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我们活在设定的「程序」里?科学界200年争论不休,人能胜天吗?

2024-07-17科学

人这一世,是 命由天定,还是人定胜天?

这听起来像是哲学问题,但在200年前,就有科学家为此展开激烈讨论,科学与玄学,在这一刻模糊了界限。

如果告诉你,人从生下来, 整个人生都是设定好的「程序」,一辈子就是按部就班的生活, 你愿意接受吗?

神兽的操控

在物理学中,有 四只似有若无的「神兽」 ,既死又活的薛定谔的猫,能控制分子运动的麦克斯韦妖,永远也追不上的芝诺的乌龟。

还有一个,就是今天的主角, 拉普拉斯妖

在认识拉普拉斯妖之前,先来看看 拉普拉斯 ,这是一位距今200多年的法国科学家,被称之为 「法国牛顿」 ,以及 「天体力学之父」

这些都不是虚名,拉普拉斯一生学术成果14卷,其中一本【宇宙系统论】,以独到的「星云说」,奠定了太阳系起源的理论基础,一本【天体力学】,揭开了太阳系力学之谜。

除了在物理学上的非凡成就,拉普拉斯还创造了 限差分法、微分方程解法 等数学方法,在数学领域也是一位牛人。

可即便「法国牛顿」的名气再响,终究有个真「牛顿」在前,所以世人谈拉普拉斯,说的多是他创造的 拉普拉斯妖

拉普拉斯妖并不是一个妖魔,而是一个智者,这个智者通晓世间每一个粒子的位置、速度、受力情况,能利用简单的公式, 算出任何事物的过去和未来

拉普拉斯提出这个理论,并不是为了塑造一个强大的智者,而是要传达一个信息, 世间一切,都像是设定好的「程序」,未来一切都有迹可循。

就像 多米诺骨牌 ,只要将前一个推倒,后面的也会跟着倒下。哲学上将这个叫做 「决定论」。

换言之,世间万物都是环环相扣, 只要前因固定,那么结果就是固定的。

就像爱因斯坦曾在信中说过:「你信仰掷骰子的上帝,我却信仰完备的定律和秩序。」

根据牛顿所提出的定律,人们也可以 预测出宇宙星体的运动

这些似乎都表明,世间真的是一个现在与未来笔直通道,从踏上这条通道,就只有一个目的地。

但很多科学家并不同意这样的观点。

相反观点

对拉普拉斯妖冲击最大的,是 海森堡提出的「不确定性」 ,他认为,要知道一个粒子的所有性质,就需要测量,在测量时,粒子的运动速度会被干扰。

也就是说,一个粒子的运动轨迹并不是一成不变, 一次测量可能会改变它的未来

对此最有力的证明,来自著名的 双缝干涉实验

双缝干涉实验是先设置一个有双缝隙的屏障,然后将一个粒子发射,让它穿过其中一个缝隙,到对面的屏幕上生成干涉图样。

因为我们不知道它是从哪个缝隙中穿过的,所以形成的干涉图样,就好像是两个缝隙都通过一样。

如果我们放上一个位置检测装置,就能清晰地看到它是从哪个缝隙穿过,这时候,所看到的干涉图样与之前完全不一样。

海森堡的解释是, 在对粒子进行位置测量时,已经对它造成了随机的干扰,干涉图样才会出现变化。

另一个著名观点,是美国大气物理学家爱德华·洛伦兹提出的 蝴蝶效应

1961年,洛伦兹利用着老式计算机做好计算,因为计算速度太慢,洛伦兹完成第一次计算后,第二次直接从程序中间开始。

之后洛伦兹下楼喝了咖啡,回来一看,计算结果完全变了,第二次的计算结果0.506127,而打印出来的结果,只有0.506。

两次计算的误差不到万分之一,可结果的差距却十分惊人。

这让洛伦兹陷入沉思,由此提出了「混沌理论」,认为对天气进行精确的预报是不可能的,即便只是十天以后的天气,也无法进行较精准的预测。

对于预报结果,洛伦兹发现它的时间序列是移动的,并不呈线性分布,看起来更像是一只蝴蝶的形状。

随后,洛伦兹用「海鸥效应」来形容这种情况,后来又改成了「蝴蝶效应」。

蝴蝶效应说的是, 一只在南美洲的蝴蝶随意扇动几下翅膀,就可能造成美国德克萨斯州的一场龙卷风。

随着洛伦兹的演讲,蝴蝶效应渐渐为人熟知。

到90年代,洛伦兹进一步提出来「决定性混沌」,认为 人的心跳并不规则,无法预测 ,其他生命同样如此,本身就是一个混沌系统。

以上两者的观点,都将拉普拉斯妖抨击得面目全非。

海森堡从微观证明,一次随机的干扰,会影响到最终结局,洛伦兹从宏观上说明,一个细小的误差,会带来巨大的改变。

总结就是,事物的发展不是从因到果的固定模式, 任何一种改变,都能改变结局走向。

绝对的因果

美国著名的计算机科学家、哲学家,贝叶斯网络的发明者朱迪亚·珀尔曾分享过一个往事:

上学的时候,珀尔的科学老师给了大家两个数据,一个是曾死于天花感染的人数,另一个,是因接种天花而死的人数。

死于接种的人,明显多于死于天花的人 ,按照因果论断,这说明接种天花是有害的。

但事实并非如此,接种天花的人虽然死了很多,但也有很多因此活了下去。 接种天花会死人,但也能救人。

讲完后,老师总结,逻辑就是帮助人们避免受到因果谬误的影响。

世间一切并非直线的从因到果,而是有多方面的因素影响,要用逻辑去判断。

其实有关宇宙固有规律的说法,拉普拉斯妖并非首创,老子所说的「道德」中的「道」,指的就是亘古不变的宇宙法则。

「道」之外,还有「德」,将这种固有的法则运用到人身上,为「德」。

用一句通俗话来说, 规矩是死的,人是活的 。即便世界真是编好的程序,也总有人能创造bug。

生来聪慧的人,将来不一定干大事,愚钝的人,也不一定平庸一生, 今日的因,未必注定来日的果。