五次科學(xué)革命 在許多科幻作品和小說當(dāng)中,常常會出現(xiàn)這樣一幕:某一位科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了真理,因為覺得人生仿佛失去了意義而選擇自我了斷。而在著名的科幻小說《三體》當(dāng)中,還出現(xiàn)了科學(xué)家因為被外星人限制了基礎(chǔ)科學(xué)而絕望最終自殺。 對于許多科學(xué)家而言,科學(xué)理論有時甚至意味著自身的世界觀。因此,每當(dāng)有新的理論沖擊著科學(xué)家們的世界觀時,一些科學(xué)家會選擇回?fù)簦行┛茖W(xué)家則會非常絕望。在科學(xué)史上,至少有5次顛覆科學(xué)家世界觀的科學(xué)革命。第一次是哥白尼革命,從哥白尼開始到牛頓幾近結(jié)束,統(tǒng)治西方學(xué)術(shù)圈2000多年的地心說宣告破產(chǎn); 第二次是牛頓通過牛頓力學(xué)和萬有引力定律統(tǒng)一了天上和地上的物理學(xué),這次革命奠定的科學(xué)的研究方法,從此以數(shù)學(xué)、實驗和邏輯推演的研究方法成為了主流,一直延續(xù)至今。除了牛頓之外,還有麥克斯韋和愛因斯坦,他們都不同程度地顛覆了他們所在時代的科學(xué)家的三觀。就拿愛因斯坦來說,他在曾經(jīng)多次公開講他的相對論,結(jié)果當(dāng)時大多的科學(xué)家都聽不懂。 以上的4次變革雖然大大顛覆了科學(xué)家的三觀,但和量子力學(xué)的顛覆相比,還稍顯遜色。量子力學(xué)與其說顛覆人的三觀,不如說它讓許多人感到絕望,甚至讓一些人感到人生毫無意義。以至于量子力學(xué)的一些奠基人都無法接受這個理論,甚至站到量子力學(xué)的對立面去,這其中就包括大名鼎鼎的愛因斯坦、薛定諤等著名物理家。那為什么量子力學(xué)會讓人感到絕望呢?如果量子力學(xué)理論是對的,是不是就意味著人生毫無意義? 量子力學(xué) 如今我們都知道,普朗克在1900年提出“量子假說”被視為量子力學(xué)的開端。量子力學(xué)實際上是由幾代科學(xué)家共同完成的。第一代科學(xué)家的代表就有普朗克、愛因斯坦;第二代就有波爾、波恩、索末菲;第三代則有海森堡、薛定諤、狄拉克、泡利等人。 很多人可能會納悶:量子力學(xué)到底是研究什么的? 這個事情其實可以追述到古希臘時代,當(dāng)時的古希臘哲學(xué)蓬勃發(fā)展。哲學(xué)家們認(rèn)為要了解這個世界可以從哪個路徑出發(fā): 研究萬物的本源 研究萬物之所以為萬物的規(guī)律 在第一條路徑上,就有一位哲學(xué)家叫做德謨克利特,他基于他師父的理論發(fā)展出了著名的原子論。他認(rèn)為萬物的本源是原子和虛空。這里的“原子”指的是構(gòu)成萬物的最小組成單位,是哲學(xué)概念,和我們?nèi)缃竦摹霸印笔莾纱a事。 這條路徑的研究也為后來的科學(xué)家找到了一條探索真理的方法,那就是因為萬物最小的構(gòu)成單位。量子力學(xué)實際上就是在研究微觀世界的科學(xué)理論,尺度大概是在10^(-15)m以下。在這個尺度下,牛頓力學(xué)用到這個尺度上的誤差會變得十分巨大,以至于不再能夠和現(xiàn)實擬合。因此,我們就需要新理論,量子力學(xué)也就是在這樣的情景下誕生的。 隨著科學(xué)家們的研究,他們就發(fā)現(xiàn)微觀世界和我們所處的宏觀低速世界是非常不同的。舉個例子,我們都知道原子是由原子核和電子構(gòu)成的。但是電子在原子核是如何運動呢? 科學(xué)家設(shè)想過很多種可能性,比如:類似于太陽系中行星的運動方式,繞著原子核轉(zhuǎn)??墒沁@樣的假設(shè)和觀測結(jié)果是不匹配的。 后來,科學(xué)家發(fā)現(xiàn),電子在原子核外是呈現(xiàn)概率云的形式,我們只知道某一時刻電子出現(xiàn)在某個位置上的概率是多少,我們無法同時測得電子的位置和動量。更詭異的是,按照量子力學(xué)的理論,電子應(yīng)該是同時出現(xiàn)在原子核外的多個位置,只有當(dāng)它被觀測時,才會確定在某個位置。 這和人類對于所處世界的認(rèn)識是完全不一樣的,這也是量子力學(xué)顛覆三觀的地方。這個理論似乎在告訴我們這個世界是不可預(yù)測的,是隨機(jī)的。這是愛因斯坦、薛定諤等人不能夠接受的,愛因斯坦在和波爾論戰(zhàn)時說道:上帝不會擲骰子。 而薛定諤則是提出著名的“薛定諤的貓”來為難量子力學(xué)的支持者。隨著后來科學(xué)研究的進(jìn)一步深入,我們會發(fā)現(xiàn),量子力學(xué)承受住了考驗,它應(yīng)該是正確的。但這是不是意味著我們要為此而感到絕望呢? 我個人認(rèn)為大可不必,因為量子力學(xué)是描述微觀世界的,而我們所處的是宏觀世界。量子力學(xué)的“隨機(jī)性”在宏觀世界存在的概率極其低,宏觀世界還是具備確定性的。因此,無論量子力學(xué)如何發(fā)展,對絕大多數(shù)人而言影響甚微。
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