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现代科学十大未解之谜(彻底颠覆你的世界观)

18-04-30 13:44 3914次浏览
czh1753
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近期看了《上帝掷骰子吗 量子物理史话》和《时间简史》,再次颠覆我的世界观。27岁之前,我是彻底的唯物论者,从未想过有动摇的一天,随着阅历的增加,转变成客观唯心论者。看了《上帝掷骰子吗》后,我甚至怀疑世界是不是客观存在的。对于量子叠加,有多种不同解读,最出名的是哥本哈根诠释和平行宇宙论,每一种解读都很诡异,颠覆人们的世界观。
很佩服《上帝掷骰子吗》的作者,是我的同龄人,十几年前才二十多岁就写出这么浅显易懂、可读性强的科普书籍。
网上找了一篇科普文章,有兴趣看看吧。
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评论(29)
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tettt

18-04-30 15:27

1
赌场就关门几天,看把人逼成什么样了都
ydfqydfq

18-04-30 15:23

0
有未解之谜更能体现人类存在的意义
卖麻将机的

18-04-30 14:13

0
门闭上眼睛不存在,看我走过去会撞到头
czh1753

18-04-30 14:12

1
10.人类的意识从何而来?
人类的终极问题也许只有两个,生命的奥秘是其中之一。
仰望星空,广袤而神秘的宇宙让人目眩神迷,轻易地就能勾起人们无限的遐思和想要探个究竟的好奇。然而宇宙最大的神奇之处并不在于它的浩瀚,而更在于其中竟然能够诞生出具有自主意识的生命。

在生命的所有特征中,精神是最为神秘的。精神是什么东西?这个问题已经困惑了人们太久太久。在很久以前人们就已经认识到,精神和其它所有存在的东西都不一样,它具有一些很奇怪的特征。在科学如此发达的今天,只要是存在的,比如空气、辐射、电磁场这些以前我们看不见摸不着的东西,现在都可以进行计量和测量了。唯独精神,我们虽然明明知道它的存在,却无法对它进行感知和测量。

正是因为精神的这一特征,人们在对于它的认识上出现了巨大的分歧,在哲学上唯心与唯物的争论由来已久。唯心论一般认为,精神是第一性的,是精神创造了物质,在决定着物质;而我们所接触到的唯物论,通常以“意识”这个词来代表“精神”,它认为物质是第一性的,意识只是大脑的机能,是物质的产物,物质在决定着意识。

生命为什么会有意识呢?这个古老的问题,至今仍然没有确定的答案。早在6000多年前,古埃及人就相信灵魂的存在,认为人死之后会在另一个世界——阴间复活,所以要把尸体制作成不会腐烂的木乃伊,以便让它在地下与灵魂重新结合。这说明当时人们就已经开始用灵魂来解释意识的存在了。

相信这种说法的人认为,在生物身上具有两种不同性质的东西,一种是以物质形式存在的躯体,另一种是以精神形式存在的灵魂。造物主在创造生命时,同时创造了它们的躯体和灵魂,灵魂是生命拥有意识的缘由。
类似这样的观点在哲学上被称为“二元论”,因为它认为世界上同时存在着精神和物质两种东西;而不管是唯物论还是唯心论,都认为只存在一种东西,另一种是由它派生出来的,所以都叫“一元论”。

人类存在灵魂的说法,在历史上流传了几千年,只是在最近几百年间,科学的兴起促使人们逐渐否定了这样的说法。
十七世纪英国的哲学家托马斯·霍布斯就开始提出这样的观点:自然界所有的现象,包括人和动物,都是由物质的分子组成的,甚至连人类的意识也是由人脑中的分子运动产生的。十八世纪的法国哲学家J.O.拉美特里更是直接提出了人就是一台肉体机器的思想,他在《人是机器》一书中说,就像人的脚有肌肉可以行走一样,人脑也有肌肉可以用来思考。

工业革命后,机器的构造变得复杂起来,功能也越来越强大。于是一些人想,也许当机器的结构复杂到一定程度时,就有可能出现意识这样的功能。到了十九世纪,德国的唯物论者就根据这一逻辑,说意识只是大脑的机能(机器的功能),思想与脑袋的关系就像是尿液之于肾脏、胆汁之于肝一样。

人的意识究竟是怎么来的呢?是人脑这台复杂机器的正常功能,还是因为灵魂的存在造成的?假如是前者,那么只要科技发展到一定程度,是可以进行科学验证的。但假如是后者,那么科学无法进行验证,因为感官感知不到灵魂,我们无法证明它存在与否,只能通过思维推导来进行判断。

机器复杂到一定程度,真的有可能产生智能吗?从某种角度来看,这种观点已经破产了。科学发展到现在,在解剖学和各种扫描仪器的帮助下,人脑的细部结构对于我们来说已经不是秘密了,然而在意识如何产生的问题上,科学家们还是一点头绪都没有。假如机器复杂到一定程度就会产生智能,那么人脑这台复杂的机器结构,我们已经大致掌握了啊,为什么还不知道意识是如何产生的呢?

