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星球大戰無人機
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知識就是力量,歡迎回到2049。很久沒抽獎了,今天給你來個狠的,正版原裝PROPEL星球大戰限量收藏款四軸無人機,我跟你講,某寶上你也能搜到,但那些都是臭不要臉的仿製貨,我這話兒那是好不容易花大價錢才搞來四個,每個2000多,怎樣區分盜版與正版呢?那就是正版戰機每一個都擁有全球唯一獨立編碼,oh my gog!全球唯一獨立編碼。由於是限量的,所以將來還會升值,真是不知道高到哪裡去了。不管能不能回本,今天我就豁出去了。這款無人機可以設置三個檔位,飛行速度最高可達時速60公裡,如果你是菜鳥,那就從入門級開始練,完全沒問題。另外這個遙控器我看逼格很高,還有《星球大戰》的原聲配樂,讓你有身臨其境之感,哪位老闆能有此幸運呢?說不定就是你。那咱就高一點吧,4塊9毛錢,感謝各位老闆參與,祝您發財,心想事成!好了開始今天的節目。
在20世紀,發生了一場經典的論戰,你肯定也聽說過,這就是愛因斯坦與玻爾的論戰,那麼同為物理學界的大拿,都是頂峰尖尖上的人物,這哥倆到底爭個毛線呢?你或許認為,這種人物的論戰,豈是我們普通人就可以隨隨便便看懂的?但事實上,愛因斯坦與玻爾爭論的,正是一個人類所面對的永恆命題,那就是這個世界到底是確定的還是不可捉摸的?抑或者說,主宰這個世界的,究竟是決定論還是隨機論呢?答案是什麼我覺得這不重要,因為也和很多永恆的命題一樣,這些問題恐怕永遠也不存在唯一正確答案,但我們的無人機確實存在唯一獨立編碼,所以今天,我們不妨就穿越時空,回顧一下在這場永恆論戰中,那些偉大頭腦的超級思考。
首先我們來看什麼是決定論,什麼又是隨機論。這很好理解,決定論認為,你現在坐在電腦前看著我帥氣逼人,看著我這個逼人的臉龐,完全就是命中注定的,從140億年前宇宙大爆炸那一刻開始,就註定此時此刻你要這麼做,即便你現在突然間反悔了,打算合上電腦,這也是註定好的,而當你發現你不忍心合上電腦,還沒有看夠我的臉龐,打算繼續看,這也是決定好的。而隨機論則認為,你現在正在做的完全就是隨機的,這不過是一次偶然事件。
可見,隨機論就是強調宇宙中發生的事情都是偶然的、隨機的,宇宙的未來是不確定的。相反,決定論則強調,現在的一切決定了未來的一切,未來雖然還沒有到來,但一切都已註定,誰也改變不了,未來的結果,不以我們的現在的改變而轉移,因為我們現在的改變,也是由過去的一切所決定好的。
在漫長的古代時期,可以說,決定論處於無可置疑的統治地位,古人們仰觀天象、俯察地理,製作天文曆法,甚至可以預測日食、月食,並利用星象來解釋人生和國家註定的命運,這一切都是基於決定論的信仰。而決定論高峰的到來,則是伴隨著一位天才的橫空出世,你可能已經猜到了,這位天才就是牛頓。
憑藉著牛頓第二定律和萬有引力定律,世界第一次以清晰的面目呈現在世人面前,小至蘋果下落,大到天體運行,無一不在牛頓老人家的掌握之中。而到了19世紀初期,牛頓理論第一次遭到了嚴峻挑戰,這就是人們發現天王星的軌道是不可預測的,完全呈現一種隨機亂動的狀態,看來牛頓的理論就要就此被推翻了。
但是,來自法國的勒維耶與來自英國的亞當斯,這兩位年輕人不信邪,他們堅信決定論,更堅信牛頓理論,他們認為,天王星的運行之所以反常,一定是因為有一個尚未被發現的大星體幹擾了天王星的軌道。靠著這個信念,這哥倆展開了競賽,紛紛根據牛頓理論進行推演,並算出了這個未知星體的軌道,並預言某年某月某日,把望遠鏡對向何處,只要你仔細看,就可以發現這個目前未知的天體。於是,海王星被發現了。
