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发表于 2019-5-16 20:56:08
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今天,科学家按照两个基本部分理论——广义相对论和量子力学来描述宇宙。它们是20世纪上半叶伟大的智慧成就。广义相对论是描述引力和宇宙大尺度结构也就是宇宙的宏观世界。量子力学处理极小尺度的情况也即微观世界。然而这两个理论却并不能互相协调,它们并不是全对。当代物理学的主要努力就是寻求一个能够将两者合并在一起的大一统理论——量子引力论。要想获得这个理论,人类还有很长的路要走。
如果你相信宇宙不是任意的,而是遵循某种规律,那么你就必须将这部分理论合并成一套能描述宇宙中任何东西的完整统一理论。在过去,智慧和科学给我们种族存活带来好处。而智慧和科学是否一直给我们带来好处,谁也说不准,科学会给人类带来毁灭也说不定。因为目前的宇宙已经让我们人类感到自身的弱小,也许宇宙的一点动荡或者人类探索宇宙过程中遇到恶意的高文明种族就能导致我们人类种群的灭亡。即使没有这种危机,在物资得到极大满足的未来科学可能不再带来生活的便利,甚至科学会带来无穷无尽的麻烦。然而,自从文明开始,人们不甘心将事物看成互不相关而不可理解。人们渴望了解世界的根本秩序。
量子层面的世界是如此奇妙,每个人在接触到之后,都会为之着迷,量子力学又到底说了什么,也许我可以给大家一个稍微能够看懂的解释。
首先,我们说说量子力学的发现吧。
在量子力学发现之前,大部分科学家都认定,宇宙是完全被决定的,因为只要我们知道宇宙某一刻的状态就能推算下一刻的状态,也就是说宇宙的发展是从诞生之时就决定了的。怎么理解这句话。就好比,一个小球下落,他受到了什么力,运动状态是什么样的,我们知道了某一刻小球的位置,速度,受力就能推算小球下一刻的位置。那么从小球缩小到原子层面,原子也是受各种力,也有它的运动状态,也有它某一刻的位置,那么也就能推算到原子下一刻的位置和运动状态。而宇宙本质也是原子的组合,你知道了所有原子的状态就知道宇宙的状态。根据这条推论,科学家很容易得出宇宙从大爆炸后就一直在沿着设定好的规律发展。宇宙是这样,更何况是人类。因为人类也是宇宙的一部分,那么也能推出一个人的一切发展规律。(有的人可能要问人类有意识,谁也不知道一个人下一步会想什么,但要知道人类的意识也好记忆也好,是化学反应和生物电引起的,本质上也是原子电子等移动的产物。也就是说一个人下一刻会想什么都是在宇宙诞生之初就设定好了)是不是细思极恐?这种宿命论的打破,一直到英国科学家瑞利的计算才有了征兆。他指出,按照理论,一个恒星必须在所有频段同等地发出电磁波(比如恒星在一万赫兹至二万赫兹之间发出的和二万至三万之间发出的同样能量的电磁波),而既然波的频谱是无限的,那么发出的光的能量也就是无限的,这显然是荒谬的。
为了避免这种荒谬,德国科学家普朗克指出,电磁波不能以任意的速率辐射,而是以量子(不要纠结为什么用量子这个词,如果一开始用计子,也许现在就叫计子了)的形式发射,而且每个量子具有确定的能量,波的频率越高,能量越大。这样辐射足够高频率的量子所需要的能量比所得到的还要多,因此辐射高频率的量子就被减少了,恒星辐射能量的速率就变成有限的了。
这是量子理论的由来,但这只是对宿命论的一次小小打击,根本无法动摇宿命论的根基。一直到海森堡提出的不确定性原理提出,才对宿命论有了根本动摇。
这篇写的有点长了,关注我,后续见下篇文章——打破宿命论的不确定性原理。 |
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