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生命是宇宙的偶然吗读后感锦集

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生命是宇宙的偶然吗读后感锦集
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《生命是宇宙的偶然吗》这篇文章讨论了生命的起源和宇宙的存在意义。作者认为生命的出现并非偶然,而是宇宙发展的必然结果。从宇宙大爆炸到星系的形成,再到地球上的生命诞生,每一步都是宇宙自身演化的一部分。生命的存在不仅仅是地球上的奇迹,也是宇宙的奇迹。这篇文章引发了我对生命与宇宙关系的深思。

《生命是宇宙的偶然吗》读后感(篇一)

我不喜欢。

我之前读过《时间简史》,这本书里很多东西我已经知道了,所以不吸引我,对我来说有些无趣。

无关的话说得太多了。不是每一部分都需要导入的,我对于科学家艰难探索的历史也不怎么感兴趣。我想知道,《生命是宇宙的偶然吗》,书里写的是,“你以为宇宙是这样的,其实它是这样的”。前三分之一都没提到本书主题。我认为对于一本书来说,有些偏离主题了。

《生命是宇宙的偶然吗》读后感(篇二)

作为独立实体的宇宙能创造出新的空间,而我们任何人都做不到。作为独立实体的宇宙能创造出新的能量,而我们只能把能量从一种形式转化为另一种形式。你和我都不能超过光速,然而膨胀中的宇宙却能让星系以比光速还快的速度向远处飞去。而且更不可思议的是,我们将看到宇宙正在向内而不是向外扩张。这种让人烧脑的本事只有宇宙才有! 银河系的英文单词galaxy就是来源于希腊语的“牛奶”。 光年不仅是衡量距离的单位,也是衡量历史的单位。 这种变形极为微小。在海平面上的人比登上珠穆朗玛峰的人矮了不到一个原子![插图]而且在海平面上,你的表会慢不到万亿分之一秒。这种对时间的微小改变实际上是用精密的原子钟测量出来的。 这三条证据,即,宇宙的膨胀,丰富的氢和氦,以及来自宇宙婴儿期的光,构成了大爆炸理论证据链的三个坚实的支柱。

图5.1 假想的多元宇宙示意图。太空泡泡正以极快的速度膨胀着。每个泡泡里的某个部分可能正发生着“大爆炸”,创造着独一无二的宇宙,那里的自然规律可能与我们的大相径庭。

自然选择可以解释适者的生存,但却不能解释适者的降临。

就像爱因斯坦向一位好友的遗孀说的那样,对一位物理学家来说,过去、现在和未来都没有区别。宇宙似乎生来就是一个整体,它具有完整性。

《生命是宇宙的偶然吗》读后感(篇三)

生命是宇宙的偶然吗?这个问题一下子就引起了我的兴趣,嗯?难道不是么?

作者的观点是很清晰否定性答案,不,不是。作为一本严肃的科普读物,作者从宇宙的诞生和至今仍在进行的创生、生命背后的生化及复杂性理论基础多个角度,给出颇具说服力的理论依据,证明了如下命题:

宇宙的初始设计已经确保了生命的诞生,宇宙从开始运作起所遵循的各种规律,常数设定、物质与能量的量,已经为生命诞生提供了充分的条件,在这样的初始设计下生命的诞生几乎是一种必然。而这些初始条件如果加以一定的变化,结果就会完全不同。这个理论实际就是强人择原理。

这个确保生命诞生的过程,有点类似于接力赛,是一层一层递进的,第一层,是创生空间和物质,基本物理规则-质能的量、量子规则、四种基本作用力、合适的常数,确保宇宙能创生空间,聚集成恒星的同时也留下了一些氢;第二层是创生多种元素,使物质多样化,主要靠第一代不稳定的大恒星炼化万物,也产生了温和的小恒星,提供稳定的环境;第三层是多种元素对应的化学规律提供了生命机制的基础-几乎无穷的多样性,稳定的复制及微小的随机改变;然后是生命诞生了智能,智能得以再更高的层次上“创造”。

看完这个过程我确实有一种感受,似乎宇宙有着创造“多样性”的趋势,而偶然性是发动机,在一定稳定性下渐变的偶然性在不停的创造多样性。生命,的本质特征,正是偶然性和多样性。这么想也能够释怀为何我们生而有限,不稳定正是生命的本质特质,最稳定的一切只属于那个永远安息的世界。科学和哲学在这里合流了。

整本书是不错的科普,穿插串联了很多物理、生化知识、哲学思辨,有的地方让人印象深刻,也有的地方让人掩卷沉思,看的很爽!

