世界從不確定走入確定,又從確定邁入不確定,上帝擲不擲骰子?

2021-01-15 科學信仰孫晨

本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。

在科學誕生之前,世界對於人類而言完全是不確定的。

人類不知道何時會發生火山地震,人類不知道雨雪為什麼會降臨於世,人類也不知道旱澇災害為何會交替出現,更不明白旱災為什麼總是與蝗災相伴。而對於太陽和月亮的交替出現,人類更是一頭霧水,可以說,這個世界上所發生的一切自然現象,人類就那樣看著,人類對這一切無比熟悉卻又是一無所知。

在這個世界上有很多足以讓人恐懼和害怕的事情,而所有恐懼的根源就是兩個字:未知,也可以稱之為不確定性。這個世界上所發生的一切對於人類而言都是未知的,一切都是不確定的,所以人類恐懼而無助,這個時候就需要去尋求安全感,而確定性可以帶來安全感,於是人類開始塑造確定性,神仙鬼怪就此誕生。

有了信仰,世界變得確定多了。

我們知道日月的更迭是神鬼的操縱,自然的災難是上天的降罪。很可惜,這一切不過是自欺欺人,世界的不確定性仍然會使有識之士們心懷恐懼,直到人類踏上了科學之路。牛頓的出現和經典力學的誕生為這個世界指明了新的方向,無論是日月的更迭,還是日常的衣食住行,一切都可以用物理量來進行定義。

利用萬有引力定律,我們能夠準確預測那些神秘莫測的天體運動,我們通過速度和加速度的計算可以得出準確的物體運行規律,特別是牛頓三大定律的出現,更是為經典力學奠定了堅實的基礎。科學出現了,而我們也知道科學就是世間萬物的運行規律,掌握這種規律,我們就可以掌控世界,此時,世界在我們的眼中變為了確定的。

遺憾的是好景不長,科學高速發展,很快便將我們帶離了那個充滿了確定性的世界。

牛頓力學所描述的世界可以說是宏觀低速環境下的一種特例,並非宇宙的本質規律,當我們嘗試使用經典力學去處理高速運動的問題時,錯漏便出現了。在這樣的情況下,另一位偉大的科學家出現了,他就是愛因斯坦。

愛因斯坦通過相對論將人類從牛頓的時代帶入了愛因斯坦的世界,愛因斯坦的時空觀與牛頓截然不同,但二人有一點卻是出奇的相似,他們都認為世界是確定的,雖然牛頓力學和愛因斯坦的相對論都不足以描述整個宇宙的所有規律,但愛因斯坦相信,在這個世界上一定存在著一個大一統理論,而這個理論就是終極理論,是萬事萬物的運行規律。

愛因斯坦始終相信上帝不擲骰子。

愛因斯坦的這句話很容易被人誤解,愛因斯坦並不是企圖向世人說明上帝的存在,他心目中的上帝就是他所信奉的真理,而這個受愛因斯坦所信奉的絕對真理就是:世界是確定的。愛因斯坦的一生都沒有改變這種想法,愛因斯坦的想法也符合大多數人對於世界的預期,但事實上愛因斯坦可能錯了,至少現在看來似乎是如此。

這一切還要從海森堡的測不準原理說起,核外電子包含兩個信息,位置和動量,海森堡認為沒有辦法可以同時觀測到電子的位置與動量信息,如果我們測準了電子的位置,那麼動量則無法測準,如果測準了動量,則無法確定電子的位置,海森堡的測不準原理具有怎樣的意義呢?

如果世界是確定的,那麼只要知道世界上每一個粒子初始狀態和運行規則,那麼就能夠預測世間的一切運動。

但實際情況是,對於一個電子的動量和位置都無法同時測準,就不要說知曉每一個粒子的初始狀態了。而且量子的運動具有明顯的隨機性,即使擁有充足的信息也無法預測它們接下來所處的位置。量子力學向我們證明了微觀世界的不確定性,而宏觀世界是由微觀世界組成的,如果微觀世界是不確定的,那麼宏觀世界就也是不確定的。

比如一個人的一個微小舉動可能會在未來的某一時間導致地球另一側發生一起重大的事件,而對於這個人的微小舉動和未來發生的大事件,我們卻無法對它們的因果關係進行線性描述。即使看到了這一切,可愛因斯坦自始至終仍然堅信上帝不擲骰子。