这似乎足以让人怀疑,机器无论复杂到何种程度,都是不可能自动产生意识的。
然而在另一方面,复杂机器能够具有智能的观点,现在似乎又已经被证实了。电脑就具有很多人脑的功能,甚至在某些方面的功能比人脑更强大。

电脑可以简单地分为四个组成部分:输入设备、中央处理器(CPU)、内部存储器、输出设备。它的工作流程是这样的:首先是输入,电脑在工作之前,需要我们通过输入设备,比如说键盘、光驱,来进行信息输入;然后CPU对数据进行加工,这实际上是一个计算的过程;在整个过程中,需要记录的信息都储存在内部存储器上;最后输出结果信息,它可以是屏幕上的一组数据、一张表格、一篇文章,也可能是打印机打出的一张图片,或者音箱播放的一首歌。

仔细一想你会发现,电脑的工作流程和人脑极为相似。人脑的输入设备是感觉器官,包括视觉、触觉、味觉、嗅觉和听觉,比如说眼睛的视网膜上有感光细胞,一旦光线打到视网膜上,感光细胞中的感光蛋白会产生电流信号,把外部世界的信息传递到大脑中;大脑是CPU和存储器,能够对信息进行加工,并且能够以记忆的形式储存;而输出结果可以是用手画一幅画,嘴巴里哼一首歌,说一段话,或者脸上做出一个表情。

尽管电脑与人脑在功能上还存在差异,但它们的工作流程却很近似。有时候机器的功能会让人产生很奇妙的感觉,很多人小时候都曾经有过这样的体验,以为收音机里传出的美妙声音,是里面藏着的人在唱歌。

计算能力是人类思维活动中很重要的一项功能,而由机械组成的没有生命的电脑,也能拥有强大的运算能力,甚至会下棋的电脑还能战胜国际象棋世界冠军。由此我们是否可以这样推断,也许就像计算能力只是电脑的机能一样,思维也不过只是大脑的机能而已,意识是在大脑对感官提供的信息进行加工的过程中自然产生的,并不需要用灵魂来解释意识的存在?

电脑的出现,难道已经能够证实“意识只是人脑机能”的论断了吗?
不。请再用脑子想想,你会发现前面我们遗漏了一样很重要的东西。刚刚分析的电脑工作流程,其实说得并不全面,因为只提到了硬件,没有考虑到软件。
我们知道,没有安装任何软件的计算机叫做“裸机”,而裸机是不能正常工作的。它需要安装两种软件,一种叫“系统软件”,比如操作系统、语言处理系统等;另一种叫“应用软件”,比如办公软件WORD、网页浏览器IE等。

原来再复杂的机器,也不可能直接产生智能,它还需要软件的支持。并不是像人们原先预想的那样,机器变得足够复杂之后,就会直接产生出智能来。
现在一个重要的问题来了,对于电脑来说,仅有硬件是不够的,需要有软件的支持才能正常工作,人脑难道不需要吗?

生物体是由没有生命的无机物构成的,但为什么无机物毫无生命迹象,而由它组成的生物体却如此不同呢?它们之间为什么会那样的界限分明,呈现出完全不同的特征来?假如想通了电脑原来需要软件支持这一点,这个问题就非常好理解了。

有些人在受到重大刺激时,一下子突然就疯掉了,成为精神病人。这有些奇怪,因为从硬件上来看,此时他的大脑结构并未受到物理性损伤,与之前还是一个正常人时没有什么不同,为什么突然间就不能正常工作了呢?
这个事实在提醒着我们,人脑的正常运转也是需要软件支持的。精神病人之所以会精神失常,并不是出于硬件的原因,而是因为强烈的刺激,让大脑中软件的运行出现了逻辑错乱,导致了系统的崩溃。
任何生命都是一个完整的工作系统,身上应该都带有一个类似于系统软件那样的东西,我们可以把这种东西称作生命的“灵魂”。

从这一点来推导,我们认为,灵魂应该是存在的。否则我们不可能在对人脑结构已经有如此深入的了解之后,对于意识如何形成的问题仍然一无所知。假如不存在灵魂,人体这台机器为什么能够自动运转就无从解释,人类为什么能够拥有意识的问题就无法回答。
有人会把“灵魂”与“意识”混为一谈,其实它们之间是有很大区别的。

