这些科学谜团将颠覆你的世界观(图)

2018-10-18 20:18 桌面版 正體 1
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事物总是有开端的,那么时间是从什么时候开始的呢?(图片来源:Adobe Stock)

有人说:“当我们不看它时,月亮是不存在的”。难道世界真的如学者推测只是个幻境,是意识决定的,世界就存在于我们的意识之中?这些科学谜团将颠覆你和我的世界观。

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’。”

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,比如天上日月星辰,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?时间起始之前还有时间吗?

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。你能想像吗?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!

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。这一事实大大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?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?现代科学无法回答。

最神秘莫测的“量子论

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。

在学习中学物理时,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?

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