宅在家里的幾天里，除了關(guān)心每天的疫情信息，做家務(wù)之外，就是看看書了?？磿嘁膊幻鈸?dān)心，疫情還有多久能解除防控？這次控制住之后，以后是不是還會(huì)卷土重來？疫情的發(fā)生是必然的還是隨機(jī)的？
搜索了半天也沒有什么令人滿意的結(jié)果，又免不了焦慮。那就索性看看宇宙的規(guī)則吧，看看科學(xué)的發(fā)展以及科學(xué)史的發(fā)展，看看宇宙的發(fā)展是必然還是偶然？也就是是決定論還是隨機(jī)論？參考書籍是《宇宙的規(guī)則》和《世界觀》。
從科學(xué)史的角度看科學(xué)的發(fā)展，也是一波三折。從哲學(xué)的誕生起，人類就面對(duì)三個(gè)終極問題：“我是誰”，“從哪里來？”，“到哪里去？”。人的使命到底是什么？這個(gè)世界運(yùn)作的規(guī)律是什么？我們到底擁有什么樣的世界觀？
由于認(rèn)識(shí)世界的方法和角度的限制，從公元前300年到近現(xiàn)代，人類的世界觀就在不斷的建立、打破、重構(gòu)中不斷向前發(fā)展。從亞里士多德、托勒密、哥白尼、第谷、開普勒、伽利略，再到牛頓、愛因斯坦。在哲學(xué)、神學(xué)、科學(xué)的相互影響中，從亞里士多德統(tǒng)治時(shí)代、到牛頓統(tǒng)治時(shí)代、再到相對(duì)論和量子理論。
盡管每個(gè)時(shí)代的哲學(xué)和科學(xué)認(rèn)知會(huì)有不同，但都逃不開一個(gè)永恒的問題：這個(gè)千變?nèi)f化的世界、這個(gè)深邃博大的宇宙，到底有沒有一個(gè)確定的規(guī)則？宇宙的演化、人類的進(jìn)化，是隨機(jī)發(fā)生的、毫無目的？還是有確定的規(guī)則，只是我們還沒有認(rèn)識(shí)到？
可能這是一個(gè)永遠(yuǎn)無解的問題，也可能人類終究能夠找到確定的答案，下面我們就從牛頓力學(xué)開始，來一探究竟。
一 決定論、隨機(jī)論初探
如果你現(xiàn)在正在看這篇文章，認(rèn)為這一切都是緣分，是冥冥中注定，那么你就是一個(gè)決定論者；如果你認(rèn)為這不過是因?yàn)榕既坏囊蛩兀銮煽吹搅?，那你就是隨機(jī)論的信仰者。
所以，隨機(jī)論就是強(qiáng)調(diào)宇宙中發(fā)生的事都是偶然的、隨機(jī)的，宇宙的未來是不確定的。相反，決定論認(rèn)為：現(xiàn)在的一切決定了未來的一切，未來雖然還沒有到來，但一切都已決定好了。所謂偶然只是因?yàn)樾畔埲?，或者還沒有發(fā)現(xiàn)其內(nèi)在的因果關(guān)系而已。
一句話，有因必有果，這就是決定論。而隨機(jī)論不相信因果規(guī)律，認(rèn)為有這個(gè)因，也未必有那個(gè)果。到底誰對(duì)誰錯(cuò)，一時(shí)也難以分辨。
二 牛頓力學(xué)的高光時(shí)刻
我們先來看看決定論是怎樣的由來。在中學(xué)物理中我們都學(xué)習(xí)過牛頓第二定律（作用在物體上的力等于物體的質(zhì)量和加速度的乘積）和萬有引力定律（兩個(gè)物體之間的引力與兩個(gè)物體的質(zhì)量的乘積成正比，與他們之間的距離平方成反比，還有個(gè)比例系數(shù)）。憑著這兩個(gè)定律，我們就可以算出太陽系中任何一個(gè)天體在任意時(shí)刻所處的確定位置。而且在19世紀(jì)初，人們根據(jù)這兩個(gè)公式還推算出了海王星的存在，并得以證實(shí)，迎來了決定論的高光時(shí)刻。
三 量子力學(xué)的興起
可是牛頓的方程解讀不了微觀粒子行為，于是就有人重新搞了一個(gè)微分方程，這就是大名鼎鼎的薛定諤方程。這個(gè)方程雖然解釋了微觀粒子的行為，是量子力學(xué)的最基本的方程。但方程中有一個(gè)“普賽”函數(shù)，薛定諤稱之為波函數(shù)，這微觀粒子粗看是粒子，細(xì)看是一團(tuán)波，所以要用波函數(shù)來描寫微觀粒子。薛定諤卻給不出此函數(shù)的物理意義。
這時(shí)，一個(gè)德國(guó)猶太人馬克斯 玻恩跳出來說這個(gè)波函數(shù)代表概率，即波函數(shù)的平方就是一個(gè)粒子在時(shí)間 t 時(shí)刻出現(xiàn)在 x 這一位置上的概率。而且，由電子單縫衍射實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了這一點(diǎn)。這也就意味著，微觀粒子的行為是由概率決定的，即粒子的行為是隨機(jī)的、而不是決定論的。在微觀世界，只能用薛定諤方程算出一件事是否發(fā)生的概率。盡管薛定諤本人并不贊同這一論斷。