我们人类拥有自主意识,它在控制着我们的一言一行。当我们感到饿了,就会去找东西吃,感到渴了,就会去找水喝。这种现象容易让人产生一种感觉,那就是人的所有行为,都是在意识的指导之下完成的,但如果真这么想那就完全错了。

实际情况是,我们在绝大多数情况下,身体反应都是在无意识的状态下完成的。晚上睡觉时,意识消失了,但我们仍在有规律地呼吸着,身体各部分机能仍在正常运转;即便是在清醒的状态下,我们的身体也更多的是无意识的反应,有意识的行为只占少数,比如我们的意识没有指挥心脏的跳动,但它却一直在跳着。

由此看来,灵魂与意识是不一样的。灵魂就像是我们身体的系统软件和驱动程序,它掌控了我们的整个身体;而意识只是灵魂的一项功能,它只在比较高的层面上起作用。这就好比是在操作电脑听音乐时,你在播放器中点击那首歌,这相当于是意识主导下的行为;接下来那些读取歌曲文件、调用解码器解码、把信号传送到音箱去之类的工作,并不需要你逐项发出指令,操作系统就会自动完成,这相当于是在非意识主导的状态下,灵魂这个驱动程序作出的自动反应。

灵魂与肉体的关系,就相当于电脑中软件与硬件之间的关系。意识相当于是在软件运行过程中,系统产生的对外界和自我的认知,因而从这个角度来说,意识应该是灵魂的产物,而不是物质。正因为生物体最重要的生命现象,不是来自于物质,而是来自于灵魂,所以生物体看起来与没有生命的无机物之间才会如此的不同。

软件的运行必须依赖于硬件,它不能独立存在,也不能独立发挥作用,这就是为什么灵魂需要依赖于肉体存在,一旦肉体消亡,它也就跟着不见了。这容易让人产生一种错觉,以为是硬件在决定着软件。就像唯物论者那样,认为是物质在决定着意识,更有甚者认为意识是由物质派生出来的,是物质的附庸。但其实灵魂和肉体是两种互相独立的东西,就像软件和硬件是完全不同的两种事物一样,对于生命而言,这两者同样的重要,缺一不可。

软件虽然需要依赖于硬件才能运行,但却并不代表着它就完全受制于硬件。首先是硬件的功能必须在软件的支持下才能够实现,否则它就只是一堆废铜烂铁而已,对于生命来说也是一样,如果没有了精神,生物体就只是一堆不会动的死肉。其次是软件反过来也可以影响硬件,比如某些病毒程序可以攻击硬件系统,使硬件遭到损坏,同样的道理,精神对于肉体也有着十分重要的影响,精神的愉悦对于身体的健康起着积极作用,而在精神受到重创时,也会严重损坏身体的健康。

灵魂无法为我们的感官所感知,所以我们无法通过感官确定它的存在,很容易误以为它不存在。有人说,我是外科医生,经常打开人的大脑,却从来没有见到过灵魂。但你可以想想,当你修电脑的时候打开主机,能看到软件的存在吗?

当然,灵魂是个软件只是个比喻而已,因为软件只是虚无的代码,而灵魂却有可能是活的。
在把人类看作是一台肉体机器的年代,有一个问题很难解释:人为什么需要睡眠呢?有人说,那是因为身体这台机器需要休息。但实际上,机器是不需要休息的,你可以看看我们的心脏,它一辈子一直在跳着,并不需要休息。而且从进化论适者生存的角度来看,睡眠会减少觅食的时间,睡着了不醒人事时还会给敌人以可乘之机,这显然是不利于生存的。

那人类为什么还需要睡眠呢?假如灵魂是活的,这个问题就很好解释,原来不是肉体需要睡眠,而是灵魂需要休息。对于灵魂我虽然也有些研究,但这已经偏离帖子的主题太远,所以只好就此打住。
我们的终极问题是:人类的意识从何而来?人有灵魂吗?现代科学无法回答。
czh1753