《生命是宇宙的偶然吗》读后感(篇四)

1.本书的结构:

作者大概从三个层面论述这一个命题:

①物理——宇宙的生成;

②化学——生命的条件;

③生物——生命的机制。

作者也在本书探索从宇宙大爆炸一直到今天的演变,推断出宇宙的主要建设项目就是以各种惊人的方式为生命的诞生打好了基础;当然,有了基础不等于创造了生命本身,我们也无法追溯到生命起源,因此,无法证明生命遵循宇宙建设规划的必然性。因此,我们也正在进行一场伟大的冒险:在银河系中有目的地寻找生命,并进一步研究生命的各种特性(例如,趋同进化,面对同样的环境,相似的形式、功能、行为会不断出现,恰如故事与脚本的关系,在某种意义上暗示生命已经被宇宙写在了他的建设规划中;例如,意识,宇宙学家林德提醒我们,我们对意识的看法往往和牛顿时代对空间的看法相似,所以,宇宙和意识可能是不可分割的整体?)。

关键词: 黑洞、暗物质能量、向内膨胀的宇宙;四种立场(引力、强核力、弱核力和电磁力)相继登场;大爆炸;相对论;恒星(化学元素的生成与生命的恒温器)、DNA&RNA。

①持续工作的宇宙——宇宙是一件创造过程中的作品;

②独立实体的宇宙——宇宙不是所有一切的总和(涌现?就好像我们不仅仅是构成我们的分子的列表)

③建设规划的宇宙——宇宙拥有与生俱来的基础设施(物质的基本粒子及其相互作用力)、有序的规则(比如三个维度,量子规则)。

④搭建生命的宇宙(本书的主旨)——生命也在宇宙的建设清单中。本书的目的也是在回应以下问题:

①金星凌日——科学家的冒险之旅,开启了宏大的叙事开端。

其中有一位法国天文学家让·沙佩·达奥特罗什,经历8个月艰难航行抵达圣何塞,发现当地流感疫情严重,但毅然决定留下。他果然病倒了,但是在金星凌日的那一天,他从病床上爬起并完成了观测。他在日记写下,”但我已经完成了我的目标,死而无憾了“。

另一位法国天文学家让-巴蒂斯特·勒让蒂尔辞别了家人和未婚妻,但因为战争错失了第一次观测时机。他决定留下,8年后继续观测。在金星凌日的前几个月,庞迪切里(观测点)一直风和日丽,但在当天凌晨两点的时候,”我看到了世界上最令人震惊的事,“他在日记里写道,”整个天空被云层遮得严严实实······我从祖国把自己流放了,结果却只能观看这些要命的云。它们偏偏就在我要进行观测的节骨眼上,恰好遮在太阳前面,从我手里夺走了所有努力的成果。”

②向内膨胀——宇宙以一定分形规则,向内膨胀。

宇宙的向内膨胀有些像是在0-1的数轴上,不断地发现新的数字,但是总的长度不变。这让我想起一篇科幻小说《万物皆数》。

③生命影喻——建筑材料的堆积,有着奇妙的影子。

《生命是宇宙的偶然吗》读后感(篇五)

既不是理工背景出身,平日阅读也比较少涉猎天文物理科幻之类的题材,从没想过我会翻开这样一本天体物理学科普。果麦对此书的大标题推荐语既然是——“文科生都能轻松看懂的宇宙科普入门级读物”,那么,好吧,我试试看。

这本书的作者Roy R Gould是一名天体物理学家,哈佛大学天体物理学研究中心首席调研员,英文原版——Universe in Creation:A New Understanding of the Big Bang and the Emergence of Life是由哈佛大学出版社2018年出版的。

