愛因斯坦和楊振寧:都懷疑過世界有造物主,難道真有人在安排一切

2023年06月30日19:10:04 科學 1308

愛因斯坦和楊振寧:都懷疑過世界有造物主,難道真有人在安排一切 - 天天要聞

太陽早晨在東方升起,又在傍晚在西方落下。地球公轉一圈大約是365天,自轉一圈大約是一天。宇宙中的一切彷彿都是安排好的。如果真有這麼一雙幕後黑手,那麼「它」是誰?

愛因斯坦和楊振林教授早一天提出自己的猜想。

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上帝到底會不會擲骰子?

愛因斯坦曾說:「無論如何,我都確信,上帝不會擲骰子。」注意這句話的上帝並不是真的在說那個造物主,而是表明愛因斯坦堅信宇宙是經典物理式的,像鐘錶那樣機械地嘀嗒運轉,每個瞬間都決定著下個瞬間。這表明愛因斯坦對量子力學的概率解釋持懷疑態度。

在傳統的牛頓力學中,物體的運動可以通過精確的方程式來描述,使得我們能夠準確地預測物體的位置和速度。然而,量子力學的出現打破了這種確定性的觀念。根據量子力學,微觀粒子(如電子、光子等)的行為表現出概率性質。例如,無法準確預測一個粒子在某一時刻具體的位置或動量,只能給出發現它在不同位置上的概率。這種不確定性被稱為海森堡不確定性原理。

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愛因斯坦對這種概率性的描繪感到不滿。他希望找到一種更深層次的理論,可以解釋量子力學背後的隱藏規律,以及統一相對論和量子力學,從而恢復確定性。他試圖尋求一種被稱為「隱變數理論」的物理學模型,認為存在一些未知的變數,決定著粒子的行為,使其看起來是確定性的。也就是說,愛因斯坦相信宇宙的一切早就註定好了,而且完全可以被預測,只是人類並沒有找到那個非關鍵的變數。於是愛因斯坦說:上帝不會擲骰子,以此來表現他對這種論點的支持。

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多年以來,這句話話已經成了他反對量子力學及其隨機性的標誌。因為量子力學是把隨機性看作是物理世界的內稟性質。

舉個例子:著名的思想實驗薛定諤的貓,就展示了量子力學的隨機性。在這個思想實驗中,假設有一隻箱子里關著一隻貓和一個放射性物質的樣本。根據量子力學的原理,放射性物質會處於一個不確定的狀態,同時分解和不分解的可能性都存在,而直到觀察者打開箱子並進行測量,才會確定放射性物質的狀態。

根據薛定諤的解釋,當放射性物質處於疊加態時,貓也將處於類似的疊加態,即既存活又死亡的疊加狀態這意味著在未經測量之前,貓的狀態是未確定的。只有當觀察者打開箱子並測量放射性物質的狀態時,貓的狀態才會坍縮為確定的狀態,要麼是活著,要麼是死亡。

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隨著時間的推移,實驗證據支持了量子力學的概率解釋,並沒有證明存在愛因斯坦所說的隱變數理論。看樣子,上帝看起來也會擲骰子了?

深入發掘文獻資料以後,我們看到事實與一般敘述截然不同。前文說到,有人認為愛因斯坦否定量子力學,顯然是對這位大科學家的誤解——因為愛因斯坦關於非決定論的思考遠比大多數人認為的更激進,也更細緻入微。理應如此,因為就是愛因斯坦發現了量子力學中的非決定論。他不能接受的是:非決定論是大自然的基本原則。

這個非決定論從各個方面都暗示著:物理現實存在一個更加深刻的層次,也就是說宇宙背後存在著一雙操控一切的手,而這正是量子理論所不能解釋的。愛因斯坦關注的一些科學問題,時至今日仍未解決。麻省理工學院的宇宙學家安德魯·弗里德曼(Andrew S. Friedman)曾擔心地說「如果非決定性是一種基本原則,這將意味著科學的終結。」如此看來,似乎科幻小說《三體》中那句:物理學不存在了。在現在仍然具備一些現實意義。

