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【星際週刊】艾薩克牛頓的運動定律:宇宙不就像一個巨大的時鐘嗎?

週五晚上11點,我正打算寫一篇關於

大部分人大概都會同意我的觀點。除了患有精神疾病的人,我們中的大多數都認為可以按照自己的意願行事。我們的道德體系,我們的法律體系和我們的文化都建立在自由意志存在的基礎上。

宇宙不就像一個巨大的時鐘一樣在運轉嗎?

但是經典物理學卻不這麼認為。1687年,艾薩克牛頓發表了他的運動定律,這些定律描述了從粒子到行星的所有物體在運動中所要遵循的規律。它可以準確的預測物體受到推動後的運動狀態。

牛頓的偉大成就導致了這樣一種觀點(最早由拉普拉斯提出):整個宇宙的執行像是一個巨大的鐘表。“

命中註定卻又不可預測

當你第一次接觸

宇宙像時鐘一樣運轉的觀點追溯到艾薩克牛頓的運動定律

但是決定論並不像它最初出現時那樣可怕。實際上,

更重要的是,想要計算出未來的狀態一定要將我們自身包含進去。如果我根據一組初始條件計算出你接下來要做什麼,那麼揭示這些資訊的行為將會讓我的計算失效。告訴你說你接下來要喝一杯咖啡,而這就會改變你的大腦狀態,從而改變初始條件。

那麼,如果我們並不能獲取關於未來的任何知識,那麼未來一切都是確定性的嗎?大自然讓我們對自由意志有強烈的感知,可能這正是我們想要善待他人的基礎。由於互利比互害更加有利於社會的發展,自由意志可能是透過自然選擇進化出來的幻覺。史蒂芬·霍金認為,我們關於自由意志的概念形成了一個很好的“有效理論”(例如,見他的書《黑洞和嬰兒宇宙》)。即使一切在現實中都是預先確定的,自由意志的幻覺對我們來說已經足夠好了,那麼為什麼不就此接受它呢?

量子隨機性

如果這些還是讓你感到不太滿意,你也許會很高興聽到牛頓力學並不是真理。二十世紀初期產生了量子力學,這是一個非常難理解和反直覺的理論。它的結果之一是在微觀尺度上存在本徵的不確定性。這件事還是另一件事發生是無法被預測的。

“假設有一個粒子,你把它放在磁場中,它將會在A或B處出現,”數學家約翰·康威說。康威正在設想一個實驗,比如斯特恩-格拉赫實驗,在這個實驗中,磁場改變了電子的路徑。“

蔡林格本人是維也納大學的物理教授

一個事件缺少物理原因並不意味著背後沒有其它的非物理原因。正如勒內·笛卡爾和卡爾·波普爾所描述的那樣,一個完全脫離物理實在的人類思維,會是導致隨機性發生的根本原因嗎?“有人可能會說,不確定性和我們只能對平均值做預測的事實表明還有一些人們沒有注意到的原因存在。”,蔡林格說。“這完全是猜測,但在邏輯上是可能的。”

然而,這種方式可以賦予心靈的自由也是非常有限的:它可能會以這種或那種方式影響某個獨立事件的結果,但對於多個事件,它無法在不違反物理定律的前提下改變事件發生的機率。如果你像上面描述的那樣做了很多實驗,2/3的粒最終到達A處,1/3最終到達B處。

觀察者的作用

然而,隨機性並不是量子物理的全部。它也揭示觀測與物理現實之間的神秘聯絡。

1933年的維爾納·海森堡

這表明,如果世界上真的存在自由,即你或粒子的行為都不是由宇宙過去的歷史預先決定的,那麼這種自由有兩種形式。”一種是我有選擇做哪個實驗(測量位置或動量)的自由,另一種是大自然擁有展現它想展現的結果的自由——這就是大自然的隨機性,”蔡林格解釋說。“從某種意義上說,這兩種自由是殊途同歸的。這是大自然的一個迷人的特徵。”

然而,

多重世界?

然而,量子力學還有另一種解釋,它不需要引入塌縮這一概念。根據休·埃弗雷特在20世紀50年代首次提出的多世界理論,每進行一次測量,世界就會分裂成幾個分支。每一個平行世界對應一個可能的結果。當你決定是右轉還是左轉時,宇宙立即一分為二。在一個世界種你會右轉,在另一個世界中你會左轉。

那麼,自由意志存在嗎?

儘管物理學在過去100多年裡取得了巨大的進步,但它並沒有為關於自由意志的問題提供答案。即使是量子不確定性也不能完全否定決定論。量子效應發生在微小的尺度上,它們是否能以一種有效的方式影響宏觀世界是有爭議的。

正如康威所指出的,我們總有可能生活在“第二次重播的宇宙(second time around Universe)”中。第一次,量子事件可能是隨機的,人們的選擇可能是自由的,

但蔡林格也指出,那些聲稱沒有自由意志的人通常不會遵循他們的信仰。”當我年輕的時候我參加過一個會議,有人聲稱沒有自由意志,一切都是決定的。所以我站起來在300人面前侮辱了他。他生氣了,我用一種非常安靜的聲音說:“你為什麼生氣,我別無選擇!”

蔡林格說得有道理。除了固執的科學家,我們大多數人認為決定論是一種很難下嚥的藥丸。接下來的問題是,我們能否解釋人類的意志怎樣在不違反物理定律的情況下影響物理世界的變化。

作者:Marianne Freiberger

翻譯:Nothing

審校:C&C

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