可以说,这本书提出的一些设想和结论,应该是当今天体物理学界最新最前沿的观点,其中也不乏一些颠覆性的认识。

别一听到“天体物理学”就想拔腿就跑,其实想想看,这些离我们并不遥远。

我们每天都从日光下醒来,看着月亮和数着星星入眠,我们只是太习以为常了。所以,即便身处其中,我们也会忘记思考一下宇宙到底是什么样?它从哪里来?它究竟怎样运作?包括我们在内的生命万物到底跟宇宙有怎样的关系?

我们每天忙碌,每天上班、下班、聚会、搞钱……日常生活仿佛就应该如此。偶尔可能会被某句歌词击中一下内心——“生活不止眼前的苟且,还有诗和远方的田野…….” 不止远方,还有世界,还有太阳星星和月亮,还有无限浪漫和包容万物的宇宙。

我们忘了宇宙,但总有人会想着,就有像Roy R Gould一样的天体物理学家会运用毕生精力来帮我们探寻宇宙。

但问题是这么博大深邃的课题,到底要从哪里讲起?宇宙故事到底怎么写?

Gould从宇宙的年龄开始,聊到它的边界、如何测量,自然也少不了引入牛顿、莱布尼茨以及爱因斯坦这些伟大物理学家的理论,以及学界普遍公认的big bang大爆炸。

要完成这样一本关于宇宙和生命起源的宏大叙事,还要做到深入浅出,作者不仅需要硬核的天体物理领域知识背景,读完发现,这本书的构建其实还涉及生命科学、分子生物、生命进化、数学、化学、历史……等学科,从物质、能量到时间、空间,再到生命演化,作者的知识储备量不仅惊人,重要的是,在这本书里融会贯通了。

书里有些很生动的类比,比如把宇宙的形成过程比喻成做一个苹果派的过程;比如通过打开的香水瓶蔓延满屋子的香气来描述“熵增”;又或者把制造化学元素的恒星比作一口大锅,炼金大锅里熬出了氢、氧、硅、铁、碳等化学元素,然后静待这些化学元素以不同方式聚合,产生各自奇妙的反应,这其实也是促成生命诞生的“宇宙算法”。

所以,回到这本书的中文译名——生命是宇宙的偶然吗?

作者的回答显然是NO!

在作者看来,宇宙孕育和制造了一切供生命诞生的基础设施,而且有着既定的“建设规划”,从无序中形成有序,在满足生命基础设施的条件都极端稳定的情况下,生命完全不是“意外事件”,而是宇宙发展的必然结果。

书里阐述的关于宇宙的神秘力量显然不止如此,Gould还提出一些有意思的观点。比如,他认为宇宙是在膨胀,但在他看来,宇宙的膨胀不是向外,而是向内。

向内怎么个膨胀法?这里可以参考一下曼德博集合(Mandelbrot set )——沿着复杂边界的某个点不断分形,无限放大都能够有精妙的细节在内。

当然,科学家的任务,就是不断地提出假说,再不断地进行证伪。本书的观点主要来自哈佛大学天体物理学家Roy R Gould。也许,作者的观点很快就会被其他学者推翻/证伪,但这并不影响我们来关心一下宇宙。

从已知中探寻未知,从偶然中发现必然。不断提出假说,不断论证。这不正是科学精神所在吗?

宇宙的浩瀚磅礴,的确超出我们普通人所能理解的边界。能与宏大宇宙比拼的,恐怕只有想象力和爱了吧。

还是那句话,你我皆星尘。

我们关心自己,专注眼前事,但偶尔,我们也要记得抬头望向宇宙。

《生命是宇宙的偶然吗》读后感(篇六)