18-04-30 14:09

0
9.眼前的一切真实吗?
很久以前就有人在怀疑眼前的世界是否真实,一个著名的典故是“庄周梦蝶”。《庄子·齐物论》中说,
一天晚上庄周做了个梦,他梦见自己变成了蝴蝶,怡然自得地在花间飞舞,浑然忘记了自己是庄周。一直到他
突然间醒了过来,才意识到原来自己不是蝴蝶,是庄周。
庄周在梦中只知道自己是蝴蝶,不知道自己是庄周。假如他一直都不醒过来,那么他是不是就永远也搞不
清楚自己是在梦境里,还是在真实世界中呢?
笛卡儿也有类似的想法,他说:“当我仔细思索这个问题时,我发现人清醒时的状态与做梦时的状态,并
不一定有所分别。”由此他进一步问:“你怎么能确定你的生命不是一场梦呢?”
这个问题,也是近年来热播的美国影片《盗梦空间》的主题。在这部电影中,窃贼道姆·科布善于潜入到
别人的梦境中,去盗取重要的信息和秘密。为了实现与儿女团圆的梦想,科布铤而走险,接受了一个有别于以
往的危险任务,不是去窃取情报,而是把一个意念“植入”到别人的头脑中。为此他与伙伴们深入到了第四层
梦境,并差点永远留在了“迷失域”中,但最终他成功了。回到现实中与儿女团聚之后,就在他用陀螺测试自
己是否还在梦境中时,电影突然结束,留下一个悬念:此时他到底是在现实中,还是在梦境里?
看完这部电影,不能不引起我们的深思。我们以前一直理所当然地认为,我们生活着的这个世界是真实的
。但你想过没有,你怎么能够肯定它一定就是真实的呢?说不定我们其实都生活在一个虚幻的梦境里,从来就
不曾醒来过?
人类对于世界所有的认知,都来自于感觉器官获取的信息。在人类的各种感觉器官中,视觉无疑是最为重
要的一种,它可以是一种遥感,能使我们接收到来自于远方的信息,而不必像触觉、味觉那样,需要通过直接
接触。下面就以视觉为例来看人类的感觉是怎样形成的。
视觉的形成首先需要有信息,这种信息包含在物体反射的光线中,所以在完全没有光线的暗处我们是看不
到东西的。接着为了感知光线中的信息,我们需要有能对光线起反应的检测器,那就是“视网膜”。当光线穿
过眼睛的“晶状体”时,图像就会被反转,然后聚焦投射到眼球后表面的视网膜上。
视网膜既是一个信号接收器,也是一个信息转换器,它最里面的一层是由几百万感光细胞组成的,每一个
感光细胞都含有光敏感分子,叫“感光色素”。当暴露在光线中时,这些感光色素就变得很不稳定,会发生分
解,这一过程改变了感光细胞周围的电流流动,从而触发了下游神经元的动作电位。这样一来,感光细胞就将
外界的光刺激转换成了大脑可以理解的内部神经信号。
接下来是信息的传输,视网膜信息的传出通道是神经节细胞,这种细胞的轴突形成了一束神经,叫“视神
经”,视觉信息就是通过视神经被传递到大脑中枢神经系统的。
再接下来是大脑这个处理器把信息还原为图像,它的原理更为复杂,人们直到现在也还没有掌握其中的细
节,只知道它做得很好。在生活中你应该有这样的经验,摄像机在快速抖动时拍到的画面会晃动得很厉害,让
人难以辨别其中的图像,但人类在运动中看到的影像却仍然是清晰的,这说明大脑在对信号进行加工时,懂得
自动消除晃动因素的影响,它的聪明程度远远超出了我们的想象。
从上述视觉形成的过程可以看出,我们看到的东西高度依赖于所接收到的信息,以及大脑处理这些信息时
采用的模式。一旦这些环节出了问题,我们就会出现视觉障碍。有些人的视网膜中缺少对中波或长波敏感的感
光色素,他们就成为红绿色盲;有人缺少短波感光色素,就成为了黄蓝色盲。更有一种人的视锥细胞无法正常
工作,天生就无法辨认色彩,对于这些人来说,他们生活的天地就是一个黑白世界。
从逻辑上来看,视觉感官输入什么样的信息,我们就会看到什么样的东西,对于其它感觉器官来说也是一
样。所以假如我们能够用计算机模拟信号来替代这些信号输入,就可以制造出一个真假难辨的虚拟世界。
1981年美国哲学家希拉里·普特南阐述了这样一个假想:“如果有人被邪恶的科学家施行了手术,把他的
脑从身体上切了下来,放进一个盛有维持脑存活营养液的缸中,脑的神经末梢连接在计算机上,这台计算机按
照程序向脑传送信息,以使他保持一切完全正常的感觉,那么将会怎样呢?”
这个著名的假想被称为“缸中之脑”,它提出了这样一个问题:假如人类大脑中关于外在世界的信息,真
的只是通过感官输入模拟出来的,我们怎么可能分辨得出它的真假来呢?
笛卡儿就认为外在世界实际并不存在,是造物主在故意蒙蔽我们。他说:“我愿意假定,一切真理的源泉
不是仁慈的造物主,而是一个同样狡猾,同样有法力的恶魔,施尽全身的解数,要将我引上歧途。我愿意假定
,天空、空气、土地、形状、色彩、声音和一切外在事物,都不过是用来欺骗人的幻象,而那个恶魔就是要利
用这些来换取我的轻信。”
佛经中也说:“色不异空,空不异色,色即是空,空即是色”“凡所有相,皆是虚妄”,认为我们看到的
世界其实只不过是假象,眼前的一切都是虚幻的。
事实上,他们的想法并非没有可能。从逻辑上说,我们确实没有办法确定世界是否真实。因为我们所有的
信息都来自于感官知觉,大脑是据此作出判断的,假如感官接收到的信号本身就是模拟出来的,我们根本无从
察觉。所以仅凭感官知觉,我们就能判断眼前世界是真的吗?显然不行。
前面这些观点会被一些人归类到“唯心论”中去,但其实这种标签早已过时。“唯物论”在19世纪曾一度
成为公认的主流世界观,但现在已经被物理学家们广泛怀疑。
在早期人们提出“物质”概念的时候,认为它是实在的东西,所以才会用“质量”来衡量它的多少,言下
之意是:质量大物质就多,质量小物质就少,没有质量就没有物质。
但后来这种观念被彻底打破了。首先是物质可以转化为能量,能量也可以转化为物质,而能量是虚无的;
然后又发现有些粒子没有质量,比如光子、夸克、胶子。这样一来,物质的实在性就已经很值得怀疑了。
当人们对时间、空间的特性有了进一步认识之后,才更认识到它们是世界不可或缺的组成部分,因为它们
并不是恒定的,会随着物质的改变而改变。假如说世界是唯物的,那么它们算是什么呢?难道时间、空间也是
物质吗?
量子论进一步加深了人们对于物质实在性的怀疑。“不确定性原理”说,粒子是不确定的,假如它是实在
的东西,怎么可能没有确定的状态?“互补原理”说,在你看的时候,它是粒子,不看的时候,它会变成虚无
缥缈的波,实在的东西可能这样么?
宇宙大爆炸理论更是直接否定了唯物论。在宇宙诞生之前什么也没有,没有时间、空间,也没有物质和能
量。假如物质是真实的,那么在宇宙诞生之前它们到哪里去了呢?怎么可能凭白无故变出个真实的宇宙来?
事实上,许多现代顶尖的科学家已经在怀疑。前中国科技大学校长、现任中科院院士朱清时教授,就曾经
作过一个叫做《物理学步入禅境:缘起性空》的演讲,公开否定唯物论,有兴趣的朋友可以在网上搜来看看。
或许会完全违背你的经验和常识,或许会让你一时难以接受,但我们还是要问这样一个问题:
我们的感官接收到的信息靠得住吗?眼前的一切是真的吗?
czh1753

