《大话物理——旅行到时与光的尽头》
第20节

作者: 一朵熊ss
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  但那一刻所凝聚的绝不仅仅是拉普拉斯一人的光荣与梦想,当拿破仑将拉普拉斯的回答转述与约瑟夫?拉格朗日(Joseph Lagrange)伯爵时,后者不假思索地叹道:“侯爵给出的真是个好假设!”可以说,每位醉心科学之道的人此时的灵魂都随着拉普拉斯铿锵有力的话语飞扬到了天边:再不需要上帝,冲破了教义的重重封锁之后,人类终于昂首站立在地平线上,不再为造物主而跪拜,开始为自己而欢呼——科学,让我们无所不知、无所不能……

  不知不觉间,拉普拉斯在全然否定了笼罩在人类文明上空千年之久的神祗之后,却又亲手为大家创制了一个新的神,那就是自然规律之神。他断言:假若宇宙间有一超级智慧体,在某一刻,它能够对整个时空中——小到一粒微尘大到一座星系——所有物体的位置以及受力状况都了若指掌的话,那么,借助力学定律,它就可以推算出宇宙任意时刻的样貌,不论过去还是未来。这一全知全能的智慧生物便是大名鼎鼎的“拉普拉斯妖”,在它眼里,时间之箭不过是镜中幻象,万事万物从降生的一刹那起,其命运皆已注定。因为你总能够从前一刻的缘由,推导出后一秒的结果;如此一来,我们敬爱的宇宙只需设定一套完美的运行法则,再于时空之中洒下一把粒子,所有的粒子便会一一落入既定的轨道,何时团聚、何时离散、何时酝酿生命、何时又悄然寂灭……每一步都紧跟着上一步,因果之链、环环相扣,就像多米诺骨牌,不论队列再长,只要轻轻将第一张牌推倒,它身后所有队员的命运都已揭晓,什么时候101将倒下、202又将倒向何方……一张接一张,各自身不由己、别无选择。

  这便是机械决定论的由来,在拉普拉斯心目中,宇宙俨然一台精密的大机器,它一刻不停地从初始运转至终点,从不松懈、绝无故障;而每个星球、每个苹果,甚至每个生命体,都不过是构成机器的一块微不足道的零部件。不论你我亦或大千宇宙,在妖怪的眼中,皆毫无悬念可言——人类一思考,拉普拉斯妖就发笑。然而,自然规律真的竟如拉普拉斯侯爵所言,无所不能包容吗?玩过多米诺的人都知道,再怎么精心设计路线、控制积木与积木间的距离,大功告成后指尖触碰第一块积木之时,你仍会心怀忐忑:这一路上,不确定的因素实在太多了,说不定哪一环节掉个链子、就前功尽弃……“不确定”,这词儿可真妙,寻找真相的旅程中充满了各类不确定,令人类时时如临深渊、如履薄冰;可拉普拉斯老妖,面对种种不确定,您就真能笑得出声吗?

  日期:2014-11-08 17:48:51
  三个问题
  故事到了这儿,你是否以为有关“力”的纷争已然接近尾声?不,一切才刚刚开始。为一探原委,我不得不再次把你拖回到大发现的起点——伟大的惯性定律——一同细细考量。伽利略发现:物体在不受外力作用时,只会有两种状态,或者匀速直线运动,或者静止;二者必居其一,再无第三种可能性。那么,如何才能判断一个物体是处于静止状态,还是正在匀速运动呢?
  答案是,我们不能判断!在牛顿的力学国度,匀速运动的体系内所有的物理法则同样适用于静止体系,试想你在一列疾驰的火车上垂直向上抛一个小球,小球必然会笔直地落回到你的手中,正如你站立在地面抛同一个小球所预期的轨迹一样。车厢内小球并不会因为离开你的手心之后,没能跟上火车前移的步伐而驻留在空气中,否则,你只能回过头到身后去找寻下落中的小球。所以,在一个封闭的系统内,无论测量任何一物理量都无法确定系统是处于静止还是匀速直线运动状态(文中所有的“匀速”运动皆是指“匀速直线”运动,这一点非常重要。如果系统在转弯,即使速率的大小不变,你也将很快觉察到。例如:假若你的房间在原地打转,那么,即使不往窗外望你也能知道,因为你立马就会被甩到墙角)。唯一能将二者区别开的方法,就是到系统之外寻找更“大”的参照系统。因此,给出两个相对孤立的“小”系统,问哪一个处在真正意义的静止状态?牛顿在《原理》中告诉你:“这个问题没意义。”虽然当你脚踏大地,可以随意地指着奔跑的火车说:“它在运动,而我呢,此刻静止”。但是,你坐在火车上纹丝不动的朋友也可以争辩说:“你和你脚下的地球都在飞旋,我才是静止的呢。”

  这就是牛顿版的相对性原理,通常又称“伽利略不变性原理”。运动与静止,不过是一对互相依存的概念,而始终如一的唯有历经各种状态历练的物理定律。又出现一条“不变”原则,比起总动量守恒,伽利略不变性更加抽象——它囊括了所有物理细则,可以说,是法则之上的法则。随着认知的深入,自然逐层向我们展现着她简单至极的美,但随着美的浮现,新的问题也接踵而至……
  日期:2014-11-09 21:11:41
  问题一:“相对”与“绝对”
  运动、静止……如果说一切状态皆是“相对”的,总得有什么东西是“绝对”的,才能在纷繁的变幻中牢牢地抓住永恒呀。就好像浮云背后的蓝天,亘古映照在我们的眼底。对,空间本身就是一块万世长存的画布,因此,牛顿定义道:“绝对的空间,它自己的本性与任何外在的东西无关,总保持相似且不动。”作为十七世纪物理界的王者,牛顿觉得自己在头脑中凭空捏造的这一“不变性”,足以巧妙地解决来自基层的任何疑问。“相对的空间是这个绝对空间的度量或任意可动的尺度,它由我们的感觉通过其自身相对于物体的位置而确定。”

  在牛顿的理论中,我们所感知的空间显然只是“相对”的那一部分,从一个角度看它静若处子,换另一个角度它立刻动若脱兔。但“相对空间”不论在舞台上如何变幻,只要拥有幕后的“绝对空间”作为靠依,它始终都确信自己正安心地躺在“不变”的怀抱中;正如所向披靡的安泰俄斯只有时刻从大地之母盖亚身上汲取能量,才可填补自己的虚弱。出于同样的不安,牛顿又创造了“绝对”的时间:“绝对的、真实的和数学的时间,它自身及其本性与任何外在的东西无关。它均一地流动,且被另一个名为持续的、相对的、表面的和普遍的时间通过运动的任何可感觉到的外在来度量。”有了“绝对”的空间与时间,便可以自由地定义“绝对运动”与“绝对静止”,于是,牛顿在脑海中孕育出一整个“绝对宇宙”,它静谧地坐落于时空最深幽之处,恰似喧哗背后的黑色布幕,无形无影、无生无灭……

  这会儿,生活在地球表面的小小生灵终于可以安安稳稳地进入梦乡了,虽然牛顿给出的定义只是一套纯逻辑的假想,没能提供任何可供验证的方案,因为一切我们能够感知与测量的,都是“相对”的,作为“绝对”的事物是绝对不可能被你触摸到的。所以,谁也无法确定“绝对”的存在,但你也无法说它不存在对吧?只是,不能被证实的存在——它真的有意义吗?十七世纪,这一难题尚深陷于哲学的涡流中,不经意帮它逃开了来自现实的追问。
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