读书心得-上帝掷骰子吗

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这本是量子物理史话,还有一本相对论史话,叫《时间的形状》,不过那本还没读,先分享这本的读书心得吧。其实这本书是两年前读的,最近想整理下自己的读书笔记,就翻出当时写的读后感,又做了一点补充和修正。(突然感觉程序开发中的“小步快跑、快速试错”,其实也适用于写作,先完成了一个大致的框架,然后就发表出去,通过和别人交流讨论再进一步完善细节,不断迭代,不断优化)
其实本来是抱着科普一下物理知识的心态,去读此书的,不料,却经历了一场哲学思维的洗礼!物理与哲学之间竟然存在着这么妙不可言的联系,简直匪夷所思!
一直以来,对于物理学都有着很浓厚的兴趣,最初的兴趣大概是发源于一本关于物理史的书,书名早已忘记,只记得里面主要就是讲了物理史上关于光究竟是一种粒子还是一种波的争论,写的很像小说,双方大将来回登场,争的那是一个不亦乐乎。从十七世纪初笛卡儿提出的两点假说开始,至二十世纪初以光的波粒二象性告终,前后共经历了三百多年的时间。牛顿、惠更斯、托马斯.杨、菲涅耳、爱因斯坦都参与了进来。粒子说的主要武器有:光的直线传播、光的复合、光的偏振、光电效应,波动说的主要武器有:光的折射和反射、光的衍射、光的干涉。最终,由爱因斯坦提出光的波粒二象性结束了本场旷日持久的论争:对于时间的平均值,光表现为波动;对于时间的瞬间值,光表现为粒子性。
后来,人们又发现,原来不只是光子具有波粒二象性,其它的基本粒子(比如原子)也都是这个不三不四的鬼样,由此,人类对于基本粒子的认知开始颠覆。后来有人发现比起波粒二象性这种四不像的东西,基本粒子还有更扯淡的特性:人们的观测方式决定了基本粒子的性质。我们不观测时,基本粒子呈现出波的特性,弥散在空间中;而当我们一对它进行观测活动,它立马瞬间坍缩成一个粒子。是不是很唯心主义?你看它它就存在,你不看它它就不存在。我们无法同时确定一个基本粒子的准确位置和状态,只能知道它出现在某处的概率。(为什么无法同时确定位置和状态呢,你可以简单的认为是自己的眼睛发射了一束光,然后你发出的光,会把粒子撞跑,没有绝对的观察者,你和它在同一个系统里面,你看它就会干扰它)这个非常糟糕的事实毁掉了很多信奉决定论的科学家的三观,其中就包括我们的爱因斯坦大大,大大整个人都不好了(比如他就说出了“上帝不掷骰子”这句著名的论断,这也正是本书的名称由来)。他和波尔打了多年嘴仗,最终彻底放弃治疗。几乎所有的物理学家都试图解释这个现象,比较有前途的是以波尔,海森堡等人为首的哥本哈根解释,也叫做经典解释,这是写在正统教科书里的,以及后来的其它解释,比如平行世界的人择理论,还有现在很火的弦论。
看完这本书之后,和一个学理论物理的哥们交流时,他就说:你应该更感兴趣的是量子力学那薄弱的理论基础,居然可以解释那么多经典理论无法解释的事情。现在的量子论,感觉就像一个建立在沙堆上的城堡,各种唯心的理论层出不穷,经典的那一套完全不适用了,如果有人能在量子论的理论基础上做出什么突破,那一定是可以超越牛顿的伟人,这会是一个在物理学和哲学上的双重突破!
下面是我自己关于量子论的哥本哈根解释的哲学理解:
1.海森堡-不确定原理:完全的认知是不可能的!
对于事物属性的认知存在着物理极限,完全获得某一属性,意味着完全丢失另一属性!比如基本粒子的位置和状态不得兼得。这是一个很悲观的定理,这让我一直以来的机械史观砰然倒塌,刚学完牛顿的万有引力那会,我一直有这个想法:世界就像齿轮一样有序的运转着,假如我能知道所有的物理学规律,同时我还能知道现在的所有的物理信息,那么我便可以推计算出以后这个世界的运转。甚至,人就是一台精巧的机械。假如有人能知道所有的心理学规律和生理学规律,他便可以计算别人的下一步的想法和行动。或者说,就是我们所有的行动,都是物理规律运行的结果,我们并不存在所谓的自由意志,我们都是规律的奴隶。然而,不确定性原理一出,机械论的前提就不存在了:我们不可能知道所有的物理信息。还好,上帝是掷骰子的,还好,这个世界是随机的是无法预测的,还好,也许我们还是有自由意志的,我们还是自己的主人,而不是规律的奴隶。下面的两个比起不确定性原理,对我的冲击就小点了,更多的是对不确定性原理的完善和补充。
2.波尔-互补原理:纯粹的客观是不存在的!
不存在本体属性,所有的属性都是由观察模式决定的!这里可以引用心学创始人王阳明的一句话来体悟:你未看此花时,此花与汝同归于寂;你来看此花时,则此花颜色一时明白起来。假如世上所有人都是红绿色盲,那么一件物品的颜色属性,究竟会怎样呢?那个时候,还存在红和绿的差别么?红即是绿,绿即是红。我们的所有的认知,都是我们自己定义的,如果人类本身就是错的,那什么才是对的?或者说,当我们以为自己在客观的评价一个人的时候,真的客观么?绝对客观是不可能的,至多是相对客观,尽量减少情感因素,多用理性推导。
3.波恩-概率解释:绝对的预测是不可信的!
