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讀《上帝擲骰子嗎》有感：顛覆世界觀的一本書
顛覆世界觀的一本書
——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的愛好者，一定會對這本《上帝擲骰子嗎》有所耳聞，它在科普類書籍的銷售排名中僅次于《時間簡史》，可見其影響之大。而且，這本書的作者曹天元是一位中國人，更令人欽佩的是，他出版這本書的時候還是一名大學生。我個人認為霍金同學的寫作技能還是有很大的提升空間的，但這正是曹天元同學的長項，他把深奧的量子力學和紛繁復雜的量子物理歷史寫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，是一口氣把它讀完的，真的是欲罷不能。
這本書對我的影響，除了讓我對量子物理的發(fā)展歷史有了一個全面的了解，最重要的是改變了我的世界觀。我曾經(jīng)讀過愛德華·多尼克的《機械宇宙》，并深受牛頓對這個宇宙認知的影響。牛頓認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)學規(guī)律的法則在運行。雖然它看起來很隨意，有時甚至是混亂的，但宇宙其實是一個結構復雜并且運行完美的鐘表式機械裝置。牛頓是萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)者，他認為自己也發(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行方式，并為人們勾畫了一個永恒不變、具有普遍數(shù)學規(guī)律的機械宇宙世界。
舉個栗子：我們把一枚硬幣隨機的拋出，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。但按照牛頓的機械宇宙的觀點，只要我們知道這枚硬幣被拋出的角度、力度、風速、地面的硬度等等所有影響因素，我們就可以計算出最終是硬幣的哪一面朝上。正如拉普拉斯所說的：“只要知道了全部初始條件，我就可以計算出整個宇宙的未來。”
這在哲學上稱為“決定論”。雖然這只是個思想實驗，按照人類目前的科技水平，我們根本無法知道全部初始條件。但已足夠讓我篤信機械宇宙的真理。只不過在情感上，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》，我的基于機械宇宙的“決定論”世界觀被徹底顛覆了，但也讓我對未來又有了某種莫名的憧憬。
過程是這樣的：按照量子力學的觀點，宇宙從根本上是不可預測的，“概率”才是深藏在這個世界底層的根本性質，一切決策都是靠擲骰子來決定的。
對于這個結論，當時的絕大部分科學家都表示無法接受，物理圈的老大愛因斯坦就表示：我毫無保留的相信，上帝是不會擲骰子的！于是當時世界上最聰明的大腦都投入到了量子力學的辯論中。正方是量子力學的奠基人波爾，反方是愛因斯坦，小嘍啰們紛紛站隊。但直到愛因斯坦去世，這場曠世大戰(zhàn)也沒有結果。按照現(xiàn)在量子論的發(fā)展水平，我們知道是愛因斯坦錯了。而我作為決定論的忠實擁躉，是被書中的這個例子說服的：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？其實我們并不知道馬的真正顏色，只能說馬在我們的觀察當中是什么顏色的，甚至可以說，馬根本就沒有什么“本來的顏色”。這僅僅是在宏觀世界的比喻，在經(jīng)典物理學中，我們認為有一個客觀實在的、不以人的意志為轉移的世界，就象馬總會有一種客觀的顏色。但在量子的微觀世界中，并沒有絕對客觀的實體或外部世界，一切都與測量行為掛鉤，觀測對象和被觀測對象融為一體，主客體之間的界限消失了。人們并不知道宇宙的客觀本質是什么，只知道我們觀測到的宇宙是什么樣的，任何事物只有被觀測的時候才有意義。而在這樣的世界中，只有隨機概率，沒有確定性，一切都是靠擲骰子決定的。
提到量子理論，就不得不提物理學的神獸“薛定諤的貓”。遺憾的是本書并為對這個問題做深入透徹的闡述。我?guī)е荒X袋問號過了很多年，最近才被查爾斯﹒賽費的《解碼宇宙》給解放了。賽費在書中詳細闡述了香農(nóng)的信息論，并通過信息論輕松戰(zhàn)勝了“麥克斯韋妖”，干掉了“谷倉標槍悖論”，最后捎帶手就把“薛定諤的貓”給救了，我簡單說明一下“薛定諤的貓”。這是一個思想實驗，是說在一個盒子里有一只貓，還有一瓶毒藥，毒藥上有一個信息接收裝置，這時我們向這個盒子里發(fā)射一個電子，電子有兩條路可以走，從A路徑通過什么事情都不會發(fā)生；從B路徑通過則觸發(fā)一個裝置，該裝置會自動釋放出毒藥，小貓立即死去。根據(jù)狀態(tài)疊加效應，電子將同時通過兩條路徑，因此毒藥既釋放又沒釋放，小貓既是活的又是死的。一個宏觀生物怎么會同時又死又活呢？而且更離奇的是只要沒有人打開這個盒子這種疊加狀態(tài)就能夠一直存在，一旦有人打開盒子觀察，這只貓就會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，致命的關鍵不是毒藥而成了信息。
賽費解釋說，解決這個悖論的關鍵還是信息。剛才說到的疊加狀態(tài)最怕被人看，被測量，這并不是說觀測這個動作本身改變疊加狀態(tài)，而是觀測這個動作帶來了信息的傳遞。當一個原子被觀測時，就一定會有一個光子或者其他粒子與這個原子發(fā)生碰撞，這就干擾了原子的疊加狀態(tài)，同時那個碰撞他的粒子則獲得了關于這個原子的信息，信息從原子身上流到了周圍的環(huán)境，這種信息的流動就是疊加狀態(tài)坍塌的原因。
雖然我接受了量子力學的理論，但心中依舊充滿很多疑惑。正如波爾所說：“如果誰不為量子理論感到困惑，那他就是沒有理解量子論。”好吧，無論量子力學背后究竟隱藏著怎樣的物理意義和哲學意義，但通過這個理論創(chuàng)造出了計算機、手機、原子彈等造福人類抑或毀滅人類的現(xiàn)代科技。我權且相信鄧公的話吧：不管黑貓白貓，抓住耗子就是好貓。
現(xiàn)在，每當我想起量子理論，想起這個理論所闡明的宇宙本質的隨機性，以及隨之坍塌的一切都已注定的機械宇宙，窗外明媚的陽光彷佛也從一個老學究變成了一個翩翩少年，充滿活力的生命孕育著無限的可能性，這才是我們生而為人所能期待的美好世界啊！
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