18-04-30 14:06

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7.世界是意识决定的吗?
  要说哪一种现代科学理论最神秘莫测,“量子论”假如排第二的话,没人敢排第一。
量子论研究的是微观粒子世界中的现象。这一理论的核心内容,主要包括海森堡的“不确定性原理”、波
恩的“概率解释”以及玻尔的“互补原理”。它们都是如此的诡异,能彻底颠覆你对世界的认知。
  在学中学物理时,一般会碰到这样的题目,告诉你炮弹的初始位置在A点,初始速度是V,初始射角是θ
(这些统称为炮弹的初始状态),让你计算在时间T之后,炮弹会在哪个位置,速度是多少。
  这个题目充分反映了经典力学对于世界的认识。它认为任何事件都有前因后果,这种因果关系可以用科学
定律来描述。我们只要知道了“初始状态”,根据科学定律和方程,就可以预测事情的经过和结果。
  然而这个题目在量子论中却根本不成立。经典力学眼中的世界是确定的,任何事物都有确定的状态,比如
一个篮球,在每一时刻都有确定的位置和速度。但在量子力学中,海森堡的“不确定性原理”说,粒子不可能
同时具有确定的位置和速度(通常说动量),最多只能确定其中之一。它表明,粒子根本就不像篮球那样,有
确定的初始状态,粒子世界完全是一个不确定的世界。
  波恩的“概率解释”同样令人吃惊。波恩说,在粒子世界中,我们没办法像预测篮球的运动轨迹那样,根
据物理定律来预测粒子接下来的行踪。粒子最终会出现在哪里,这完全是随机的,我们能够确定的只有概率。
想通过计算来确定粒子的踪迹,并不比用掷骰子确定来得更准确。
  爱坦斯坦对此十分反感,他说:“量子力学令人印象深刻,但是一种内在的声音告诉我它不是真的……我
毫无保留地相信,上帝是不掷骰子的”。但现实又跟他开了个玩笑,后来的事实一再证明他完全错了,上帝确
实在掷骰子。
  假如前面这些说法已经让你难以接受,那么还有比它们更恐怖的,就是玻尔的“互补原理”,它居然认为
世界是由意识决定的。
  玻尔说,粒子的状态非常奇特。它有时候是粒子,有时候会变成波,这叫“波—粒二重性”。转换的关键
在于意识,当你观察它时,它就变成粒子呈现在你面前;当没人观察它时,它就变成波弥漫于整个空间。
  这段话要怎么理解呢?波是虚无飘渺的东西,不是实体,而粒子却是实在的点状物体。“互补原理”的意
思是说,当没有人看粒子的时候,它就不是实在的东西,而是幽灵般的波;但当你一睁开眼睛,所有的幻影立
刻消失,它马上变成一个实在的粒子,让你能够看到它。
  这像不像是《倩女幽魂》中的画面?当你定睛看时,小倩站在你的面前,笑吟吟地看着你;但当你转过身
去,她却立刻化作一道轻烟,消失得无影无踪。
  这还能算是科学理论吗?它简直就是《聊斋》中的鬼故事!
  量子论过于惊世骇俗,不可避免地引来了无数的攻击,然而那些设计来否定它的实验,却无不更加证明了
它的正确性。现在许多物理学家们,已经只顾埋头享受量子论带来的现实好处,再不去管它背后那令人毛骨悚
然的哲学意义。
  我们眼中的宏观世界是由粒子组成的。如果每一种粒子都是有人观察时才是实在的,没人观察时就只是一
种虚幻的波,那么由它组成的整个世界应该也是如此。这意味着什么?难道真像乔治·贝克莱主教说的那样,
“存在就是被感知”,世界是因为我们的存在才变得真实的?
  有人用调侃的语气很好地描述了这一问题:“当我们不看它时,月亮是不存在的”。
  难道世界真的只是个幻境,是意识决定的,世界就存在于我们的意识之中?
rieaman

18-04-30 14:03

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不同量级的规律在现有理解下是无法比较的,微观层面的不确定性与宏观层面的结构稳定性其实并不矛盾。。。
