不确定性,既存在于微观世界,也存在于宏观世界
科学在诞生的300余年时间里,经历了飞速的发展。
科学越是发展,我们离真理越近,而离真理越近,疑惑也就越多。大多数人对于科学的认知实际上停留在了一个比较低的层次,因为低层次的科学原理与我们所知的“常识”就越是贴合,而越是接近于真理的科学则越是与“常识”相反。
而要说最反常识的科学理论,莫过于这个世界的不确定性。在我们的常识之中,万事万物都应该是确定的,正所谓有因必有果,有果必有因,但现实世界似乎与我们所知的常识背道而驰。不确定性存在于世界的每个角落,既存在于微观世界,也存在于宏观世界。先来说说微观世界的不确定性吧。这就要从海森堡不确定性原理说起了,什么是海森堡不确定性原理呢?
在微观世界中,一个粒子包含着这样的两个基本属性,一个就是粒子所在的位置,另一个则是粒子的动量。
有趣的是,无论使用任何方法,也无法同时测定一个粒子所在的位置和它的动量。如果我们测准了动量信息,那么则无法测定它的位置,如果确定了它的位置,则无法测量它的动量。在海森堡不确定性原理的基础上,量子力学拔地而起了。
量子力学是属于微观世界的物理学,其可以描述除引力以外的三种基本力。量子力学虽然强大,却令人充满了困惑,而困惑的来源就是微观世界的不确定性。我们知道原子是由原子核与核外电子所组成的,在以前,人们一直认为电子是按照固定的轨道运行的,但实际上不是,电子的位置是随机的。
电子可以出现在任意一点,而出现在每个点的概率是不尽相同的,我们无法得知电子的具体位置,只能够知道它在某个位置出现的概率。
著名的双缝干涉实验从另一个角度描述了微观世界的不确定性,通过双缝干涉实验,人们发现了一个更反常识的原理,观测与否会影响到实验的结果。所谓双缝干涉实验,就是让光通过两条细缝,然后会在背板上出现明暗相间的干涉条纹。
可是如果我们企图在双缝的边上撞上摄像头来观测光是如何穿过两条缝隙的,此时背板上的干涉条纹就会消失。这样的现象,如果说给对物理学所知不深的人听,一定会被当成是妖言惑众,因为这的确与一般人所知的常识大不相同。如果说微观世界是一般人所接触不到的,那么就让我们来说说宏观世界吧。
你以为宏观世界是确定的?并不是。
在宏观世界中,存在着这样的一个效应,我们称之为“混沌效应”。所谓的混沌效应简单来讲,就是在一个系统的内部,初始状态只要出现微小的扰动,都可能会导致巨大的链式反应,也就是我们常说的差之毫厘谬以千里。
对于混沌效应,一个最典型的描述就是我们所熟知的“蝴蝶效应”了。蝴蝶效应说的是在亚马孙雨林之中一只蝴蝶扇动了一下翅膀,在一个月以后,美国的得克萨斯州便形成了一场龙卷风。这听起来有些让人觉得不可思议,但事实上就是如此,而且我们还能够举出很多相关的例子。比如在人类的历史上,很多战争的起源其实都是一些非常小的事件,很多灾难也起源于一些细小的行为。
我们可以回顾人类历史上的一些重大事件,可以是全球性的经济危机,也可以是某种疫病的流行,当我们一直追溯下去,我们会发现源头是起源于一个非常小的事件,在源头,一个人的一念之差,一个微小的改变都可能让整个事件变得截然不同,这就是宏观世界的不确定性。
微观世界和宏观世界的不确定性是客观存在的,但却是人们所不能够接受的,就连伟大的科学家爱因斯坦都曾经说过,上帝不会掷骰子。事实上,科学家们也一直在试图寻找各种方法来克服这种不确定性,而在很多领域,只有克服了不确定性,或者在一定程度上克服了不确定性,才能够使某些特定的问题得到解决。可是我们能够在一定程度上克服不确定性,却不能否认不确定性似乎才是世界的真实面貌。