即使获取事物全部的初始状态、全部的运行规律,拥有最强的计算手段,可以计算所有的环境影响,我们也无法完全预言结果,只能预言各种结果出现的概率。一切都是概率。这对我的冲击也蛮大的,这意味着也许并不存在因果性,而只存在相关性。也许,我们看到某人成功了,想要复制人家的成功,但就算我们考虑到了一切的相关因素,最终可能也未必能如我所愿。换言之,就算让那个人重来一遍,他也未必就会是现在的成功,可能人家会更好,或者更坏。这里面是有着许多许多偶然因素叠加在里面的,这样一想的话,突然间自己也会变得达观起来了,尽人事,听天命。这样也许会让我们更去享受追求的过程,而不必对结果太过看重。
关于量子论的哥本哈根解释这一段,感觉特别精彩,刷新了自己对于世界的认知(不管是物理学上的,还是哲学上的)。我庆幸自己不必超出中学数学和物理的知识领域,也可以领略量子世界的壮美绮丽的风景,而在之前或许这份礼物只有物理学专业的才能领受。我相信,从最广义的角度去观察,所有的客观规律一定都有着一个共同的源头,不分学科,不分范畴……
后来,我才知道,我的这个朴素的想法,早就已经在物理学有人讨论过了,这就是物理学的第一性原理。如果宇宙诞生之初万事万物应该是静止的,后来却都在运动,是怎么动起来的呢?现代科学认为宇宙起源于大爆炸,那么大爆炸又是什么原因导致的呢?所有这些说不清的东西,都归结为宇宙“第一推动力”问题,它可能由某种原理决定,这个原理可以称为**“第一性原理”。简单的说就是,再复杂的知识体系,一定可以归纳成最简单的几条不言而喻的公理。**
关于第一性原理,我想到了数学里面的欧几里得几何学(也就是我们从小学一直到高中学的几何学),欧式几何就可以归纳成最简单的五条不言而喻的公理:1、任意两个点可以通过一条直线连接。2、任意线段能无限延长成一条直线。3、给定任意线段,可以以其一个端点作为圆心,该线段作为半径作一个圆。4、所有直角都全等。5、若两条直线都与第三条直线相交,并且在同一边的内角之和小于两个直角和,则这两条直线在这一边必定相交。
后来,有人觉得第五公设(又称平行公设)和前四个公设比较起来,显得文字叙述冗长,而且感觉也并没什么卵用,就试图去掉它,看能否从前四个公设推导出第五公设,但最终发现:平行公设不可证明,好吧,那就不去掉了,能不能修改它呢,于是,几何学中的“哥白尼”-罗巴切夫斯基出现了,欧式几何讲“过直线外一点有且只有一条直线与已知直线平行”。罗氏几何讲“ 过直线外一点至少存在两条直线和已知直线平行”。在此基础上,会有一系列很神奇的推论,比如:不存在相似的多边形、过不在同一直线上的三点不一定能做一个圆等等。
那么是否存在这样的几何“过直线外一点,不能做直线和已知直线平行”?有,这就是黎曼几何。非欧几何学的诞生,颠覆了我们通常对于数学的认知:可能,并不只存在一种数学。至少已有的现实表明,并不只存在一个几何学。从非欧几何的发展,我们可以得出一个极为重要的、具有普遍意义的结论:逻辑上互不矛盾的一组假设都有可能提供一种新的学问。 哪怕和我们的常识相悖,但往往却是更深刻的见解。但这又会导致另一个问题:数学是科学吗?如果数学中的基本假设可以随意设定,那么,它还是科学么?还是说,它只是一群人为了秀智商而弄出来的数字游戏?
谈到这个问题,那就先要界定这个概念——科学。科学最本质的特点是什么?就是可证伪性 。无法用实践来检验正确与否的,都不算科学。而数学是一套定义体系,是建立在公理基础上的逻辑推演和逻辑推演结果集。数学不可被证实,也不可被证伪。判定一个数学理论是否正确,仅仅只能靠逻辑推演。所以,数学不算科学,数学是科学的基础,但科学的基础恰恰不是科学,哈哈,三观碎了一地吧。 在这一点上,数学和哲学比较接近。所以一大批哲学家都是数学家:斯宾诺萨、迪卡尔、罗素、马克思等等。
其实有时候觉得吧,我们以前的教育,只告诉了我们有哪些知识,却很少告诉我们这些知识从何而来 。一切都有历史,没有无缘无故出现的知识,它的出现必定是学科发展到某一个阶段的产物。遗憾的是,我们过去学习物理学、数学、哲学等等,看到的往往只是孤立的一个个点,就像散落满地的珍珠,却很少有老师能把它们串起来给我们讲一下,这里很庆幸有次无聊时在书店翻到了一本讲数学史的书,它主要讲了数学如何从自然数、负数、小数、无理数、虚数、无穷数、可数数这一步步发展过来,感觉这个发展史特别有意思,特别是在这个过程中的几次数学危机,当一门学科发展到高度发达的时候,却突然发现自己的理论基础有着致命的漏洞(比如第二次数学危机的无穷小、第三次数学危机中的罗素悖论),几乎所有东西都要被推翻重建,就像侦探小说一样扣人心弦,担心这个学科会不会挂,担心是不是之前所有的努力都白费了。这本书让自己对于数学萌发了最原始的兴趣,所以后来才会入了数学系的坑。真的希望以后能多一些关于各个学科的史话之类的书,也希望多一些能将所有知识串起来讲的老师,让我们更对一个学科的发展脉络有一个基本的了解,激发我们对于一个学科最原始的兴趣,这真的特别重要。不了解它的历史的话,可能它对你而言就是一堆堆冰冷冷的理论,但如果你了解了它的历史的话,可能它对你而言就像一个老朋友了,你知道它经历过怎样的挫折才走到了今天,你会对它多一份亲切和理解。

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