问题

事物的下一秒演变结果是偶然还是必然?

回答
要回答这个问题,我们得先坐下来,好好捋一捋“偶然”和“必然”这两个词到底在说些啥。

打个比方,你手里握着一颗骰子,准备让它在桌面上滚一滚。这颗骰子最终会停在哪一面?是六点?还是一点?你闭着眼睛,脑子里想着所有可能的点数,每一个点数出现的几率似乎都一样。这就是我们通常说的“偶然”。你无法事先精确预测它会是哪一个,好像骰子自己有个小小的想法,随心所欲地决定了它的归宿。

但是,有没有那么一种可能,我们只是因为对事情了解得不够透彻,所以才觉得它“偶然”?

设想一下,如果我们可以精确知道:

骰子每一次与桌面接触的力度和角度。
桌面的每一个微小的不平整,包括那些肉眼看不见的震动。
骰子表面材质的细微差别,以及空气流动对它轨迹的影响。
甚至是你手腕在抛掷时那一瞬间的每一个肌肉纤维的收缩程度。

如果我们拥有这样一套“超能力”,能够观测到并计算出所有这些极其微小的、前置的条件,那么,理论上讲,我们就可以精确地预测出骰子会落在哪一面。就像我们能预测一个物体在真空里自由落体时会以多快的速度下落一样,那是一种完全由物理定律决定的“必然”。在这种视角下,所谓的“偶然”只是我们对输入信息不完整所产生的一种“无知”。

这种思考方式,在科学领域被称为决定论。它认为,宇宙就像一个巨大的、精密运行的机械钟。每一个齿轮的转动,每一个弹簧的释放,都是由之前的状态和一套严格的物理法则决定的。只要你从某个时间点开始,知道所有物体的位置、速度和受力,你就能计算出未来任何一个时间点的状态。从这个角度看,事物的演变,无论是你手中骰子的落地,还是宇宙的膨胀,都是冥冥之中早已注定的“必然”。

然而,现实世界真的能这么简单吗?

到了微观层面,事情就变得有点棘手了。量子力学告诉我们,很多微观粒子的行为,比如电子的运动轨迹,并不是那么容易被精确预测的。我们只能计算出电子出现在某个区域的可能性有多大。海森堡不确定性原理就指出,我们不可能同时精确地知道一个粒子的位置和它的动量(速度)。你越想精确地知道它在哪里,你就越不确定它跑得有多快,反之亦然。

这就好像,你试图抓住一只在房间里乱飞的蚊子。你看到了它,你就可以大致估计它飞行的方向和速度,但要精确地知道它下一秒会出现在哪个针尖大小的点上,几乎是不可能的。即使你非常非常努力地去测量,你的测量行为本身也会干扰到蚊子,改变它的轨迹。

在量子世界里,这种固有的“不确定性”并不是因为我们观察得不够仔细,而是事物本身的“属性”。比如,一个放射性原子在衰变,我们知道它在某个时间段内衰变的概率,但具体是哪一秒,哪一毫秒,原子会选择“爆炸”,这就像一个随机事件。我们无法从它之前的状态预测出它的“决定”。所以,从量子层面来看,很多事件的发生,似乎确实是偶然的,它们本身就带有概率的性质,而不是被前置条件所“必然”决定。

所以,我们该怎么给“下一秒演变结果”下定义呢?这取决于我们观察的尺度,以及我们对“知道”的定义。

如果我们处在一个宏观世界,并且我们有能力(或者理论上认为可以拥有能力)掌握所有影响因素的初始状态,那么事物的演变看起来更倾向于必然。就像你摔杯子,杯子一定会碎,因为万有引力、杯子的材质特性、桌面的硬度,这些都决定了它的结果。你不需要去猜测它会不会突然悬浮起来。

但是,如果我们将目光投向微观世界,或者我们探讨的是那些由无数个微观事件叠加起来的复杂系统(比如天气,比如股票市场,甚至是你我今天早餐吃什么),那么偶然性就扮演了非常重要的角色。即便我们拥有强大的计算能力,但如果系统的某个基础环节是量子性质的“偶然”,那么整个系统的未来,就无法完全精确地预测。

更进一步说,即使在宏观世界里,很多时候我们也因为信息的限制,不得不将其视为“偶然”。比如,我无法精确知道你下一秒会做什么。我只能根据你的习惯、你的处境,做出一些推测。但你随时可能因为一个突如其来的想法,或者一个意想不到的电话,而改变你的行动。这其中的很多因素,可能是我完全无法掌握,或者即使掌握了也无法计算的。

所以,事情的下一秒演变结果,更像是我们宏观世界里对微观不确定性的一种“平均化”或“模糊化”处理。我们无法触及到最根本的量子随机性,也无法掌握所有宏观层面的微小扰动。因此,我们只能说,在大多数情况下,我们所观察到的世界,是一种“概率性的必然”和“被信息限制的偶然”的混合体。

它不是纯粹的“要么是这样,要么是那样”的非黑即白。更像是有一张巨大的概率网在笼罩着,有些节点上,网格非常密集,结果几乎是确定的;而在另一些节点上,网格很疏松,结果就充满了不确定性。我们当下能做的,就是尽可能地去理解这张网,去把握那些相对“必然”的趋势,同时也要接受那些来自未知领域的“偶然”。

网友意见

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不请自来。

这个问题从本质上来说,从现在的物理学结论看,是并非必然的(虽然我并不愿意用偶然来描述这个结果)

你的第一层问题,其实就是拉普拉斯妖的问题。

物理学发展到现在,不确定性原理已经确认为事物的本质属性之一。在微观层面上不对易的量的不确定,会让物理量有(在一定的规律内)随机性的变化。

比较广为人知的一组就是动量和位置。也就是说你能知道一个粒子的位置,就不能知道它的速度。那你就不知道它下一刻会在哪里。同样你知道速度,就不能知道它的位置。还是不知道它下一刻在哪里。

虽然宏观上在许多情形可以表现出某种符合拉普拉斯妖的情形,那只是因为——精度不够。在足够小的精度下,这个问题依旧是不能成为必然的。

第二个问题是关于时间是否可逆的假设之上的。其实在第一个问题都无法得到必然结果的前提下,第二第三个问题无论怎么解都已经可以得出结论了……

不过时间是否可逆呢…这一点我不好做回答。但是惠勒的延迟选择实验得出一个这样的结论:实验者在未来做的决定,可以影响曾经发生的事情。

当然这么说并不是十分严谨,至少在观察者效应的本质得到解释之前,这个结论不能推广到实验以外的场景中。但是至少就延迟选择实验本身,确实存在这样的现象。准确的说,是实验者是否对光子的观察进行干预,能够决定光子(我们现在认识中的)过去通过的路径。

第三个问题在于,人的意识是否是必然的。这一点我还不能解答。

但是人的意识可以在微观层面上影响事物的状态,这一点请参考电子双缝干涉实验以及衍生的量子擦除实验。

——————

一位知友说这并非科学范畴的问题。但是我要说,任何问题都是科学方面的问题,包括哲学。如果有人说,“这是不是科学的范畴”。那最多是因为科学还没进步到那个地步。当然更可能的是,这么说的人并没有意识到科学已经来到这个领域。比如在了解量子物理之前,人们很难认为意识和客观实在的互相作用是科学范畴的问题而非哲学解释。然而现在这种现象已经被放在了实验室里

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