对于普通人来讲,还是郭德纲说好:谦儿哥,你有时间简史么!
czh1753

18-04-30 14:03

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7.  世界是意识决定的吗?
  要说哪一种现代科学理论最神秘莫测,“量子论”假如排第二的话,没人敢排第一。
  量子论研究的是微观粒子世界中的现象。这一理论的核心内容,主要包括海森堡的“不确定性原理”、波恩的“概率解释”以及玻尔的“互补原理”。它们都是如此的诡异,能彻底颠覆你对世界的认知。
  在学中学物理时,一般会碰到这样的题目,告诉你炮弹的初始位置在A点,初始速度是V,初始射角是θ(这些统称为炮弹的初始状态),让你计算在时间T之后,炮弹会在哪个位置,速度是多少。
  这个题目充分反映了经典力学对于世界的认识。它认为任何事件都有前因后果,这种因果关系可以用科学定律来描述。我们只要知道了“初始状态”,根据科学定律和方程,就可以预测事情的经过和结果。
  然而这个题目在量子论中却根本不成立。经典力学眼中的世界是确定的,任何事物都有确定的状态,比如一个篮球,在每一时刻都有确定的位置和速度。但在量子力学中,海森堡的“不确定性原理”说,粒子不可能同时具有确定的位置和速度(通常说动量),最多只能确定其中之一。它表明,粒子根本就不像篮球那样,有确定的初始状态,粒子世界完全是一个不确定的世界。
  波恩的“概率解释”同样令人吃惊。波恩说,在粒子世界中,我们没办法像预测篮球的运动轨迹那样,根据物理定律来预测粒子接下来的行踪。粒子最终会出现在哪里,这完全是随机的,我们能够确定的只有概率。想通过计算来确定粒子的踪迹,并不比用掷骰子确定来得更准确。
  爱坦斯坦对此十分反感,他说:“量子力学令人印象深刻,但是一种内在的声音告诉我它不是真的……我毫无保留地相信,上帝是不掷骰子的”。但现实又跟他开了个玩笑,后来的事实一再证明他完全错了,上帝确实在掷骰子。
  假如前面这些说法已经让你难以接受,那么还有比它们更恐怖的,就是玻尔的“互补原理”,它居然认为世界是由意识决定的。
  玻尔说,粒子的状态非常奇特。它有时候是粒子,有时候会变成波,这叫“波—粒二重性”。转换的关键在于意识,当你观察它时,它就变成粒子呈现在你面前;当没人观察它时,它就变成波弥漫于整个空间。
  这段话要怎么理解呢?波是虚无飘渺的东西,不是实体,而粒子却是实在的点状物体。“互补原理”的意思是说,当没有人看粒子的时候,它就不是实在的东西,而是幽灵般的波;但当你一睁开眼睛,所有的幻影立刻消失,它马上变成一个实在的粒子,让你能够看到它。
  这像不像是《倩女幽魂》中的画面?当你定睛看时,小倩站在你的面前,笑吟吟地看着你;但当你转过身去,她却立刻化作一道轻烟,消失得无影无踪。
  这还能算是科学理论吗?它简直就是《聊斋》中的鬼故事!
  量子论过于惊世骇俗,不可避免地引来了无数的攻击,然而那些设计来否定它的实验,却无不更加证明了它的正确性。现在许多物理学家们,已经只顾埋头享受量子论带来的现实好处,再不去管它背后那令人毛骨悚然的哲学意义。
  我们眼中的宏观世界是由粒子组成的。如果每一种粒子都是有人观察时才是实在的,没人观察时就只是一种虚幻的波,那么由它组成的整个世界应该也是如此。这意味着什么?难道真像乔治·贝克莱主教说的那样,“存在就是被感知”,世界是因为我们的存在才变得真实的。
  有人用调侃的语气很好地描述了这一问题:“当我们不看它时,月亮是不存在的”。
  难道世界真的只是个幻境,是意识决定的,世界就存在于我们的意识之中?
czh1753

