“上帝不會擲骰子”,這句出自愛因斯坦的名言,不僅是他個人科學(xué)信仰的宣言,更成為 20 世紀物理學(xué)界一場重大爭議的縮影。
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當量子力學(xué)以 “概率” 為核心,描繪出微觀世界充滿隨機性的圖景時,這位締造了相對論的科學(xué)巨匠卻始終堅守著對 “確定性宇宙” 的信念。那么,愛因斯坦為何會說出這句話?他所質(zhì)疑的究竟是什么?宇宙的運行,真的像預(yù)先編排好的劇本一樣,一切早已注定嗎?
要理解這句話的由來,需回到 20 世紀初量子力學(xué)的初創(chuàng)時期。
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當時,以玻爾、海森堡為代表的 “哥本哈根學(xué)派” 提出了一套顛覆性的理論:在微觀世界中,粒子的狀態(tài)并非確定不變,而是以 “概率云” 的形式存在。
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比如電子,我們無法同時精確測量它的位置和動量(海森堡不確定性原理),只能計算它出現(xiàn)在某個位置的概率;甚至在未被觀測時,粒子可能同時處于多種狀態(tài)的 “疊加” 之中,只有觀測行為發(fā)生,概率才會 “坍縮” 為一個確定結(jié)果。這種 “隨機性” 和 “觀測依賴性”,徹底打破了經(jīng)典物理學(xué)中 “萬物運行皆有確定規(guī)律” 的認知。
而愛因斯坦始終堅信,宇宙的運行應(yīng)當遵循嚴格的因果律,不存在真正的 “隨機”。在他看來,量子力學(xué)中的 “概率” 并非微觀世界的本質(zhì),只是因為人類目前的觀測手段不夠完善,尚未發(fā)現(xiàn)隱藏在概率背后的 “確定性規(guī)律”—— 就像我們擲骰子時,若能精確掌握力度、角度、空氣阻力等所有因素,骰子的點數(shù)其實是可以預(yù)測的,所謂 “隨機” 只是信息不足導(dǎo)致的錯覺。
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因此,他用 “上帝不會擲骰子” 來反駁哥本哈根學(xué)派,認為量子力學(xué)只是一種 “不完備” 的理論,總有一天會找到能解釋所有現(xiàn)象的 “終極規(guī)律”,讓宇宙的確定性回歸。
這場爭議的核心,本質(zhì)是 “確定性宇宙” 與 “隨機性宇宙” 的碰撞。愛因斯坦的觀點源于經(jīng)典物理學(xué)的熏陶 —— 從牛頓的萬有引力定律到他自己的相對論,都證明宇宙在宏觀尺度上遵循著可預(yù)測的規(guī)律:行星的軌道可以精確計算,日食月食的時間能提前預(yù)報,甚至宇宙的膨脹速率也能通過公式推導(dǎo)。
他堅信,微觀世界也應(yīng)如此,只是人類尚未觸及更深層的規(guī)律。而哥本哈根學(xué)派則通過大量實驗(如雙縫干涉實驗、薛定諤的貓思想實驗)證明,微觀粒子的隨機性并非 “測量誤差”,而是其固有的屬性 —— 無論觀測手段如何進步,都無法消除這種隨機性。
那么,宇宙的運行究竟是 “確定的” 還是 “隨機的”?如今,半個多世紀的科學(xué)研究給出了更復(fù)雜的答案。
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一方面,量子力學(xué)的 “隨機性” 已被無數(shù)實驗證實,成為現(xiàn)代科技的基礎(chǔ) —— 從半導(dǎo)體芯片到量子計算機,從核磁共振到激光技術(shù),都依賴于量子概率的特性。這意味著,在微觀層面,“上帝似乎真的在擲骰子”,隨機性是宇宙的基本屬性之一。
但另一方面,愛因斯坦對 “確定性” 的追求也并非毫無意義。雖然微觀世界充滿隨機,但在宏觀尺度上,大量微觀粒子的 “概率疊加” 會呈現(xiàn)出確定的規(guī)律 —— 比如氣體的溫度、壓強,本質(zhì)是無數(shù)分子無規(guī)則運動的統(tǒng)計結(jié)果,個體分子的運動是隨機的,但整體的宏觀性質(zhì)卻可精確描述。這種 “微觀隨機、宏觀確定” 的特性,讓宇宙既不會因完全隨機而陷入混亂,也不會因絕對確定而失去變化的可能。
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至于 “一切是否都是安排好的”,目前的科學(xué)證據(jù)更傾向于否定。若宇宙的一切早已注定,那么從宇宙大爆炸的那一刻起,每一個粒子的運動、每一顆恒星的誕生、甚至人類的出現(xiàn)與思想,都應(yīng)是預(yù)先設(shè)定好的 “劇本”。但量子力學(xué)的隨機性表明,宇宙存在無數(shù)種 “可能性”,未來并非唯一確定 —— 就像電子可能出現(xiàn)在不同位置,宇宙的演化也存在多種分支,最終走向哪條路徑,取決于無數(shù)偶然因素的疊加。
愛因斯坦的 “上帝不會擲骰子”,或許并非對量子力學(xué)的否定,而是對科學(xué)探索的鞭策 —— 它提醒我們,即使面對看似無解的隨機性,也要保持對 “規(guī)律” 的敬畏與追求。而宇宙的魅力,恰恰在于它既有可預(yù)測的秩序,又有充滿驚喜的隨機:宏觀的確定性讓我們能探索星辰大海,微觀的隨機性則為生命與創(chuàng)新提供了無限可能。這種 “確定性與隨機性的平衡”,正是宇宙最神奇的設(shè)計。
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