悄悄话 一个人的亲密 的博客首页 (34 bytes) () 04/07/2011 postreply 23:02:23

同学你用错地方了,证明拉普拉斯不对并不说明历史的必然性不存在,只说明拉普拉斯的推理错误 -狗肉- 给 狗肉 发送悄悄话 狗肉 的博客首页 (132 bytes) () 04/07/2011 postreply 23:15:51

科学教作为宗教的一种有它自己的一套符号体系,本来就自说自话,翻译后就更云里雾里了。。。~~~ -阿方- 给 阿方 发送悄悄话 阿方 的博客首页 (0 bytes) () 04/07/2011 postreply 23:29:20

科学教~~~ 这个说法,是洒家原创的吧。算是俺给方班长送了贺礼了哈,随便用 :) -有人夸我是唐僧!- 给 有人夸我是唐僧! 发送悄悄话 有人夸我是唐僧! 的博客首页 (0 bytes) () 04/08/2011 postreply 06:12:05

你韩国人啊到处注册发明权。。。哈哈~~~~~~~~~ -阿方- 给 阿方 发送悄悄话 阿方 的博客首页 (44 bytes) () 04/08/2011 postreply 07:38:43

你这小没良心的咋还骂人嗫。。。哼!哼!~~~~~~~~~ -有人夸我是唐僧!- 给 有人夸我是唐僧! 发送悄悄话 有人夸我是唐僧! 的博客首页 (126 bytes) () 04/08/2011 postreply 09:27:33

顶~~~ -waatuu- 给 waatuu 发送悄悄话 waatuu 的博客首页 (0 bytes) () 04/08/2011 postreply 08:11:23

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