18-04-30 14:03

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6.  时光能倒流吗?
  2000多年前,孔老夫子在岸边看到河水没日没夜流个不停,感慨时光如流水,奔腾不息,一去不返,《论语》中留下了这样的记载:“子在川上日:‘逝者如斯夫!不舍昼夜’。”
  最陌生的是最近的你。有时候你最熟悉的人在关键时候做出的事情,会让你感觉到根本就不认识他。在日常生活中一些你十分熟悉的概念也是如此,比如“时间”。
“时间”是什么?这个概念似乎每个人都清楚得很,但实际上却未必如此。
  很久以前古人就已经意识到,有些事物的存在很短暂,如天上的白云苍狗,有些事物的存在长得不可思议,比如天上的那轮明月,从古到今都是同一个模样。也许就是因为观察到了事物运动变化的长短差异,才让古人们产生了“时间”的概念。古人们发现,计量时间的最好办法,是找到一些以固定的周期循环变化的事物来做参照。于是不管在地球上的哪一个角落,人们都不约而同地采用了同样的解决方案,那就是把一个春、夏、秋、冬四季轮回称作一年,把一个朔望月的循环称作一月,把一个昼夜交替称作一日,现在我们知道那分别代表着地球绕太阳公转一周、月亮绕地球公转一周和地球自转一周。为了准确计量时间,古人发明了“日晷”、“漏壶”等计时工具。后来随着技术的进步,出现了更精密的仪器——钟表,现在最精确的原子钟,2000万年内误差不超过1秒,可见人类对于时间的把握,已经达到了何等精准的地步。
  到了这一步,人们对于时间的认识似乎已经是毫无悬念了。
然而事实果真是这样吗?不,对于时间,人们其实还存在着一大堆的疑问。
从常识上看,事物总是有开端的,那么时间是从什么时候开始的呢?大爆炸理论说宇宙诞生于137亿年前,那么时间就是从“奇点”开始的。但在奇点之前呢?奇点之前的时间是怎样的?物理学家们往往以“宇宙诞生之前的时间没有意义”的含糊其词来搪塞,其实是回答不出来。时间起始之前还有时间吗?难道真像那些被问到“创世之前上帝在做什么”的教徒们回答的那样:“那时上帝正在为问这类问题的人准备地狱”?在以往人们的印象中,时间是在均匀流动着的。假如把宇宙演化比作是一场规模宏大的电影,那么它的播放速度是恒定的,而且停不下来。但爱因斯坦的相对论打破了这一观念。相对论表明,物体的运动速度越快,或者引力场越强,它的时间流速会变慢。你能想象吗?宇宙飞船上的时钟“滴答”一下,和地面上的时钟“滴答”一下,它的时间长度是不同的!假如你乘坐接近光速的飞船去茫茫宇宙中探险,10年后回到地球时,地球上有可能已经过去几千年了! 运动速度越快,时间流速就越慢,当运动速度达到光速后,时间就完全停止了。古往今来,不知有多少的帝王将相奢求永葆青春,长生不老,希望时间这把杀猪刀对他们刀下留情,看来这并非完全是不切实际的幻想。
  宇宙演化的这场电影原来不一定是匀速播放的,它可以慢播、快播,甚至还可以按暂停。这一事实出乎人们原先的意料之外,也就不由地会想到一个更深层次的问题:它能不能倒播呢?既然能够永葆青春,那可不可以返老还童呢?
  时间的控制按键掌握在谁手里?时光能够倒流吗?
czh1753