物理学帮助我们构建世界观,或者很大程度影响我们的世界观,牛顿的物理学让我们对时间和空间的理解以直觉为主,看到的就是真实的,现代物理学改变了这样的看法,现代的研究结果认为时间和空间都是相对的。看这本书或许能帮我们树立这样的看世界的方式,一是宇宙实在太大,空间太大,人类真的渺小,我们这点事都是倏忽之间的,时间、空间和能量都是相互影响的,这些如何产生如何消失都是有关联的,真不用太在意;二是我们参与了宇宙的构建,宇宙是什么样子的和我们的参与有直接关系,你不看时,可能一切都是塌缩状态,一旦你看了,就成了现在这样,所以你感受到了什么,和你自己有关,怪不得别人;三是不可测、不确定、偶然性、随机性都是常态,和你的主观愿望没关系,很多事情都是概率的产物,谁也不知道这个电子下一秒在哪个轨道上,但时间久了,就知道他出现的大概区域了,所以不必紧张和忧虑,坦然面对就好。

微不足道意味着缺乏意义

地球对于宇宙的存在实在显的是微不足道。宇宙实在太大,大到我们无法想象,一粒尘埃之于地球,还是其他什么,还真不好说,至今我们不知道宇宙到底多大,也就很难做出这样的比较,科学上目前的到处的结论,也只是一厢情愿的,我们对宇宙的认知其实非常有限。其实大小还是个相对的概念,我们看大楼很大,看蚂蚁很小,可是细菌看蚂蚁很大。分子原子内部有更加广阔的空间,一个电子之于整个原子,就是非常微小的存在,原子内部空间绝大部分是空的,好似地球之于太阳。这对我们可以有两个启示,一是我们渺小的微不足道,无论什么事,一旦放大到更大空间和更长时间去看,可能都不用太在意。比如今天和谁生气了,几天之后,或者看到黄金价格涨了,那点气也就消了。尤其是更多虚荣的追求在时空的更大范围里就都不算什么。二是大是小,也要看我们把这些放在哪个环境下,用什么尺度去衡量。有科幻小说写巨人国或小人国,你看我们人类一旦到了这种地方,就或小或大。

不仅如此,从科学角度看,质量、长度和时间并不是相互独立的。它们之间有精确的意义深远的联系。原来,质量会让附近物体的长度和时间的流逝发生改变。质量越大,改变程度也越大。就是每个物体的大小都必须由它所在的位置,甚至由它的速度来决定。光本身的速度实在太快了,因此光的时间是完全停止的:对一个光粒子来说,既没有过去,也没有未来,永远停留在现在,它也无法进化。如果以光速前进,他就没有时间概念,就能永生。当然,爱因斯坦建立能量和质量之间的全新关系,还不能违背重要的能量守恒定律,能量既不能无故生成,也不能无故消失,而只能从一种形式转换为另一种形式,这算不算也是永恒。反正粒子是一直存在的,只是不同组合或成为不同物质,但组成物质的那些粒子都是一直存在的。作者说,无足轻重暗示缺乏意义,当时间空间质量都是相对的概念,当永恒只存在粒子,一种形式一定会转化成另一种,那现在拥有的还算什么。

从更大时空来看,永恒竟然是常态。我们体内的千亿亿亿个氢原子,每一个都有近140亿岁了,本身就是大爆炸的历史遗迹。他们会从一个地方到另一个地方,从一个物体内部最后逃离出再到另一个物体内部。不同的物体是他们用不同的方式在组合。生命本身的极端复杂依赖的就是其原子构件的极端简单,但最简单的组合产生出。如果宇宙的基础设施不是有序的,那么世界的秩序也不会形成。幸运的是,支配原子的是大自然的量子规则。这些规则确保电子只能占用原子里少数几个特定的轨道,也确保电子不会旋转着坠向质子,使原子坍缩。就这样,大自然的建设规范保证了原子的稳定性。从大爆炸开始到现在,他们就这样一直存在着,不同的条件下,他们有不同的组合,形成不同元素,在形成不同物质。但他们本身并没有变,宇宙生成的基本法则没有变。