相關焦點

  • 上帝不擲骰子,愛因斯坦的這句話是什麼意思?世界是不是確定的?
    這個世界上所發生的一切對於人類而言都是未知的,一切都是不確定的,所以人類恐懼而無助,這個時候就需要去尋求安全感,而確定性可以帶來安全感,於是人類開始塑造確定性,神仙鬼怪就此誕生。科學出現了,而我們也知道科學就是世間萬物的運行規律,掌握這種規律,我們就可以掌控世界,此時,世界在我們的眼中變為了確定的。
  • 上帝擲不擲骰子?
    「上帝不擲骰子」「量子力學是很酷炫。可內心的聲音告訴我,它並非真實之物。這理論說了一大堆,但並沒有真的帶領我們更加接近『老頭兒』(上帝)的秘密。無論如何,我都確信,上帝不擲骰子。」(Quantum mechanics is certainly imposing.
  • 上帝到底擲不擲骰子?
    而就在十年後的1915年至1916年間,愛因斯坦發表的《廣義相對論》則從理論上證明了經典物理學在高速(接近光速)宏觀物體上的不適用。它闡述了引力場,引力波,時空彎曲,黑洞等令人耳目一新的物理現象。新事物的出現總以讓人不適應的姿態出現,但經典力學與相對論終能以合作式的相互補充,而且兩者具有可用物理知識解釋論定的相同特點,人們也就慢慢就釋然了。事物的出現總會孕育令人不可思議的兩面性。就在《廣義相對論》發表期間,又一新的陣營或者說領域出現了,那便是「量子力學」。
  • 原來宇宙是不確定的?
    拿破崙問到:在你的理論中,上帝在哪兒呢?拉普拉斯平靜的回答:陛下,我的理論不需要上帝這個假設。這毫無疑問是科學史上榮耀光輝的時刻,上帝在物理學中沒有位置,萬事萬物都按照物理學的定律運行,它是沒有分岔路的劇本,就像你出手投籃,那這個球最終是命中還是偏出,結果早在你出手時就決定了。
  • 人生如天氣,確定與不確定,測不準原理
    在量子力學中,不確定性指測量物理量的不確定性,由於在一定條件下,一些力學量只能處在它的本徵態上,所表現出來的值是分立的,因此在不同的時間測量,就有可能得到不同的值,就會出現不確定值,也就是說,當你測量它時,可能得到這個值,可能得到那個值,得到的值是不確定的。只有在這個力學量的本徵態上測量它,才能得到確切的值。
  • 不確定度系列1:測量不確定度的誕生
    在久遠歷史(我還沒出生)的誤差表示中,或者不嚴謹的儀器說明書中,說誤差為±1℃,其實這裡不是誤差的定義,表達的是最大允許誤差。體溫計測得值為36℃,說明書表明誤差為±1℃,如果體溫計未經校準,那實際的體溫在35℃~37℃範圍內,是多少無法確定。
  • 《上帝擲骰子嗎?》讀書筆記下
    「停止爭論吧,上帝真的擲骰子!隨機性是世界的基石,當電子出現在這裡時,它是一個隨機的過程,並不需要有誰給它加上難以忍受的條條框框。全世界的粒子和波現在都得到了解放,從牛頓和麥克斯韋寫好的劇本中掙扎出來,大口地呼吸自由空氣。」甚至有人認為量子理論可以解決計算機的意識問題。「計算機在複雜到了一定程度之後便可以實際擁有意識,持這種看法的人通常被稱為「強人工智慧派」。
  • 世界是確定還是隨機?如何巧妙用數學調查傳染病?
    聚焦新型冠狀病毒實時疫情入口 出品:新浪科技《科學大家》、高山大學主講嘉賓:夏志宏 高山大學教務長、校董,數學家、天文學家,美國西北大學終身教授一、上帝玩擲骰子嗎科學界經常會有這樣的討論:世界是確定的還是隨機的?愛因斯坦曾說過「上帝不跟宇宙玩擲骰子」。這句話是針對一些不太直觀的量子力學理論的質疑。量子力學的基本思想與我們的直觀感覺是完全不一樣的,它認為在亞原子世界中所有的東西都是隨機的,而且是真正的隨機。有兩個最著名的例子:「海森堡的測不準原理」和「薛丁格的貓」。
  • 不確定度系列3:測量不確定度在測量結果中的表達
    測量結果應包含測量不確定度,比如校準結果示值誤差需要報告示值誤差的不確定度,檢測結果臨界值的合格判定需要給出不確定度,而不確定度如何表達呢?01—有效位數測量不確定度本來就是一個不確定的量,如果給出太多的位數或者小數位是沒有意義的。不確定度的取位主要考慮修約誤差限在不確定度中的佔比。
  • 如何處理我們的不確定感?
