《酷說老子》第一章(11)困擾物理學(xué)界的“測不準(zhǔn)定律”原來是一個哲學(xué)問題座菠?

原文:道可道狸眼,非常道。

(道可以致達(dá)浴滴,但致達(dá)之后就不是永恒之道)

1拓萌、

我們談到,要從三個層面來探討為什么“道”致達(dá)之后升略,就不是永恒之道”了微王。

第一,世界本身品嚣;

第二炕倘,人類本身;

第三翰撑,人類認(rèn)識世界的過程罩旋。

前面我們已經(jīng)論證了兩個層面的謬誤:

首先,世界本身就是不可靠的眶诈,不是百分之百精確地呈現(xiàn)在我們眼前的瘸恼。其次,人類本身也是不可靠的册养,總是蒙受感官的欺騙。

那么第三個層面压固,人類認(rèn)識世界的過程可靠嗎球拦?我們依然先說結(jié)論:

人類認(rèn)識世界的過程同樣是不可靠的,我們無法通過一種手段帐我,可以百分之百精確地認(rèn)識這個世界坎炼。

2、

我們不妨來看幾個例子拦键,首先是物理學(xué)界谣光,眾所周知,量子力學(xué)的創(chuàng)始人之一海森堡曾在1927年的時候提出一條“測不準(zhǔn)定律”芬为,也叫“不確定原理”萄金,并于1932年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。

這條定律說的什么呢媚朦?簡單來說就是:

一個微觀粒子速度位置不能同時被人精確地測量出來氧敢。

為什么這條定律如此震撼物理學(xué)界呢?因為人類一直以來都有一個絕對謬誤的觀念:

我們以為一個物體的速度和位置是可以同時測量出來的询张,比如說一輛行駛在鐵軌上的火車孙乖,我們既可以精確地測出它的速度,也可以精確地測出它的位置。

但是唯袄,這只在宏觀的世界里成立弯屈,如果放在微觀的物理世界里,恐怕就不適用了恋拷。

3资厉、

那原因是什么呢?因為我們觀測事物靠的是眼睛梅掠,而眼睛需要借助一個必不可少的工具酌住。

沒錯,就是光阎抒。

在宏觀的世界里酪我,陽光照射到火車上,火車再把光線反射到我們的儀器里和眼睛里且叁,然后我們就知道了火車的速度跟位置都哭。問題的關(guān)鍵在于:

“陽光”這種東西,它照射到火車上并不會對火車的速度位置造成影響逞带。

但是在微觀的世界里欺矫,你要想觀測一個極其微小的粒子,那么你必須用專業(yè)的儀器叫:

射線顯微鏡展氓。

射線顯微鏡需要不斷地向這個微觀粒子發(fā)射光子穆趴,(光子是陽光的最小單位,相當(dāng)于宏觀世界里的光線)然后光子再反彈到人的眼睛里遇汞,這樣我們才能觀測到粒子的狀態(tài)未妹。其實宏觀世界微觀世界觀測的原理是一樣的,只不過把“火車”換成了“微觀粒子”空入,把“光線”換成了“光子”络它。

4、

這時候歪赢,問題就出現(xiàn)了:

由于微觀粒子光子是同一級別的微小存在物化戳,所以當(dāng)光子發(fā)射到粒子身上的時候,就會對粒子的狀態(tài)造成干擾埋凯。

我們可以把電子微觀粒子想象成兩個乒乓球:

假設(shè)微觀粒子在不遠(yuǎn)處的一條軌道上運行点楼,我們?yōu)榱擞^測它的速度和位置,于是把一個光子發(fā)射到它的身上白对。這時候會發(fā)生什么盟步?

沒錯,微觀粒子的運行速度會發(fā)生變化躏结。而且却盘,我們發(fā)射光子的頻率越快粒子受到的干擾就越頻繁,那么相應(yīng)的黄橘,粒子的速度就越變化多端兆览,越不能確定。相反的是塞关,這個微觀粒子的具體位置抬探,相對越精確。

比如我們每秒鐘發(fā)射10個光子帆赢,那就等于是每0.1秒就能從微觀粒子的身上彈回來的一個光子小压,那么我們當(dāng)然就能比較精確地知道這個電子的具體位置。

所以椰于,發(fā)射光子頻率越快怠益,微觀粒子的位置就越確定力崇,速度就越不確定季春。

5、

那么反過來操作也同樣成立亚茬,當(dāng)我們發(fā)射光子的頻率越慢偏陪,粒子受到的干擾就越少抢呆,那么粒子的速度就越能夠確定。但是相應(yīng)的笛谦,微觀粒子的具體位置抱虐,就相對越模糊

比如我們每10秒發(fā)射1個光子饥脑,那就等于是每10秒才能從微觀粒子的身上彈回來的一個光子梯码,那么下一個10秒之內(nèi),我們就無法精確地知道這個電子的具體位置好啰。

所以,發(fā)射光子頻率越慢儿奶,微觀粒子的速度就越確定框往,位置就越不確定。這就是海森堡所提出的“不確定原理”闯捎,這個原理告訴我們:

我們觀測事物時所使用的工具椰弊,必定會對被觀測的事物本身造成影響所以我們觀測到的不是百分之百的客觀事實瓤鼻。

即使是我們宏觀世界里同時觀察火車的位置速度秉版,其實也不是百分之百精確的,只是其誤差極其微小茬祷,不影響我們的設(shè)計和使用清焕,所以沒必要較真而已。

6、

其次秸妥,海森堡的“測不準(zhǔn)定律”并非是物理學(xué)界獨有的規(guī)律滚停,放到生活中來看,也無處不在粥惧,無處不有键畴。隨便舉個例子:

假如你洗澡的時候,想精確測量一下浴缸里熱水的溫度突雪,你會怎么做起惕?你會把一根溫度計放入水中∮缴荆可問題是溫度計本身的溫度洗澡水的溫度是不一樣的惹想,當(dāng)溫度計被放進(jìn)水中測量的時候會發(fā)生什么?