18-04-30 13:57

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5. 为什么会发生“宇宙大爆炸”?
  总体来说,当前在学术界还是“唯物论”的天下。唯物论者们最希望看到世界是无限的、永恒的,因为他们坚持认为物质是世界的本原,但却没办法合理解释,作为世界本原的物质它自己又是从何而来的。所以假如我们是生活在一个无边无际、无始无终的宇宙中,那么物质就是永恒的存在,也就不需要回答物质如何起源的问题了。
  然而唯物论者们的美梦,被“宇宙大爆炸理论”打破了,我们来看看这一理论是怎么回事。
  1666年,牛顿发现白光其实是一种复合光,它在通过三角形棱镜时,能分解成彩虹一样的多种颜色,这种现象叫做“色散”,分开的单色光依次排列而成的光带叫做“光谱”。后来人们将望远镜聚焦在一个单独的恒星或星系上,观察从那里射来的光线的光谱,根据“多普勒效应”,通过分析这些光谱,可以确定这些星体相对于我们是静止的还是运动的,是在朝着我们而来,还是在离我们而去。假如它们在离去,那么我们接收到的光,波长将较长,光谱会向红端移动,这叫“红移”;反之则会向蓝端移动,叫“蓝移”。20世纪20年代,当人们利用这一原理来观察那些遥远星系时,原本预料会发现同样多的红移和蓝移光谱,因为那时以为星系是随机运动的。然而事实出人意料,在对银河系外的其它星系进行观测时人们发现,除了少数离我们最近的星系外,几乎所有河外星系都表现出红移来,它们都在离我们而去,而且离得越远的星系,离开我们的速度越快。
  这一现象应该如何解释?为什么几乎所有的星系都在远离我们?人们想到了一种可能:宇宙不仅是有限的,而且正处在不断的膨胀之中,所以宇宙空间的任何两点都在相互远离。这一想法促成了“宇宙大爆炸理论”的诞生。大爆炸理论认为,我们的宇宙诞生于137亿年前的一个“奇点”,然后出现了爆炸式的膨胀,生成了眼前这个广袤的宇宙。宇宙膨胀的趋势一直延续至今,它就像是一个从那时一直被吹到现在的气球。这一理论令人匪夷所思,然而科学家们拿出了有力的证据。大爆炸理论预言,宇宙诞生时大爆炸的余波,至今应仍在宇宙中回荡。结果1964年美国天文学家彭齐亚斯和威尔逊,在偶然中发现了宇宙背景微波辐射,证实了这一说法。这个发现为大爆炸理论提供了强有力的支持。后来越来越多的证据支持了大爆炸理论,越来越多的人接受了这个奇怪的理论。这一理论表明,宇宙有起始,极可能也有终结,并不是永恒的存在。
  在大爆炸理论中,存在一些很容易让人误会的问题。
  第一个是“奇点”。说到奇点,许多人很自然地就会认为,奇点是一个密度无限大、温度无限高、体积无限小的点。但现在也有很多人认为,所谓的奇点其实只是一个起始的时点,一个界限,而不是具体的实物,它指的是宇宙诞生的那一个瞬间。
  英国物理学家保罗·戴维斯这样说:“整个宇宙完全是从无中生出来的,其创生过程符合量子物理的定律。这样的宇宙在其成长过程中创造了一切物质、一切能量,从而建成了我们现在所看到的宇宙。这样,这种理论说明了一切物理性的东西(包括时间和空间)的创生。这种量子时空模型并不规定一个不可知的奇点来给宇宙开头。”
  第二个是“爆炸”。有人说,宇宙诞生之前并没有物质,既然没有物质,那么怎么可能发生爆炸呢?其实他们是误解了这个名词。之所以用“大爆炸”这个词来命名这种理论,主要是用来形容宇宙膨胀的突兀和迅速,并不是真的有什么东西在宇宙诞生时被点爆了。美国天体物理学家艾弗琳·盖茨这样说:“尽管名字听起来很吓人,但大爆炸并不是空间中发生的爆炸,而是时间和空间的起点——或者更准确地说,是当前人类对物理学的领悟能把我们带到最接近起点的地方。”大爆炸理论是否正确,目前存在一定的争议。但即便它是对的,也还会有一个疑问在等着我们:为什么会发生宇宙大爆炸?它是出于什么样的缘由?难道是造物主按下了创世的按钮?
现代科学无法回答
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