    由於疫情,我們原本確定好的、規劃好的事情,被突然打亂,掌控感在喪失,不確定感在增加。這種不確定感很容易促使我們產生各種負面情緒,焦慮、無力、恐慌……進而導致我們的行動力喪失。那麼,當不確定感來襲時,我們該怎麼辦呢? 1. 釐清界限,控制能控制的。放下對不確定事件的掌控,控制你能控制的事情。疫情何時能夠結束?
  • 測量的不確定度概念
    2、什麼是測量不確定度?1)測量不確定度是對任何測量的結果存有懷疑。2)測量不確定度的表述:由於對任何測量總是存在懷疑的餘量,所以我們需要回答「餘量有多大?」和「懷疑有多差?」3)如何給不確定度定量?需要有兩個數:1)餘量(或稱區間)的寬度;2)置信概率,說明我們對真值在該餘量範圍內有多大把握。
  • 測量不確定度的概念
    2、什麼是測量不確定度?• 1)測量不確定度是對任何測量的結果存有懷疑。• 2)測量不確定度的表述:由於對任何測量總是存在懷疑的餘量,所以我們需要回答「餘量有多大?」和「懷疑有多差?」任何我們不知/不確定的誤差是不確定度的來源3、為什麼測量不確定度是重要的?• 1)做質量好的測量 & 並要了解結果。• 2)但還有更重要因素:1.
  • 再看連翹:不確定的疫情與確定的行情
    四、連翹後期看點  1、不確定的疫情,確定的行情  排除目前疫情局部反彈需求影響,就單連翹基本面看,可供貨源量不豐,隨著貨源繼續消化,行情將會繼續上行。  同時,疫情的不確定也會給商家許多遐想,一旦有強勁需求,跳躍式上漲皆有可能。  2、2021年「倒春寒」還會再來嗎?
  • 測量不確定度的來源
    ,主要講解了測量不確定度的定義、表示、在符合性判斷中的應用、構成和分類五個方面的基礎知識,相信讀者對測量不確定度有了初步的認識,現簡要總結如下: 1.測量不確定度作用:主要用於對測量結果可信程度的定量表示; 2. 測量不確定度表示:主要有兩個參數,一個用於表示大小、一個用於表示能相信的概率; 3. 測量不確定度主要分為:標準不確定度和擴展不確定度; 4.
  • 愛因斯坦錯了——我們的世界裡上帝不擲骰子!
    1927年比利時索菲爾科學大會上,當愛因斯坦面臨著神秘的量子世界裡喊出:上帝不擲骰子!世界是有秩序的。然而,事實證明他錯了。我們活著的世界是無法測量的!一、神一般存在的愛因斯坦愛因斯坦的成就有多麼偉大。有位科學家的著名的戲謔之言:自然和自然規律隱匿在黑暗之中。上帝說:『『讓牛頓出生吧!"
  • 上帝到底會不會擲骰子?愛因斯坦VS波爾、海森堡,誰對誰錯呢?
    上帝到底擲or不擲骰子兩大頂尖學科的大神對決兩大學科研究的方向既有相同的,也有不同的,相同的都是研究這個世界的本質,不同的他們都走了兩個大極端,相對論研究「大的、快的」東西,而量子力學研究的是「小」的東西。按照道理他們不應該有衝突,但是在世界本質上他們學科代表大神卻對此有不同的見解,他們討論的是「上帝擲or不擲骰子」。
  • 宏觀宇宙是確定的,微觀宇宙又是隨機的,宇宙的本質究竟是什麼?
    隨著科學的發展,人類對於世界的本質充滿困惑。尤其是量子力學的發現,使得困惑就沒有離開科學家們的大腦。量子力學是一個有趣的又特別燒腦的東西,更為諷刺的是科學家們認為最為精確的物理學本質居然是隨機的。為什麼說物理學本質是最為精確的又是最為隨機的呢?
  • 測量不確定度基礎知識
    測量不確定度作用:確定測量結果可被信賴的程度,即測量結果的質量。不確定度越小,所述結果與被測量的真值愈接近,質量越高,水平越高,其使用價值越高;不確定度越大,測量結果的質量越低,水平越低,其使用價值也越低。
  • 測量不確定度與誤差分析
    很久以來,人們一直使用誤差理論對測量結果進行修正,隨著科學技術的發展和測量技術的提高,已有越來越多的計量學者認識到使用不確定度評定測量質量更為準確,測量不確定度評定成為檢測和校準實驗室必不可少的工作之一。本文結合筆者的理解談談二者之間的關係。   首先應該明確,測量結果是一個區域,測量的目的是為了確定被測量的量值。
  • 測量不確定度誤差的區別
    然而很多人由於概念不清,很容易將二者混淆或誤用,本文結合學習《測量不確定度評定與表示》的體會,著重談談二者之間的不同之處。首先要明確的是測量不確定度與誤差二者之間概念上的差異。  測量不確定度表徵被測量的真值所處量值範圍的評定。它按某一置信概率給出真值可能落入的區間。它可以是標準差或其倍數,或是說明了置信水準的區間的半寬。