上帝掷骰子

  近几年的AI大数据模型特别火,因为所有人都能使用它,也能轻易接受,但是要试问AI大数据的低层逻辑估计了解的人不多,它其实是概率和模型。

爱因斯坦和另一位顶尖科学家玻尔的论战,是20世纪最出名的科学争论。爱因斯坦在这场围绕量子力学的对战中说“上帝是不会玩掷骰子的”,他就是在说量子力学的理论,一定是有问题的,世界一定是按照一套简单可靠的运行规则执行,可验证,可认识,可预测。

  争论的是两种世界观,爱因斯坦对自己的“决定论”的世界观坚信不疑,简直就是信仰,他一直在找量子力学支配的概率和不确定性的笑话的证据,至死方休。更厉害的是,经典力学、经典电动力学、经典热力学,这三大体系是和谐统一的,成为了经典物理学的三大支柱,牢不可破。

  还有像上世纪的20年代活跃的主流哲学家,像维特根斯坦、海德格尔、亚斯贝尔斯,都几乎没有谈论过量子力学。甚至以数理哲学为看家本领的罗素和怀特海对量子力学的论述也很少,而且他们真的很难理解了这个新世界观的震撼性。

  同时期的中国知识分子,像胡适、鲁迅等人,有过很新潮、甚至很激进的思想,但是对量子世界的诡秘行径可谓是一无所知。

  这一切的一切缘起来自于一个叫普朗克的24岁的年轻人。在1900年初一个会议上,热力学之父开尔文爵士说过“整个物理学的大厦基本建设造成,往后的年轻人只能干点修补工作,但在晴朗的天空中还漂浮着两朵乌云”,这两朵乌云一朵是人们假设光传播是靠一种叫“以太”的物质传播,但就是怎么实验都找不到这个“以太”,另外一朵乌云就是黑体辐射,所谓黑体辐射就是一个不反射别的光,它发出的就是自身的光的物体,就是你拿能量再强的光打它都无动于衷,纹丝不动,只有拿与自身频率相同的光照射它才有光子移出,这个乌云也是经典的电磁理论解释不了的。

  1900年的时候,普朗克已经研究黑体辐射好几年了,但也没搞出什么头绪来。一天下午,他就想换个思路,先不管各种各样的假设啊推导啊,不管怎样,先用数学方法把这两套公式拼起来再说。结果几天之后,普朗克还真把这两套公式给凑成了一个,也就是著名的“普朗克黑体公式”。在普朗克黑体公式公布之后,大家发现这个公式非常管用。但问题是,大家都是知其然,不知其所以然。

  又经过了一段时间的研究,普朗克终于发现,如果要让这个公式成立,就必须做一个假设,那就是:能量在发射或者吸收的时候,不是连续不断的,而是必须分成一小份一小份的。也就是说,能量不是可以无限分割的,而是有一个最小单位,这个基本单位,后来就被命名为“量子”。就是这个量子的假定,最终推翻了整个经典物理学的大厦,也彻彻底底地改变了人类对世界的认识。

关于连续性和平滑性的假设,是微积分的基础。而无论是牛顿的力学还是麦克斯韦的电磁学,都建立在微积分的基础之上。而量子论的诞生,直接动摇了连续性的假设,相当于经典物理学的大厦一下子被移走了地基。

  普朗克的的黑体辐射公式经得起任何实验检验,牢不可破。

第二个天才物理学家带来的就更震撼。

在光是波或者粒子在人类的认识历史中是简直是最“残忍”的一件事,那么熟悉,那么平常的东西就是不知道它是啥。

天才物理学家薛定谔和他情人在阿尔卑斯山里度假的时候,他也是像普朗克想的一样,我先不管光是啥,先弄一个数学方程来描述光,他还是根据经典力学的能量守恒定律就是物体的动能加上它的势能等于总能量的思路弄出来一个人类历史最震撼的方程即是波动方程,也叫做薛定谔的“情欲大爆发方程”,波函数本身,它是一个标准的波动。它的波长由粒子的能量决定,再考虑到能量跟动量的关系,这个波正好满足德布罗意那个“物质波”公式。自由的粒子,是一个自由的波。

波函数本身是个波动,可是波函数的绝对值的平方,却是一个常数。它在 x 空间中每一点都是一样的。波函数绝对值的平方代表粒子在这个区域被发现的概率。所以这就意味着,这个自由粒子,出现在空间各个位置的可能性都是一样大的。

这也符合海森堡不确定性原理,因为你给定了能量就给定了动量,而既然动量没有不确定性,位置的不确定性就必须是无穷大。这也就是说,在量子世界里,绝对自由的粒子,同时身处世界所有的地方。它是一片无处不在的云,你在哪里都有可能遇到它,我们根本无法预言电子的实际位置,而是只能预言电子的出现概率。这个结论意味着,量子论彻彻底底地从最根本的因果关系上颠覆人的世界观。。你要找到它只能预测它的概率,波函数方程经实验检验,也是牢不可破。

量子力学的第三个颠覆性认知那就是我们对世界的认识只能是主观的。

我们并不知道电子这个东西究竟是什么,我们只是熟悉电子的运行模式。你可以说电子是一个粒子,但有时候你可以把它当成一个波,又或者它是一个极为微小的弦的震动模式。你可以说物质之间的相互作用是一种“力”,又可以说是一种“场”,还可以说是一些粒子从中传递的信号,只要能有实验验证。

世界玩概率,不确定,随时修改模型。

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