一,如果我知道了宇宙中所有粒子的运动状态,我是不是可以预知未来?
我是戴森,热爱分享科普与汽车知识的科普人。
这个问题很有意思,但可不是新鲜事,因为这就是当年拉普拉斯所主张的机械决定论…… 可惜的是,他大错特错了,预测将来所有的事情从来都是不可能的!
两层原因分别说:
01 世界本质上是不连续的,也不能准确测量这背后就是海森堡著名的“不确定性”原理,一对共轭的物理量是不可能同时被测准的,比如你对一个粒子的位置测得越准,那对它的动量就测得越糟糕!它们之间满足△x*△p_x = i*h_bar,同样的关系也存在于能量与时间两个物理量。所以,这个前提就不成立,你不可能完整且精确的描述的一个微观粒子的运动状态。
而最让人绝望的是,这个特性,竟然和你用什么仪器无关,是大自然与生俱来的禁忌!
02 即使你突破了上面的禁忌,还有混沌等着你!即便是我们抛开大自然在最底层上设置的禁区,自然界还有一个更加一般和普遍的规则,让本来的确定性也会变得极不确定,这就是混沌。混沌可以在一个完全确定的系统中产生,进入混沌状态之后,系统的输出极其敏感的取决于输入的初始条件,初始条件极其微小的变化,被系统放大和搅乱,从而无法对输出做准确预测,只能做出概率预测,最典型的就是你熟知的大气系统中的“蝴蝶效应”。
混沌可以在耗散系统中产生,也可以在保守系统中(我们日常生活中常见的系统)产生,也就是说,它是自然界很普遍的一种性质,比如下图,就是一个典型的保守系统中产生的混沌现象,这个双节摆的端点运动轨迹完全不可预测,但这真的只是一个双节摆在仅有重力作用下的运动哦!
所以结论:死了这条心吧,自然界厌恶确定性
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其实这就叫决定论,又叫拉普拉斯信条,18、19世纪曾经风靡一时,统治了整个科学界,包括爱因斯坦都是其拥趸,以致至死都在批评量子力学,他和玻尔关于量子力学的著名论战推动了量子力学的发展,因而被载入了是史册。
决定论认为,一切结果都是由之前的某种原因导致的,或者可以根据前提条件来预测未来的结果。决定论在牛顿力学推算出天体运行轨道之后,迅速占领了所有科学家的头脑,以至于大家认为,宇宙中某一时刻所有粒子的状态都是确定的,它如何运动,向哪个方向运动都是注定的,因而如果我们知道某一时刻宇宙中所有粒子的状态,我们就可推知宇宙以前发生了什么,以后会发生些什么。一切都已注定,我们要做的,就是眼睁睁看着宇宙中所有事物按照既定轨迹发展而已。
然而量子力学横空出世,从薛定谔的猫盒子里杀了出来,把决定论打得丢盔弃甲溃不成军。量子力学不确定性原理认为,我们不可能同时知道粒子的准确位置或动量,粒子的位置测量得越准确,其动量就越不准确,相反动量越准确,粒子的位置就越不确定。进而推导出一个令人匪夷所思的结论,粒子在平时是处于不确定的叠加态的,同一时刻粒子既可以在这里,又可以在那里,只有在我们对它进行观测的时候,才会随机选择一个位置坍缩下来。人的意志在这里产生了决定性的影响,决定论被量子力学彻底抛弃,宇宙不再像钟表一样有序运行可预测,人类的意识甚至可能导致无穷的平行宇宙。
量子力学反直觉的论述似乎违背我们的常识性认知,但经由一百多年的发展,量子力学已成为许多物理学理论和科学,包括原子物理学、核物理学和粒子物理学以及其它相关学科的基础。迄今为止,量子力学经历了科学史上最严格的验证,还没有找到任何一例推翻量子力学的实验数据。量子力学与相对论一起,已成为现代物理学的两大基本支柱。
拉普拉斯认为是可以的,一直到爱因斯坦,都这么认为,这就是所谓古典或者经典物理学。别看相对论那么难懂,它仍然是古典的、决定论的。
量子力学打破了这个幻象,所以爱因斯坦至死都不能接受,他和波尔的争论本质上并不只是相对论和量子力学的分岐(一位伟大的物理学家,当然能坦然接受自己的错误),他们的分岐在于:世界到底是确定的还是概率的?
即所谓:上帝掷色子吗?
总结:以上内容就是 cba手游 提供的如果我知道了宇宙中所有粒子的运动状态,我是不是可以预知未来?详细介绍,大家可以参考一下。