观察者参与世界的构建

物质本身能形成什么物质是一方面,是否有观察者是另一方面。没有观察者的时候,物质可能是一种叠加状态,有了观察者,被观察者就形成了现在这个样子,这是很神奇的一个结论。作者说,物理学定律总是与一个观察者的出现联系在一起,这种联系令人费解。当你闭上眼睛,你如何知道世界还是你看到的这个样子。薛定谔的猫说的是,你不观察他的时候,粒子的状态两种可能都有,你不知道到底是哪一种可能,但一旦观察他,就一定会呈现其中的一种状态。就像我们会说,森林里的树叶落了,你没看到他,你怎么知道他落了或者没落,一旦你看了,他一定呈现出要么落要么不落的状态。茫茫宇宙,我们不确定他又多大,也不确定时空尺度是否会变,更不确定的是,我们不知道现在看到的这些是否真实。

宇宙产生于大爆炸,大爆炸后持续的反应还在继续,因为各种碰撞和持续的爆炸,又不断产生新的元素、物质和星体。恒星的内部坍塌又引发了最后一轮核聚变反应。不到一秒,恒星就会爆发出巨大的能量,元素在这场大爆炸中被喷射出来,最终,这些化学元素会被新恒星利用,也会相互结合,凝聚成行星。随着老恒星的消亡和新恒星的诞生,这一过程不断重复。我们的太阳就是用它死去的前任恒星遗留的元素建造的。我们所居住的行星,以及构成我们的物质材料都包含着它们的化学元素,那些曾经生存过也毁灭过的恒星先驱。恒星的爆炸还有另一个重要作用,就是制造无法在恒星内部炼就的其他元素;其原因不是恒星内部的温度还不够高,就是元素本身的性质不够稳定。当然,一切还没结束,组成物质的这些粒子最终还会解散。宇宙或者无限扩张,直指引力消失,一切归于沉寂,或者引力随着聚力增大而增大,一切再次汇聚,产生更大的爆炸,一切同样化为乌有。

在恒星生命的终点,当恒星开始自我毁灭时,大规模的中微子被生产出来,数量之巨大,让它们能够把能量储存在恒星里面自身周围的物质中,产生巨大的爆发力,把恒星的内核以超过每小时3000万公里的速度向外喷射出去!颗大恒星并不仅仅是元素的生产车间。它还配备了向宇宙运送元素的运输机制,这个机制早在大恒星诞生之日起就被自然规律内置其中了。这个机制,就是它自身的灭亡。此时此刻,每秒钟就有一万亿个中微子穿过你的身体,你却丝毫感觉不到,因为它们只通过“弱”核力与物质产生相互作用。它们可以毫不费力地穿过太阳,穿过你的身体,穿过整个地球。它们可以继续在宇宙航行几十亿年也不会遇到阻力。崂山道士也许并非只是传说,分子内部都是空的,给相互穿越留下了空间。

随机性偶然性是常态

太阳光是万物之源。太阳创造了地球上的一切,利用二氧化碳和水做原料,通过阳光的能量使它们产生相互作用,最终产品是氧气和糖,氧气和糖被用来制造形成生命的分子。到今天为止,我们还没有了解到原始光合作用的所有细节,但这个过程已经相当复杂了。地球上的每一种生物都依赖植物的这项工作:捕捉阳光的能量,将其储存在碳化合物中,再通过生命群落进行循环。每眨一下眼睛,每一声鸟鸣,蜘蛛网上的每一根蛛丝,最终都取决于植物默默无闻的工作——收取阳光。我们的思想、梦想和记忆都依靠着植物的光合作用,来自把太阳的电能从一个分子传递给另一个分子。但即使这样简单的动作也是需要能量的。必须有一种特殊的酶来溶解树叶与树枝之间的木质联系,再把接力棒交给地球引力。如果树叶还没来得及掉下来树就死了,叶子就不会掉下来。宇宙利用偶然性达到了增加生命多样性的目的,使这个星球变得五光十色。几乎就在生命出现之后,它立刻就发现了保存其最重要分子的机制,还具有了修复DNA和蛋白质的机制。我们之所以知道这一点,是因为我们身体里到今天还有这样的古老基因。大自然是如何实现多样性的?这个领域的顶尖科学家们在谈到生物多样性时,频繁使用“偶然”“意外”或“不可预测”这样的字眼,其频繁程度一直让人感到惊讶,仿佛这几个词已经解释了一切。只有偶然性才是生物界中每一次革新和所有创造的源泉、这确实是反直觉的。球体中每一个原子的行为都是不可预测的,但是球体作为一个整体的行为却可以被精确预测。偶然性是多样性的发动机。只要有了足够的多样性,一切似乎都有可能。大自然说,给我一万亿个细菌,我就能保证它们中有一个对你的抗生素有抗药性;给我一万亿个抗体,我就能保证它们中有一个能打败入侵者;给我一万亿个蛋白质分子,你就能找到你期望的功能;给我一万亿个RNA分子,我们就能开始生存竞争了。这些例子说明,偶然性只是可预测性和可靠性的仆人。