毫無疑問,海王星的發現將決定論推至巔峰。在這一刻,人們感慨的不只是牛頓理論的偉大,更感受到了決定論的偉大力量。在這個巔峰之上,有人要搞大新聞了,法國科學巨匠拉普拉斯由此推出了歷史上最有名的決定論陳述:假如我們通曉了整個自然的法則,就能建立起一個無所不包的宇宙方程式,如果知道宇宙在某一個瞬間初始狀態的完全而精緻的知識,比如所有粒子的位置、質量、速度和方向等等,那麼就足以推斷它在未來任何瞬間的情況。也就是說,拉普拉斯的決定論包含了兩點:首先未來是確定的,其次未來是可以準確預測的。
但是正當拉普拉斯坐上決定論王者的寶座不可一世的時候,一個巨大的打擊出現了,這便是看似簡單的三體問題。三體問題各位老闆肯定不陌生,說的就是尋求三個天體在萬有引力作用下的運動規律。聽起來不難,列個方程就行了,但方程好列,解起來卻萬分困難,就連牛頓也沒有搞出來,所以牛頓就選擇性地忽略這個問題了,畢竟他一天天那是忙得很,既要鍊金子,還要和投機倒把的偽幣製造者作鬥爭。而在牛頓之後,又有無數數學家前僕後繼,結果都是乘興而去,敗興而歸。
如果三體問題的方程真的解不出來,那就意味著科學不能預測未來,這樣一來,拉普拉斯的決定論就塌了半邊天。於是,拉普拉斯決定親自上陣挑戰三體問題,但最終也還是未能如願。
最終搞定三體問題的是法國數學家龐加萊,龐加萊通過嚴格的方式證明:三體問題是無解的。具體來看,龐加萊的結論其實是,三體問題的方程是有解的,但我們不可能獲得它的解析解。也就是說,我們不能用數學的方式將這個解表達出來,而不能表達出來,就意味著我們無法預測未來。
那麼如果我們退而求其次,求方程的近似解會怎麼樣呢?物理學家和數學家認為,只要誤差控制得足夠小,此推算出來的最終結果的誤差,也可以控制在一定範圍之內。但龐加萊又摧毀了人們這一願望,他證明,近似解也不可能追求到,因為三體問題方程對初始值過於敏感,一碰就受不了了。只要初始值略有差異,以此推算出的結果就迥然不同。也就是說,初始值誤差控制得再小,在一步一步地推算時,也會指數式地放大這個誤差。
科學的說法就是:當一個系統進入混沌狀態時,就會產生蝴蝶效應。比如在天氣預報當中,蝴蝶是否震動翅膀,就會對未來的天氣產生翻天覆地的影響,但我們在採集天氣的各種初始值的時候,根本不可能考慮到每一個蝴蝶這樣微小的因子。有道是差之毫厘,謬以千裡。而三體問題便正是這樣一個混沌系統,要用計算機求方程近似解,只要採集的初始值,比如質量、距離等有一丁點兒一丁點兒的誤差,就會導致天壤之別的結果。
就這樣,混沌理論打破了拉普拉斯預測未來的美好願望。但這裡我們必須要注意的是,混沌貌似雜亂無章,讓人們以為系統是隨機的,這其實這是大錯特錯的。事實上,混沌的實質仍然是確定的,它只不過是一個偽隨機現象。也就是說,它推翻了拉普拉斯關於未來是可預測的預言,但卻並沒有推翻未來是決定好的這一預言。
就比如說擲硬幣,硬幣落地的正反面表面上看起來是隨機的,但事實上,它的正反面早已由所有因素所決定,只是這些初始信息太多,我們難以完整採集,所以我們才退而求其次,用概率統計的語言來描繪它,不得已將其視作隨機過程。甚至可以這樣說,我們平時所謂的隨機過程,沒有哪個是真正隨機的。
我們再回到混沌這個話題上,既然三體都是一個混沌系統,那麼宇宙中那麼多的天體,其混沌程度就可想而知了,所以宇宙的未來是無法預測的,但這絕不意味著宇宙的未來是隨機的。因為在混沌系統中,每選定一個初始值,它仍然對應著未來的唯一一個確定結果,只是放到具體的系統中,我們無法確定每一個初始值而已。
所以,混沌理論雖然告訴我們未來是不可預測的,但它並不影響未來的一切是確定的。混沌理論的溫柔一擊,事實上仍然沒有撼動決定論的統治地位,卻反而使其變得更加穩固和神秘了。但一個理論的命運自己不知道,這既要靠自我奮鬥,也要考慮到歷史的進程,也許這是註定好的,也或許這是歷史上上的偶然,但不論怎樣,進入二十世紀,決定論真正的對手出現了。請看下集《決定論與隨機論:來自哥本哈根的詮釋》。