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如果人类掌握了一切“物理规律”,我们就能100%预测未来吗?

东方头条 2020-01-03 17:23:04 科技

上一期文章当中了,我们重点谈了“多重宇宙论”的诞生以及支持它的三大理论,这已经让大家匪夷所思了很久,今天我们站在另一个全新的视角和高度来分析物理学的研究的宇宙,你会发现一个不一样的思维模式。

首先我们物理学从最开始的传统牛顿力学,发展到爱因斯坦狭义相对论,再发展到广义相对论,引力波、暗能量、多重宇宙等等百花齐放,这似乎让我们内心隐隐有种感觉:一旦掌握了物理规律,我们就可以知道任何物体在任何时刻的状态。比如当你把一个小球平抛出去,只要我知道小球的初始位置和初速度,那么后面任意时刻小球的位置和状态,对我而言都是100%清楚的了,所以我们得出结论:掌握某个物理规律,我们就能够推演出后面的一切,无需等到后面的事情发生我们才知道真相。

所以拉普拉斯非常自豪的说:如果有一个人能够在某时刻知道宇宙所有物体一切的状态,同时也懂所有自然规律,那么它就可以通过规律推演出后面的一切,“将来”这个状态对于我们而言已经没太大意义了,因为我们可以通过“现在”去100%精准的推演出将来发生的事情,这就是“拉普拉斯决定论”。

此言一出,果然引起了物理学家的一致“点赞”,因为这句话说明我们人类真的是无敌的,只要我们掌握了所有自然规律,也就是所谓终极规律,我们不需要等待将来的到来,就能知道将来发生的一切,这多么爽啊,一切都在我们人类的掌握之中,大自然也只不过是我们人类手中的一颗棋子而已。

如果你内心也赞同“拉布拉斯决定论”,我又要非常遗憾的告诉你这是错的。有人可能会不服:为啥错了,按照现在的物理学发展,比如我平抛小球,根据牛顿的公式我的确可以知道小球后面每一个时刻的每一个状态,而无需等待将来到来,我们可以通过“规律”预知后面发生的一切事情,研究物理规律不就是为了让我们能够通过规律“预知”未来吗?

哈哈,这样分析并无不妥,不过似乎我们忘记了“拉布拉斯决定论”成立有一个逻辑前提哦,那就是在某一时刻我们能够知道所有物体的所有状态,比如平抛小球,你是不是得知道平抛的瞬间小球的位置和初速度,你才能用“规律”去预知小球的将来。你有没有想过万一人类无法同时知道小球的位置和初速度咋办?

有人可能又会疑惑,我去测量小球的位置和初速度不就行了,可是“测量”本身也是有物理含义的哦,你去“测量”就意味着说你会对小球的位置和初速度进行某种“干扰”,比如你去测量小球位置和初速度,不管你测量方法如何,你总是要比如打几个光子撞到“小球”然后返回仪器成像,你才知道小球的位置和初速度对不对(探测位置一般只需一个光子,但是探测速度一般至少要2个光子,这和高速公路判断车是否超速摄像头会拍两张照片是一个道理)。一旦我们要知道小球初始状态信息就必须测量,而测量本身也会干扰到小球初始状态,所以从某种意义上说我们是无法得知小球“真正的初始状态”,我们只能得到小球“测量后的初始状态”。总结一句话:要想得到小球“真正的初始状态”,我们必须测量,但是测量必然干扰初始状态,所以我们无法得到真正的初始状态,我们也就无法用物理规律去精确推演将来发生的事情。

分析到这里,你是否隐隐对“拉布拉斯决定论”开始产生了少许动摇了,不过有人会抬杠,我们测量小球虽然会对小球干扰,但是如果这个干扰非常小,我们得到的“初始状态信息”也与“真实的初始状态信息”相差不大,也可以用于计算推演出将来发生的一切,这样想没错,比如用光子去测量一个铁球初始状态,光子对铁球撞击几乎都铁球没任何影响,我们得到的“初始状态信息”是足够精准的,要不然我们也不可能用牛顿力学去分析物体的运动状态。

可是如果刚刚被撞击的不是铁球呢?如果是一个非常轻的小球呢?有人会问,一个小球再轻能轻过“光子”,连一个“球”的状态都测量不出来了,那么我们还搞个“求”啊?非常遗憾告诉你,还真有非常非常轻的小球,虽然不一定比光子轻,但是已经和光子处于同一个量级了,也就是光子对这种小球的撞击影响已经不能忽略不计了,这个很轻的小球是啥?比如电子。

好了,分析到这里,我们已经不知不觉即将进入微观世界,探寻微观世界里面会发生怎样的故事,再微观世界里你会发现,物体的运行规律和我们的宏观世界可是大大的不一样,微观世界里面,牛顿力学基本歇菜,我们后续会开始讲解量子力学方面的文章,本文算是给量子力学开了一个头。我是头条号《小彭来给您解惑》,如果喜欢我的文章可以关注我,如果对文章有异议可以留言评论。