《生命是宇宙的偶然吗》读后感(篇七)

北京时间10月4日下午,瑞典首都斯德哥尔摩,瑞典皇家科学院宣布,将2022年诺贝尔物理学奖授予法国物理学家阿兰·阿斯佩、美国理论和实验物理学家约翰·弗朗西斯·克劳泽、奥地利物理学家安东·塞林格,以表彰他们在量子信息科学研究方面作出的贡献。

2022年诺贝尔物理学奖

他们通过光子纠缠实验,确定贝尔不等式在量子世界中不成立,同时也证明爱因斯坦的隐变量理论是错误的。上帝也掷骰子。

这时,肯定有人会问:“爱因斯坦也会犯错误吗?”

是的,爱因斯坦错了,而且不止错过一次。

其实,犯错误在物理学界是一种普遍现场。就连创造了“微积分”、发现了“万有引力公式”的人类最伟大的物理学家牛顿也不能例外。

牛顿固执地认为,空间是“绝对的”,宇宙拥有上帝赋予的尺度,不管在哪里,尺子的长度都相同。它在地球上多长,在月球上也是多长。你给它换一个地方,它也不会突然缩短或变长。

如果你问:“尺子为什么要是这个长度,为什么不能更长或更短呢?”

牛顿会回答,因为上帝发明尺子的时候就是这样的。

牛顿坚持这一观点,可能有两个原因。第一,这看起来似乎是显而易见的。不管你是穿过房间,还是坐船驶往澳大利亚,你看起来都没有变矮。第二,牛顿精心构建起来的物理学,需要一个恒定可靠的空间作为背景。在这个背景下,距离尺度处处相同,质量、长度和时间没有任何关系,它们都是完全相互独立的物理量。

根据牛顿的说法,不论你的质量有多大(哪怕你重如太阳),你周围的时间和空间都不会受到一丁点儿影响。

在牛顿生活的时代,没有任何实验可以证伪他的观点。但是,与宇宙相比,地球再怎么看都是微不足道的。一颗微小尘埃上正确的规律,未必在整个星系的尺度上正确。

苹果的坠落,炮弹落地的抛物线,牛顿的时空模型不但成功描述了地球上的自然现象,也适用于金星、火星、木星、土星、天王星和海王星,能够对这些行星的轨道进行精确描述。但是,在离太阳最近的水星出现了微小的偏差——不到1%,再小也是偏差。

又过了二百多年,这微小的偏差改变了我们对于空间以及时间的一切认知。爱因斯坦发现,质量、长度和时间并不是相互独立的。质量会让附近的物体长度和时间流逝发生改变。也就是说,太阳的质量让水星经过的时间和空间发生了变形。

爱因斯坦建立了一个将空间、时间和物质统一在同一框架下的新引力模型,一个既能遵循能量守恒定律,又能完美解释水星轨道偏差的引力描述。

一个好的科学模型能够解释我们在自然界中实际观察到的现象,而一个真正伟大的科学模型能够做出令我们意想不到的预测,它能告诉我们大自然不为人知的秘密,那些可能永远也猜不到,即使猜到了也不会相信的秘密。

宇宙正在膨胀

1916年,爱因斯坦将他的新引力模型应用于整个宇宙,得到了一个极其诡异的结论——宇宙正在膨胀。爱因斯坦认为自己得出这个结论太荒谬了,我们周围的太空看起来是如此稳定,几千年前的古文明所记录的恒星星座和今天所看到的毫无二致。

