宇宙神学定律
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在牛顿的墓志铭上,刻有这样一段话:“自然和自然的法则隐藏在黑暗之中,上帝说:让牛顿降生吧,于是一切豁然开朗。”这无疑是对牛顿在物理学上伟大成就的最好描述。
作为人类史上最伟大的物理学家,牛顿开创了经典物理学。牛顿在力学、光学上都有着奠基性的成就,他甚至还在数学上做出过突出贡献(他又被并称为史上最伟大的三大数学家),牛顿的成就为后世的科学和科技发展奠定了极为重要的理论基础。
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虽然牛顿发现了包括万有引力定律在内的很多重要自然法则,但他相信这背后还有统治万物的“上帝”。在牛顿看来,引力支配着天体运动,但这无法说明天体最初是如何运动起来的,这背后必然有“上帝”给了天体的第一推动力。
在牛顿之后,又涌现出了像麦克斯韦、开尔文、洛伦兹等一众伟大的物理学家,他们逐渐完善了经典物理学。在19世纪与20世纪之交,一座宏伟的物理大厦建立起来,人们认为物理学的发展已经要到达尽头,后世的物理学家只需做一些修补工作即可。
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然而,“魔鬼”说,让爱因斯坦去吧,一切又重新陷于黑暗之中。爱因斯坦提出了相对时空观,创立相对论,打破了自牛顿时代两百多年来确立的绝对时空观。
原来牛顿物理学只在低速、弱引力场的情况下才能成立,它只是相对论的一种近似理论,相对论的使用范围则要广泛得多。由于我们生活中很难接触到亚光速、强引力的情况,所以牛顿物理学可以很好地描述。
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人们逐渐意识到,宇宙的本质要比想象中复杂得多,我们只接触到冰山一角,仍然被蒙在一个巨大的谜团之中。尤其是在量子力学发展起来之后,更是颠覆了人们对于宇宙的认知。
量子力学的鬼魅,让爱因斯坦一生都在批判推动这一理论发展的物理学家。牛顿物理学不但不适用于极端的宏观天体,而且也不适用于微观世界。量子世界中存在非常多反直觉的现象,一个非常著名的简单实验可以很好地说明,这就是双缝实验。
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如果让大量的电子穿过两条狭缝,在接收屏上并不会得到两条与狭缝相对应的图样,而是会得到一排明暗相间的干涉条纹,这种现象无法用牛顿物理学来解释。该实验表明,电子也具有波的特性,它们在穿过狭缝时会发生干涉。
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更进一步,如果让电子一个接一个单独通过狭缝,等到发射足够多的电子之后,接收屏竟然也会得到一样的干涉条纹。这意味着单个电子能够与自身发生干涉,它们并不是穿过其中一条狭缝,而是同时穿过了两条狭缝。
更加离奇的是,当物理学家在狭缝旁边放置监视器,观测电子究竟是从哪条狭缝中穿过,电子的干涉现象竟然消失了,接收屏上出现了两条与狭缝相对应的图样。也就是说,物理学家对电子的观测改变了它们的行为,电子仿佛知道自己被观测了。
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此后,惠勒又提出了一种更加颠覆认知的双缝实验变种,这就是著名的惠勒延迟选择实验。该实验过程比较复杂,这里不再详述。实验结果让人们进一步感受到了量子世界的离奇现象,观测者目前的行为能够反过来决定过去发生的事情,严重违背了我们所熟知的因果定律。
这些现象表明,宇宙绝非我们想的那样简单。更有甚者,“科学的尽头是神学”的说法此起彼伏,有人还拿牛顿和爱因斯坦两位物理学家说事。
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牛顿确实研究过神学,但这是他那个时代背景所致。牛顿生活在17、18世纪,当时教会占据主导,研究宇宙的奥秘其实是为了验证上帝的存在。至于爱因斯坦,他本人并没有在晚年研究神学,有关爱因斯坦信神的说法是胡乱编造的。爱因斯坦相信的是宇宙真理,而非具有人格的神。
最后,从某种意义上来说,无论是神学,还是科学,最终追求的都是宇宙本源问题,比如宇宙起源、时间开端、人类诞生。不过,神学是科学的尽头不具有任何实际意义,科学的发展始终还是要依靠于科学本身。
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