再來看這個(gè)波函數(shù)“普賽”：他的平方是一個(gè)粒子在時(shí)間 t 出現(xiàn)在 x 這一點(diǎn)上的概率，也就意味著在不同的位置 x，單縫衍射實(shí)驗(yàn)中的電子都有出現(xiàn)的概率，再換句話說就是，在任何一個(gè)時(shí)間 t，電子可能出現(xiàn)在空間的任何一個(gè)位置，而且，這個(gè)出現(xiàn)的概率可由“普賽”來確定。
以玻爾為首的哥本哈根學(xué)派由此對(duì)電子單縫干涉實(shí)驗(yàn)的解釋是：沒對(duì)電子進(jìn)行觀測(cè)之前，它處于各種可能性的疊加態(tài)，而每次一觀測(cè)，電子在熒光屏上就對(duì)應(yīng)一個(gè)確定的位置。大家感沒感覺到一絲詭異：這個(gè)解釋就意味著電子在哪個(gè)位置，最終由你的觀測(cè)影響。觀測(cè)決定結(jié)果，沒有觀測(cè)前，電子是態(tài)疊加，是概率分布，是概率波；觀測(cè)之后，電子坍縮成一個(gè)點(diǎn)、一個(gè)真正的粒子，于是就有了確切的位置，這就是哥本哈根學(xué)派解釋的精神。
三 決定論的反擊
面對(duì)這樣的解釋，薛定諤想象了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，就是著名的“薛定諤的貓”，準(zhǔn)備用這只不生不死的貓將玻爾和玻恩等人送入尷尬的境地。實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)是這樣的：盒子里的貓是死是活取決于由衰變的原子核作為開關(guān)控制的毒藥瓶。原子核衰變，毒藥瓶開關(guān)打開，貓就被毒死，否則貓就活著。問題是原子核衰變這件事屬于隨機(jī)事件，沒人確切知道他何時(shí)衰變，只能計(jì)算出在確定的某個(gè)時(shí)刻發(fā)生衰變的概率。即在觀測(cè)前，原子核處于衰變與不衰變的疊加態(tài)，那么相對(duì)應(yīng)的貓就應(yīng)該是處于不死不活的疊加態(tài)。這明顯與我們的常識(shí)相違背。我們知道貓要么死、要么活，不可能是即死又活。薛定諤就這樣用這只貓打了玻爾和玻恩的臉。
雖然有薛定諤的貓這個(gè)假想的實(shí)驗(yàn)似乎可以反擊隨機(jī)論，但大多數(shù)的物理學(xué)家仍然都傾向了哥本哈根學(xué)派，即傾向了隨機(jī)論，因?yàn)橛酶怕蕘砬蠼庋Χㄖ@方程所得到的結(jié)果都獲得了實(shí)驗(yàn)的完美證實(shí)。
四 愛因斯坦出手，捍衛(wèi)決定論
與此同時(shí)、另一位科學(xué)大咖加入了決定論的陣營(yíng)，那就是愛因斯坦。愛因斯坦和薛定諤向哥本哈根學(xué)派發(fā)起又一次的進(jìn)攻。
愛因斯坦認(rèn)為，量子力學(xué)之所以用概率來計(jì)算粒子在某時(shí)刻出現(xiàn)在某位置的可能性，是因?yàn)樗麄冞€沒有發(fā)現(xiàn)微觀粒子的因果關(guān)系，再通俗點(diǎn)說就是，你測(cè)不準(zhǔn)是因?yàn)槟悴粫?huì)測(cè)。
在著名的索爾維物理學(xué)大會(huì)上，愛因斯坦和玻爾多次交鋒，互不相讓，愛因斯坦說，上帝絕不擲骰子，玻爾回應(yīng)，你又不是上帝，你怎么知道上帝不擲骰子？于是愛因斯坦與他的兩個(gè)助手波多爾斯基和羅森推出一個(gè)EPR悖論，用以反駁哥本哈根學(xué)派。簡(jiǎn)單地說就是：如果你對(duì)量子力學(xué)的解釋是正確而完備的，那么量子會(huì)體現(xiàn)出量子糾纏的特性。也就是在電影和科幻小說中經(jīng)常出現(xiàn)的幽靈超距作用：兩個(gè)粒子雖然相隔一定距離，但存在著直接、及時(shí)的相互作用，既不需要媒體、也不需要傳遞時(shí)間。
而這在愛因斯坦看來是不可能的，因?yàn)楣馑偈菢O限速度，超距不需要時(shí)間，難道速度比光速還快？所以，超距不可能，量子糾纏不可能，所以玻爾的解釋就不對(duì)，這就是愛因斯坦的邏輯。
五 反轉(zhuǎn)，愛因斯坦被打臉
然而，更大的諷刺出現(xiàn)了，愛因斯坦提出的用以反駁玻爾的量子糾纏在愛因斯坦他老人家去世25年后，獲得了實(shí)驗(yàn)的證實(shí)。正應(yīng)了那就話：在科學(xué)的路途上從來就沒有平坦的大道，只有不怕打臉，才能到達(dá)光輝的頂點(diǎn)。
六 沒有結(jié)局的結(jié)局
這一波三折的爭(zhēng)論，其實(shí)到現(xiàn)在也沒有結(jié)束，宇宙的規(guī)則，是隨機(jī)論還是決定論，吸引著物理學(xué)家們前仆后繼，不斷探索。相信隨著科學(xué)的不斷發(fā)展，在不遠(yuǎn)的未來我們會(huì)得道確切的答案。