爱因斯坦的直觉告诉他,宇宙是亘古不变的。于是,爱因斯坦为了不让宇宙成为正在膨胀或坍缩的宇宙,在他的广义相对论“引力场方程中”加入了一个额外项(宇宙常数Λ)。

今天,当我们回顾过去,会惊叹物理学竟然能预测出像宇宙膨胀这样非凡的自然现象。我们以为科学革命改变我们的世界观是突然发生的。然而,科学家在本质上都是保守的,并倾向于怀疑一切。他们确实也应该如此。不寻常的主张就需要不寻常的证据,因此实际的思想转变过程可能会出奇的缓慢。

数年以后,爱因斯坦将自己修正原始方程加入宇宙常数的决定称为“我一生中最大的错误”。但在当初,人类不知道银河系之外还有其它星系,“宇宙正在膨胀”这种由引力模型推导出的诡异结论,是对直觉的巨大挑战,在没有准确的观测数据前,换了谁都会难以接受。

事实上,如果说错失预言“宇宙膨胀”的机会是情有可原,那么爱因斯坦晚年在“大统一理论”上的固执就太让人唏嘘了。

很多人还在质疑相对论真实性的时候,爱因斯坦已经悄然变成了如牛顿一般的“反派”,扮演着与当年那些妄图推翻相对论的人相似的角色。

1927年,第五届索尔维会议在比利时布鲁塞尔召开。

第五届索尔维会议物理学全明星照片

当时的物理学界分成了三派,以布拉格、康普顿为首的实验派,以玻尔、海森堡为首的哥本哈根学派,以爱因斯坦、薛定谔为代表的经典物理学派。他们从光子和电子出发,展开了关于量子力学的激烈交锋,从波函数到测不准原理,从时空因果律到量子纠缠,最终玻尔经受住考验,哥本哈根学派获得了胜利。

哥本哈根学派认为,量子世界不存在因果律。微观粒子具有不确定性,处于一种波函数的叠加态,直到我们去测量它,才导致波函数坍缩,迫使粒子处于某个位置或某种运动状态。

爱因斯坦则认为,波函数不能精确预测粒子的状态,只能算出一个概率,这就意味着目前的量子力学是不完备的,还存在一个可以帮助我们避免任何不确定性或随机性的隐变量。这一观点也被称为隐变量理论。

1935年,爱因斯坦与波多尔斯基、罗森共同提出“EPR佯谬”试图证明量子力学的不完备性。他们提出了一种叫“量子纠缠”的假想实验,用特殊方式制造出一对量子态相互关联的粒子,一个左旋,另一个就必然是右旋。按照哥本哈根学派的理论,两个粒子的状态只有被测量后才能确定,现在把这两个粒子拉开足够远,比如一光年,这时测量其中一个粒子得到一个值,另一个粒子的波函数就会同时坍缩,得到一个相反的值。

那么问题来了,这两个粒子相距一光年,信息传递不能超光速,一个粒子是怎么把自己的状态瞬时传递给另一个粒子的?这就违反了相对论中的光速不可超越理论。

因此,爱因斯坦笃定地认为,在我们测量前这对粒子的状态就是确定的,我相信上帝不掷骰子。

玻尔的回应很有意思。他说,你不可以决定上帝怎么做,上帝不光扔骰子,他还把骰子扔到你看不见的地方。

他们各执己见,吵来吵去,一直吵到相继去世也没有分出胜负。

直到1964年,爱尔兰物理学家约翰·斯图尔特·贝尔提出了一个跨时代的不等式。贝尔不等式的出现,让原本只能在哲学上进行判断的思维实验有了实验验证的可能性。

讲到这儿,我们终于可以回到文章开头的2022年诺贝尔物理学奖。

三位获奖者通过光子纠缠实验,确定贝尔不等式在量子世界中不成立,表明玻尔的量子理论正确,隐变量理论不成立,爱因斯坦错了。

这次的诺奖颁给了光子纠缠实验,这就意味着我们这个世界是“非定域性”的。

爱因斯坦对物理学有一个朴素的概念,上帝不掷骰子。描述世界的物理规律不应该人为地引入随机性,所以爱因斯坦拼命想找到玻尔的漏洞,甚至在其后半生,三十年如一日地试图用广义相对论去统一量子力学,试图为微观世界发生的诡异现象找到一个符合经典物理学定域性原理的合理解释。

