传统决定论是怎样被粉碎的

决定论在刚刚进入20世纪时，许多主流物理学家站在经典体系的角度上乐观地认为，物理学的大厦已经建成，以后大家的工作仅仅只是在这座大厦的基础上添砖加瓦，因为原则上，宇宙中任何一个客体的行为都可以在经典物理体系中得到完备、准确的描述。决定论的宇宙实际上，这种开创于两百年前拉普拉斯的决定论——宿命论，一直是人们对物理模型的终极期望。当时的物理学家认为，如果有一天，我们掌握了关于宇宙的所有规律，那么根据因果律，这个世界上任何客体的行为，原则上都可以根据它的初始信息计算出来，人们需要面对的只不过是复杂的计算而已。这种完备、准确的关于世界运行秩序的预言，甚至可以包括我们的每一个想法，敲在键盘上的每一个字，因为我们始终是存在于客观物质的基础之上。决定论也被称为宿命论实验与经典体系的偏差也就在同时，经典体系的瑞利-金斯公式是无法对“黑体在热力学平衡下的电磁辐射功率与辐射频率和黑体温度的关系”做出完善的描述的，而且与实验结果偏差非常大，这直接导致了灾难性的紫外发散。普朗克逐渐意识到，在黑体辐射中，能量并不像经典体系描述的那样是连续性的，进而提出了能量量子化的假说，并引入了一个重要的不为0的物理常数——普朗克常数h，提出了著名的黑体辐射定律，实验表明它与实验结果符合得非常好。黑体辐射实验图随后，爱因斯坦在年受到了普朗克研究工作的启发，为解决经典体系面对解释光电效应问题时的无能为力，提出了光量子假说。普朗克、爱因斯坦的开创性工作标志着量子力学的诞生。光电效应示意图不确定性原理(测不准原理)在普朗克、爱因斯坦工作的基础上，物理学家逐渐发展出了物质波假设(德布罗意)、描述微观粒子波动性的薛定谔方程及波函数的概率诠释(玻恩)。年，海森堡提出了著名的不确定性原理:一个粒子不可能同时具有完全确定的位置与动量，其位置不确定度与动量不确定度的乘积不会大于约化普朗克常数的一半。人们起初认为不确定性原理是对测量的一种限制，例如当我们用一个光子以碰撞的方式测量一个粒子的位置时，必须将光子的波长足够地减小，这时光子的能量则会变得很大，在碰撞到被测量粒子时，对其动量的扰动也就会同时增大。而当我们不想过多地扰动被测量粒子的动量时——也就是想对动量进行精确测量时——，光子的能量就会被大幅度减小，波长会变得非常长，这时对粒子的位置又无法进行准确测量了。海森堡及不确定性原理后来人们逐渐意识到，不确定性原理揭示的不只是我们测量手段的一种限制，更说明粒子在同一时刻压根就不具有完全精确的位置与动量。因此，此原理也从最初的测不准原理更名为不确定性原理。决定论的死亡此时，人们也意识到了经典体系的决定论正在逐步地走向死亡，用海森堡自己的话讲就是:在因果律的陈述中，“若确切地知道现在，就能预见未来”，所得出的并不是结论，而是前提。我们不能知道现在的所有细节，是一种原则性的事情。”实际上，关于现在的全部细节，是不可能具有完备性的。不确定关系式不确定性原理的出现，无疑给了所有拥护决定论的物理学家一次沉痛的打击，事实证明，决定论已经被不确定性原理彻底粉碎了。人们不但不能准确得知一个物理系统所有准确的信息，也就是所有准确的物理量，甚至于这些在经典体系中缺一不可的物理量，在微观世界中，都已经不可能具有准确的量值了。这意味着，我们永远不可能根据一个物理系统的状态，准确预言其在以后的具体行为。结合玻恩的概率诠释，我们能够做到的，仅仅是根据物体系统在所有物理量上的概率分布，去预言以后系统处于各个状态的概率！决定论最初的倡导者——拉普拉斯量子力学层面的决定论由于在量子力学中，任何一个粒子的演化，其波函数都服从某种确定性规律，例如薛定谔方程，因此人们发现，假如我们还要坚持决定论，那就仅仅只能站在量子力学的层面上了。就是说，虽然我们不可能准确地预言一个粒子以后的行为，但是我们可以根据薛定谔方程，去准确地预言粒子在以后的量子态(波函数)。而在量子力学层面的决定论中，量子力学实际上已经做出了人类物理学史上最为精确的实验！宇宙在量子层面的决定论上演化不确定性原理对传统拉普拉斯决定论的粉碎，也给人们的哲学世界观带来了剧烈的冲击！同时也会发现，我们身处的这个宇宙，并不是一个机械的、单调的、宿命论的世界。它其实充满了随机性与未知性，但又在概率的层面上充斥着规律性！

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