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发表于 2008-10-27 10:34:15
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飯後閒話:決定論
可以說決定論的興衰濃縮了整部自然科學在20世紀的發展史。科學從牛頓和拉普拉斯的時代走來,輝煌的成功使它一時得意忘形,認為它具有預測一切的能力。決定論認為,萬物都已經由物理定律所規定下來,連一個細節都不能更改。過去和未來都像已經寫好的劇本,宇宙的發展只能嚴格地按照這個劇本進行,無法跳出這個窠臼。
矜持的決定論在20世紀首先遭到了量子論的嚴重挑戰,隨後混沌動力學的興起使它徹底被打垮。現在我們已經知道,即使沒有量子論把概率這一基本屬性賦予自然界,就牛頓方程本身來說,許多系統也是極不穩定的,任何細小的干擾都能夠對系統的發展造成極大的影響,差之毫釐,失之千里。這些干擾從本質上說是不可預測的,因此想憑藉牛頓方程來預測整個系統從理論上說也是不可行的。典型的例子是長期的天氣預報,大家可能都已經聽說過洛倫茲著名的"蝴蝶效應",哪怕一隻蝴蝶輕微地扇動它的翅膀,也能給整個天氣系統造成戲劇性的變化。現在的天氣預報也已經普遍改用概率性的說法,比如"明天的降水概率是20%"。
1986年,著名的流體力學權威,詹姆士.萊特希爾爵士(Sir James Lighthill,他於1969年從狄拉克手裏接過劍橋盧卡薩教授的席位,也就是牛頓曾擔任過的那個)于皇家學會紀念牛頓《原理》發表300周年的集會上發表了轟動一時的道歉:
"現在我們都深深意識到,我們的前輩對牛頓力學的驚人成就是那樣崇拜,這使他們把它總結成一種可預言的系統。而且說實話,我們在1960年以前也大都傾向於相信這個說法,但現在我們知道這是錯誤的。我們以前曾經誤導了公眾,向他們宣傳說滿足牛頓運動定律的系統是決定論的,但是這在1960年後已被證明不是真的。我們都願意在此向公眾表示道歉。"
(We are all deeply conscious today that the enthusiasm of our forebears for the marvelous achievements of Newtonian mechanics led them to make generalizations in this area of predictability which, indeed, we may have generally tended to believe before 1960, but which we now recognize were false. We collectively wish to apologize for having misled the general educated public by spreading ideas about the determinism of systems satisfying Newton's laws of motion that, after 1960,were to be proved incorrect.)
決定論的垮臺是否註定了自由意志的興起?這在哲學上是很值得探討的。事實上,在量子論之後,物理學越來越陷於形而上學的爭論中。也許形而上學(metaphysics)應該改個名字叫"量子論之後"(metaquantum)。在我們的史話後面,我們會詳細地探討這些問題。
Ian Stewart寫過一本關於混沌的書,書名也叫《上帝擲骰子嗎》。這本書文字優美,很值得一讀,當然和我們的史話沒什麼聯繫。我用這個名字,一方面是想強調決定論的興衰是我們史話的中心話題,另外,畢竟愛因斯坦這句名言本來的版權是屬於量子論的。 |
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