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发信人: eos (白杨), 信区: Science
标  题: 骰子掷上帝吗?---传统观点
发信站: 紫 丁 香 (Sat Sep 26 11:40:44 1998), 转信

【 以下文字转载自 eos 的信箱 】
【 原文由 Wang 所发表 】
发信人: leizhou (道), 信区: Physics 
标  题: 骰子掷上帝吗?---传统观点
发信站: 空间科学BBS站 (Sat Apr 26 23:48:39 1997) 
 
    牛顿的智慧遗产是钟表宇宙观，运动在宇宙创生那一瞬间发 
动，从此以后，宇宙像一台加足了油的机器按指定的轨道运转。这 
是一幅完全决定性的世界图景——未给各种偶然性留有任何余 
地，宇宙的未来完全由它的过去决定。正如大数学家、天文学家皮 
埃尔—西蒙·德·拉普拉斯(Pierre—Simon de Laplace)于1812 
年在他的《概率的解析理论》(Analytic Theory of Probabilities)一 
书中指出的那样： 
 
    假如有一位智者在任一给定时刻都能洞见所有支配 
    自然界的力和组成自然界的存在物之问的相互位置，假 
    如这一智者的智慧巨大到足以对自然界的所有数据进行 
    分析，他就能将宇宙最大的天体和最小的原子的运动统 
    统纳入单一的公式之中。对这样的智者来说，没有什么是 
    不能确定的，未来同过去一样都历历在目。 
 
    世界的未来是完全可以预言的，这个相同的世界观隐含在道 
格拉斯·亚当斯(Douglas Adams)1979年发表的科幻小说《免费 
搭车游银河》(The Hitchhiker's Guide to the Galaxy)中给人印象 
最深的一个情节背后。在这个情节中，哲学家马基克西斯(Majik 
thise)和弗鲁方德(Vroomfondel)命令超级计算机“沉思机”计算 
“生命、宇宙和万物这个超乎寻常问题”的答案。对此书着迷的读者 
们可能还会想起，经过了500万年，这台计算机的回答是“42”，两 
位哲学家由此认识到，尽管这个答案清楚又精确，但有些答非所 
问。与此类似，拉普拉斯世界观中的错误不是隐含在他那宇宙原则 
上是可预言的回答之中，这是牛顿运动定律特定数学特征的精确 
陈述，而是隐含在他对那个事实的解释之中，这一解释则是基于对 
提出这个错误问题的一个严重的误解。通过提一个更恰当的问题， 
数学家和物理学家们如今逐渐认识到决定论和可预言性并不同。 
 
    在日常生活中，我们常常遇到不可胜数的事例说明拉普拉斯 
决定论是一个很不恰当的模型。我们成千上万次安全地下楼梯，不 
料有一天却扭伤了脚跟甚至骨折；我们去看网球比赛，比赛却被一 
场不期而至的暴风雨中断了；我们就赛马中偏爱的马打赌，结果就 
在它领先于其他马6匹马身长度时跌倒在最后一道栅栏处。这个 
宇宙不太像上帝在其中掷骰子的宇宙，正如爱因斯坦坚决拒绝相 
信的那样，它似乎更像一个骰子掷上帝的宇宙。 
 
    我们的世界是像拉普拉斯声称的那样是决定性的，还是像它 
常常表现出来的那样是受偶然性支配的? 假如拉普拉斯的确正确， 
那为什么我们有那么多的经验表明他错了呢? 数学最激动人心的 
新领域之一非线性动力学——俗称混沌理论(chaos theory)— 
声称对这个问题有许多答案。无论如何，它对我们思考秩序和无秩 
序、定律与机遇、可预言性与无规性的方式肯定正在带来一场革 
命。 
 
    按照现代物理学理论，大自然在其最小的空间和时间尺度上 
被机遇所支配。例如，放射性原子(如铀)在任一给定时刻衰变与 
否，纯粹出于偶然。在将要衰变的铀原子与将不衰变的铀原子之间 
根本不存在任何物理差别。没有差别，绝对没有。 
 
    至少存在两个讨论这些问题的框架：量子力学和经典力学。本 
章大部分内容将围绕经典力学来展开，但我们不妨暂时先来考虑 
量子力学框架。正是这种量子不确定性观点促使爱因斯坦作出那 
个著名的表述。爱因斯坦在给他的同事马克斯·玻恩(Max Born) 
的信中写道：“你信仰掷骰子的上帝，我却信仰完备的定律和秩 
序。”我认为，关于量子不确定性的正统物理学观点有某种明显靠 
不住的东西。我并不认为我的观点是孤立的，因为越来越多的物理 
学家正开始怀疑爱因斯坦是否一贯正确，怀疑传统量子力学是否 
缺少某种东西——或许是其数值反映一个原子何时衰变的“隐变 
量”(在这我得赶紧补充一句，这不是传统观点)。在那些物理学家 
中最有名的要数普林斯顿大学的戴维·玻姆(David Bohm)，他对 
量子力学作出的修正是完全确定性的，而且与过去已被用来支持 
量子不确定性传统观点的所有迷惑人的现象完全一致。玻姆的思 
想也有自身的问题，特别是一种“远距作用”的概念，它与量子不确 
定性一样令人不安。 
 
    然而，即使量子力学关于最小尺度上的不确定性是正确的，在 
空间和时间的宏观尺度上，宇宙却服从确定性的定律。这造成一个 
名为反常(decoherence)的效应，它使得足够大的量子系统几乎丧 
失其一切不确定性，表现出极像牛顿系统的行为。实际上，就大多 
数人类尺度而言，这使经典力学故态复萌。马、天气和爱因斯坦著 
名的骰子由于量子力学而并不是不可预言的。相反，它们在牛顿模 
型内竟然不可预言。当涉及到马  具有自身的“隐变量”(如它们 
早餐吃何种干草)这样的活的生物时，这或许不那么令人惊奇。但 
它对那些已对天气作了大量的计算机模拟、以期预言几个月后的 
天气状况的气象学家来说，肯定非常惊奇。说到骰子，即使人类错 
把骰子当作代表机遇的较好的象征之一，确实让人惊奇。骰子不过 
是一个立方体，一个滚动着的立方体应当与一颗运行着的行星同 
样可预言。因为两者毕竟都服从同样一些力学运动定律。骰子和 
行星虽然形状不同，但都是规则的数学形状。 
 
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※ 来源: 空间科学BBS站 [ bbs.sepc.ac.cn ] 
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