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世界已经进入量子时代,你还在用牛顿思维模式?
2017-12-29| 文章来源:量子科学| 【

  牛顿思维即传统思维,它的产生可溯源于16世纪,哥白尼提出的“日心说”替代了盛行一时的“地心说”,他的观点被开普勒、伽利略以及17世纪的牛顿等人加以发展和完善。牛顿在《自然哲学之数学原理》中,以数学公式为依据,解开了古老的天体运动之谜,形成了全新的“世界体系”,数学化、量化了自然规律,形成了一种统治西方思想的哲学世界观,我们可以称之为牛顿世界观。 

  这种世界观的哲学认为整个世界是匀速、线性地运动着的,所有组成世界的各个部分都是相互分立的,并且是机械式的联系着的,它们的运动不存在任何的不确定性,也就是说“世界是测得准的”。 

  这就是牛顿思维,它的思想核心是客观、精确、机械的数学模式,在笛卡尔那里甚至把全部自然知识等同于数学知识。 

  这种倚仗客观的、数学的方式去了解自然现象的方法,在许多科学领域中得到采用,并且在19世纪麦克斯韦的研究理论中达到了巅峰。 

  那时的科学家认为所有的物理学现象都可以通过牛顿力学和麦克斯韦电磁波理论加以描述;他们甚至觉得绝大多数自然界的极本规律都已经被发现,并且几乎所有的自然现象都遵循这些规律。 

  量子思维则来源于海森堡的“测不准原理”和量子物理学。上个世纪初期,德国物理学家海森堡根据微观粒子的特征,提出了著名的“测不准原理”,即微观粒子的“成对物理量”不可能同时具有确定的数值。例如,“位置”与“动量”、“方位角”与“动量矩”,二者之中,一个越确定,则另一个越不确定——即不可能有一种方法,同时把两者都测定。包括海森堡在内的20世纪20年代的诸多科学家们,象丹麦的玻尔,德国的海森伯,英国的狄拉克,奥地利的薛定锷,法国的德布罗意等一批科学巨匠,通过对“波粒二象性”,“测不准原理”、“几率波”,“电子自旋”、“非局部作用”,以及关于“能量场”、“全息场”等方面的研究,创建了与牛顿经典物理学相对立的量子物理学,打破了牛顿经典物理学唯我独尊的地位,揭示了微观物质世界运动的本质与规律。 

  由于量子物理学所涵盖的研究对象和内容,远远超出了物理学这门学科的范围,它实际上已经成为一种带有世界观性质的更普遍的理论和思维方式 

          量子思维的特点是: 

  认为世界在基本结构上是相互联结的,应该从整体着眼看待世界,整体产生并决定了部分,同时部分也包含了整体的信息。 

  认为世界是“复数”的,存在多样性、多种选择性,在我们决定之前,选择是无限的和变化的,直到我们最终选择了,其他所有的可能性才崩塌。同时,这个选择为我们下一次选择又提供了无穷多的选项。 

  认为微观世界的发展存在跳跃性、不连续性和不确定性。 

  认为事物之间的因果联系像“蝴蝶效应”所显示的那样,是异常复杂的。

  认为事物发展的前景是不可精确预测的。 

  认为微观物理现象不可能在未被干扰的情况下被测量和观察到,在弄清楚任何物理过程的活动中,人作为参与者总是处于决定性的地位。 

  测不准原理说,一个微观粒子,位置测量越准确动量测量就越不准确,反之亦然。也就是说,在实际测量中,如果用光子去探测粒子,由于光子本身的动量,势必会在“位置粗略”和“受到干扰”中选择一个,也就是当你观察到事物的时候,你已经在不可避免的改变着你的观察对象了。因为测量手段必定会影响它的运动。  

  推而广之,就是一个人所皆知的事实,一切测量都不可能避免误差。更进一步,我们永远无法真正精确地认知事物——不仅是对事,对人亦是如此:历史是无法被完全认知的,人心是叵测的。这其实已经告诉我们,奇迹是不可预知的东西里最高级的形式了。  

  然而,摆在我们面前的是:这个世界和它的历史,到底是可知的,还是不可知的?如果可知,为什么我们永远只能逼近真实,却无法达到真实?如果说事物是无限发展的,所以认识也永远无法达到认知一切;但即便真实是孤立静止地等着人去测量,人又能准确地量度它吗? 

  我们可以更深入的来看这个问题:在工业文明时代,人类要征服和研究的对象,主要是自然界,特别是宏观的物质对象。在这个时期,人类运用劳动对象(土地、植物、矿产、钢铁、机器等)自身的规律来开发和改造大自然,取得了足以自豪的成就。  

  相对来说,经典物理学和牛顿哲学比较适应这个时期的实践。在工业化文明的过程中,每一个人不知不觉受到牛顿物理思维的影响,在这种“牛顿思维方式”中,人们确信事物发展是一个不断积累、循序渐进的过程;发展前景是可以预测的,给定一个初始条件,就可以依据某种规律,计算出一个物体在任何一个时刻的状态,乃至世界某一刻的状态。  

  信息文明时代是一个后工业文明时代,我们面临的更多的是人、人的思维,其客观化表现形式更多的是“信息”或“知识”。这完全不同于工业文明时期的对象,看不见、摸不着,物质性极弱,它的最大特征是波动、跳跃、速度变化快、不可预测。  

  在物理学的研究中,对于宏观物质很强的低速运动体系用牛顿物理学,而对于微观的、物质性很弱的、具有波动性和快速变化特征的体系时,就要用量子物理学。延伸到社会生活领域,就要用量子思维方式看待和解决问题。 

  在量子思维方式看来:以人为主体的信息社会中,带有波动性和跳跃性的事物是不连续的、非渐进的;事物与事物之间的因果关系是异常复杂的;事物发展的前景是不可精确预测的,也就是说是测不准的。 

  在21世纪信息文明时代,人类思维方式要发生一次根本的变化,要从牛顿思维方式转为量子思维方式,才能从根本上适应新时代。 

  在传统的经典物理体系下,人主要是被动的,有着根本上的宿命性,只能听命于、适应于自然界的规律;不能超越自然已经存在的规律去想事情。在信息化时代,按照测不准原理,你的测量、你的操作、你的生命活动本身,就在改变着结果。人在起主导作用,起决定作用。  

  所以,在一个物质性极弱的时代,人的主观能动性的发挥,会有一个根本性的变化。  

  这也就是说,如果我们从被动的角度考虑问题,我们不可能测准未来,只能消极地、被动地等待机会;但是,如果我们是从主动的角度考虑问题,用量子思维方式去思考,我们就可以事先做好一切准备,主动地寻找各种机会去实践,因为机会总是为有准备的人准备的。  

  当然,我们毕竟生活在工业文明与信息文明并存的世界里,这里有纵横交错、极其复杂的情况发生。运用何种思维方式,要看对象和问题的性质。  

  波尔在用他的“互补”理论解释波粒二象性悖论的时候这样说过:粒子图景和波动图景是同一实在的两个互补的描述,每一个都只是部分正确,也只能应用于受限的范围。这对我们有重要的启发。  

  也许,这个世界应该建立一个能够囊括宏观、微观对象运动规律的“广义量子论”吧。  

  然而,这似乎不可能,因为从根本上说,世界是测不准的,不可能用一个理论 “确切地描述”出来。可是话又说回来,“世界测不准”也是“一个理论”,这理论“准确地”说出了这个世界是“测不准”的这个“真理”。 

 
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