弦理论是最有可能统一量子力学和广义相对论的“量子引力理论”的候选者

在经典理论中,牛顿力学、麦克斯韦电磁学和爱因斯坦广义相对论,这些理论都告诉我们,客观世界是定域性的,只要我们知道所有粒子的初始位置和动量,只要我们的算力足够大,我们就可以准确算出宇宙在未来每一个时刻的状态。

言外之意,我们这个世界的随机都是假随机。比如,你现在抛硬币,你认为硬币落地时正反面的概率各占50%,你觉得这是一个随机事件,其实并非如此。在经典理论中,只要我们知道硬币出手时的状态,知道周围环境的详细参数,知道空气与硬币、地面与硬币等等所有相互作用的过程,就可以准确算出硬币落地时是正面还是反面。

但是,获得诺奖的“光子纠缠实验”证明在量子世界中出现的随机事件是真随机,和你算力的大小没有任何关系,量子力学从最底层否定了经典世界的确定性,微观粒子的确是测不准的。这就意味着,如果我们不去测量,我们就无法准确知道宇宙中任何一个粒子的状态,因此我们这个宇宙本身就充满了不确定性,是非定域性的。

爱因斯坦太固执了,他没有意识到以“定域性”为基础的广义相对论与以“非定域性”为基础的量子力学在本质上存在矛盾。

在量子力学中,一个量子系统可以由同一个波函数描述,那么这个量子系统就是一个整体,信息传递不受距离的限制可以超光速,这就是所谓的量子纠缠。但在相对论中,所有的信息传递都必须受光速的限制。

在量子场论中,引力和其它三种作用力(电磁力、强力、弱力)都是量子化的,是一种相互作用,但在广义相对论中,引力是几何化的,是质量导致时空扭曲的效应。在量子场论中,一个量子的量子态除了四维时空以外,还存在其它维度空间,但在广义相对论中只讨论四维时空。由此可见,这两种理论的描述方式完全不同,数学基础和空间维度也不一样。

事实上,量子理论是一场比广义相对论还要深刻的革命。它的出现,让我们的世界变得比想象中的更复杂,更精彩。爱因斯坦却紧抱经典物理学定域性原理不放,排斥量子理论,注定是一场徒劳。

正如2022诺奖获得者阿兰·阿斯佩所说:“我们目前的理论基本解释了事情是如何发生的,我们说一切始于宇宙大爆炸,所有事情都好像写在一本宏大的书里,发生的一切都是在很久很久之前的大爆炸时,或者随便哪个时间就已经决定了。目前对于这些没什么争论,但如果你认为世界就是这样的,这意味着你没有自由意志,那我不会想研究物理了。”

罗伊·古尔德《生命是宇宙的偶然吗》

在《生命是宇宙的偶然吗》这本书中,有这样一段论述:

宇宙是一个懂得授权的造物者。它将创造的权力移交给恒星,这些恒星生产出化学元素,还扮演着培育者的角色,为这些化学元素组成的生命保驾护航。

然后,恒星又将创造的权力移交给活细胞的生命机制,这种生命机制所创造的每一种生命是如此脆弱,总能被轻易摧毁,然而这些生命却顽强地填满了我们星球上的每一个角落。

现在,这种生命机制居然又将创造的权力移交到我们手上。

其实,上帝是否掷骰子与是否存在并不重要。

我们所知道的关于宇宙的一切,都来自我们自己的感知和感觉,来自我们自己的意识、观察以及推理,来自我们的记忆,来自我们人类特有的时间感以及历史长河的流动。我们建造了宇宙,就像它建造了我们一样。我们是宇宙故事不可分割的一部分,这已经足够了。

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