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不可致诘

(2010-11-16 14:52:52)

     人类科学发现史上,有些事件意味深长,其中一个是海森堡于1926年发现了不确定性原理(又名“测不准原理”)。我们且听听,20世纪科学大腕霍金是如何为之定义的,“不确定性原理:人们永远不能同时准确知道粒子的位置和速度;对其中一个知道得越精确,则对另一个就知道得越不准确。”【以上楷体文字,引自霍金《时间简史》第四章,下同。】

 

     如果有人对你说“未来是确定的”,根据现状和方程就能够“计算”未来——亲爱的墨滴儿,不管他打着什么旗号,是欧美的科学、还是中国的八卦,你千万不要相信他,这个人不是骗子就是宿命论者。实际上,且不谈预言一个大的复杂的事物,哪怕是预言一粒微尘也是办不到的。

 

     因为,若要“预言一个粒子未来的位置和速度,我们必须准确地测量它现在的位置和速度,显而易见的办法是将光照到这个粒子上,一部分光波被此粒子散射开来,由此指明它的位置。”

 

     正如我们的常识,要想测量得更精确,你的那把“尺子”的刻度必须更精细。“然而,人们不可能将粒子的位置,确定到比光的两个波峰之间距离更小的程度,所以必须用短波长的光来测量粒子的位置。现在,由普朗克的量子假设,人们不能用任意少的光的数量,至少要用一个光量子。这量子会扰动这粒子,并以一种不能预见的方式改变粒子的速度。而且,位置测量得越准确,所需的波长就越短,单独量子的能量就越大,这样粒子的速度就被扰动得越厉害。换言之,你对粒子的位置测量得越准确,你对速度的测量就越不准确,反之亦然。”霍金使用了他所能找到的“最通俗”的语言,讲述了不确定性原理的基本精神。

 

     不确定性原理(或测不准原理),是人类认识活动的一个极限——我们通向“微观宇宙”的极限。有了不确定性原理之后,我们不必再为“物质元素的无限可分”而惆怅,因为只要到了那个极限的“门槛”,那个临界点——普朗克常数(粒子位置的不确定性、乘上粒子质量、再乘以速度的不确定性,不能小于一个确定量——普朗克常数),“更小的微粒”对于人类来说,已经没有意义。

 

      亲爱的墨滴儿,你看,我们只用了这么一点儿时间,就吸收了人类几千年思维成果的精华之一,即以普朗克、海森堡、霍金为代表的处于现代物理科学前沿的智慧,有趣的是,2500年前的老聃,已经用他特有的诗一般的语言,论述过不确定性原理:“视之不见。名曰夷。听之不闻。名曰希。搏之不得。名曰微。此三者不可致诘。故混而为一。

                这个东西看不明      它的名字叫个“夷”

                这个东西听不清      它的名字叫个“希”

                这个东西哪里寻      我们把它叫个“微”

                夷希微,搞不掂      只好说它“一混沌”

 

     一个微粒,至少有三个指标引起人类的关注:位置、速度、质量。可是,它的位置“视之不见”,它的速度“听之不闻”,它质量“搏之不得”,我们只好将它们分别命名为“夷、希、微”,“此三者不可致诘”,也就是说:如果测得准位置,便测不准速度或者质量,反之亦然;“故混而为一。

 

     更为有趣的,就是这个“故混而为一由普朗克量子原理生根发芽,海森堡不确定性原理开枝散叶,薛定谔、狄拉克等名家共创的量子力学有个突出的特征是——因为“不可致诘”,“故混而为一”。

 

    在此理论中,粒子不再有分别被很好定义的、能被同时观测的位置和速度,而代之以位置和速度的结合物的量子态”,即“位置和速度”(也包含质量)混而为一,混而为一种“量子态”,混而为“一组不同的可能发生的结果,并告诉我们每个结果出现的概率……人们可以预言结果为A或B的出现的次数的近似值,但不能对个别测量的特定结果作出预言。”妙哉!“此三者不可致诘。故混而为一。

 

     亲爱的墨滴儿,我俩说了半天“最科学”的科学,终于弄明白了一点道理:小至微粒,大至宇宙,都是西人上帝或我们的鸿钧“掷骰子”的结果——宇宙是受机遇控制的,石头与石头或聚或散都是缘份,何况你和我!

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