沒錯饵婆,整體的水溫變低了(因為溫度計是涼的)勺馆。要知道哪怕浴缸里的水只是降低了億萬分之一攝氏度,你測出來的數(shù)據(jù)也不是百分百準(zhǔn)確的侨核,不是水本來的溫度草穆。這就是生活中的“測不準(zhǔn)定律”

7搓译、

第三悲柱,其實“測不準(zhǔn)定律”也不僅僅只是物理學(xué)界生活世界里的定律在生物學(xué)界也同樣存在些己,只是換了一個名字豌鸡,被稱為“觀察者效應(yīng)”。什么意思呢段标?簡單來說就是:

我們?nèi)祟愒谟^察某些生物現(xiàn)象的過程中涯冠,也會對被觀察的生物造成影響。

比如早在1886年逼庞,一位美國的昆蟲學(xué)家就向《科學(xué)》雜志報告了他在實驗室里看到的奇怪一幕:

雌螳螂在和雄螳螂交配的過程中蛇更,會吃掉雄螳螂的頭

這一現(xiàn)象在當(dāng)時引發(fā)了許多生物學(xué)家的熱議赛糟,尤其是被法布爾寫進(jìn)名著《昆蟲記》后派任,“螳螂食夫”幾乎成了全世界生物學(xué)界的共識。那時候的生物學(xué)家們都想當(dāng)然的認(rèn)為:

雄螳螂是為了繁衍后代而犧牲自己璧南,這是自然機制進(jìn)化出來的一種偉大的父愛掌逛。

但是,事實果真如此嗎司倚?直到1984年豆混,又有兩名科學(xué)家做了一個實驗才證偽了這個謠言:

實驗人員事先把雌螳螂喂飽吃足篓像,然后離開實驗室,留下一部攝像機紀(jì)錄崖叫。結(jié)果令人驚訝——在三十場交配中遗淳,居然沒有一場出現(xiàn)“螳螂吃夫”現(xiàn)象。

而且心傀,他們首次拍攝到了螳螂之間復(fù)雜而又神秘的求偶儀式:

“雌雄雙方翩翩起舞屈暗,互傳眉目,整個過程短則十分鐘脂男,長則兩小時养叛。”

這兩位科學(xué)家認(rèn)為宰翅,以前人們之所以頻頻在實驗室觀察到螳螂食夫弃甥,主要原因是:

在人類直接觀察的條件下,失去了“隱私”的雄螳螂會受到一種無形的壓力汁讼,因而沒有去營造良好的交配氛圍淆攻,而舉行求偶儀式恰恰能消除雌螳螂的惡意。所以嘿架,一場沒有感情基礎(chǔ)的交配瓶珊,再加上實驗室里的雌螳螂經(jīng)常處于半饑餓的狀態(tài),當(dāng)然會有很大概率吃掉冒犯“她”的雄螳螂耸彪。

后來的一些生物學(xué)家也發(fā)現(xiàn)伞芹,如果是在野外,除非雌螳螂過度饑餓蝉娜,否則幾乎不會發(fā)生“吃夫”現(xiàn)象唱较,而且雄螳螂也并非甘愿充當(dāng)食物,只是交配完跑得慢而已召川。

所以南缓,我們?nèi)祟愒谟^察一些生物現(xiàn)象的時候,經(jīng)常會對生物本身造成影響荧呐,只是我們沒有察覺汉形,還誤以為自己看到的是就是真相。

談到這里坛增,你可能會好奇,“測不準(zhǔn)原理”在人類社會存不存在呢薄腻?我們下一節(jié)解密收捣。


作者:@紫俠狼,90后文字狂生庵楷,夜色如墨罢艾,月光如我楣颠。

你好!歡迎來到新統(tǒng)國學(xué)的世界咐蚯,這里是當(dāng)代人的國學(xué)院童漩!我是紫俠狼,一個立志復(fù)興傳統(tǒng)文化的90后春锋,研究《道德經(jīng)》十四年矫膨,累計讀書2.5萬小時,目前正在全網(wǎng)連載《酷說老子》期奔,每天更新侧馅,預(yù)計全書120萬字。在接下來的兩年里呐萌,我會竭盡全力馁痴,不做任何保留,秉持“用科學(xué)開釋國學(xué)肺孤,以新統(tǒng)承繼傳統(tǒng)”的理念罗晕,在通識教育的基礎(chǔ)上,幫你打通各個學(xué)科之間的理論壁壘赠堵,用我十幾年來搭建的知識體系為你架構(gòu)一條通往《道德經(jīng)》的天梯小渊!

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