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天才們的共識

愛因斯坦在這方面的堅持並非孤軍作戰,楊振寧教授與他也有同樣的看法。

楊振寧教授早在上世紀中期就曾獲得諾貝爾物理學獎。在現代,只要說到物理學,就繞不開楊振寧。甚至有人說他是20世紀中繼愛因斯坦和費米之後,第三位具有全面的知識和才能的「物理學全才」。他與愛因斯坦一樣,都堅信自然界的基本定律應該是簡潔、優美且統一的。他們追求找到一種既能解釋微觀世界、又能適用於宏觀世界的普遍理論。也就是說,楊振林也在尋找那隻操控宇宙的手。兩個人雖隔著時空,卻仍然在一些方面達成共識。

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那麼宇宙中究竟是什麼在操控這一切?其實答案早就公布了。那就是目前已知的物理規則理論。比如經典物理學、量子力學、相對論等等,都是這隻「手」的一部分。

牛頓的萬有引力理論,為我們了解宇宙提供了有力的依據。他成功地解釋了行星衛星和其他天體之間的相對運動行星繞太陽旋轉,衛星圍繞行星運動,都受到太陽或行星的引力束縛。牛頓的引力理論成功地解釋了行星和衛星的軌道運動,並預測了它們的位置和速度。

根據該理論,恆星星系和其他天體之間的相互作用是通過引力來實現的。引力促使宇宙中的物質聚集形成更大的結構,如星系團和超星系團。通過研究引力的作用,科學家能夠推斷宇宙的起源、發展和結構。,換言之,它讓我們看到了這隻手,並推論出更多的信息。

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宇宙的行成

現今廣為流傳的宇宙大爆炸理論,更讓我們看到了背後那隻手的可能。根據這一理論,宇宙在約138億年前經歷了一次巨大的爆炸,從而開始了其演化過程。宇宙最初是一個高度集中、高溫、高密度的狀態,被稱為「奇點」。在奇點之前,我們對宇宙的起源了解有限,因為我們目前還沒有一種能夠準確描述奇點之前發生的事情的科學理論。隨著時間的推移,奇點經歷了一次巨大的爆炸,隨後宇宙開始以極高的速度膨脹,這被稱為宇宙的暴漲時期。隨著時間的推移,宇宙的膨脹逐漸放緩並冷卻下來。這使得物質逐漸形成,星系、恆星和行星等結構也隨之產生。

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上世紀60年代,阿諾·彭齊亞斯(Arno Penzias)和羅伯特·威爾遜(Robert W.Wilson)在新澤西貝爾實驗室進行了一項實驗,使用了一個用於通信衛星的大型微波天線。然而,他們在對天空進行觀測時,發現了一個持續的微弱噪音,無論他們朝向哪個方向,這種噪音都存在。最初,彭齊亞斯和威爾遜認為這個噪音是來自地面或設備的干擾。然而,經過仔細排除了各種可能的干擾源後,他們意識到這個噪音實際上是來自宇宙,是宇宙中所有方向上均勻分布的微弱輻射。這個輻射的特徵與宇宙大爆炸理論的預測非常吻合,被認為是宇宙大爆炸後殘留下來的餘熱輻射,即宇宙微波背景輻射。彭齊亞斯和威爾遜的發現對宇宙學產生了重大影響,並為宇宙大爆炸理論提供了有力的支持。他們因此獲得了1978年諾貝爾物理學獎。現在我們可以說,已經掌握了部分「這隻手」的知識。

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根據宇宙大爆炸理論,我們可以預測未來。如今宇宙的膨脹正在加速進行,如果這種趨勢持續下去,那麼在未來,物質結構(如星系、恆星等)之間的距離將不斷增大,最終可能導致宇宙的孤島化。隨著時間的推移,星系會繼續形成、演化和相互作用。新的恆星將誕生,而現有的恆星將經歷演化、耗盡燃料並逐漸消失。長期來看,星系可能會逐漸融合或與其他系統碰撞,形成更大規模的結構。同時黑洞也將繼續形成,並可能相互合併成更大的黑洞。黑洞的融合釋放出巨大的能量,對宇宙的演化產生重要影響。

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隨著時間繼續推移,宇宙將進一步冷卻。恆星燃料的耗盡和星際物質的稀薄化可能導致宇宙變得寒冷和黑暗。最終,宇宙可能會趨向於熱寂,即所有可用的能量逐漸耗盡,導致宇宙中沒有可利用的能源供應

當然這個假設都是基於當前的理論和觀測數據。實際上宇宙中還有很多未知的因素,那隻看不見的手很大,我們現在觀測到也最多也就冰山一角。因此,我們需要學習和研究,不斷更新對宇宙的認識,以期有一天能真正洞悉宇宙運行一切規則,不再有這種被操控的感覺。

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