科學的盡頭是神學?一個簡單物理實驗,卻得到顛覆認知的詭異結果
相信許多人都知道“科學的盡頭是神學”這句話。乍看起來它似乎沒什麼問題,甚至可能還讓人覺得挺有道理,因為一些著名科學家晚年都將目光轉向了神學,比如牛頓。
事實上,由於年紀輕輕就發現了三大定律,牛頓對上帝幾乎沒有信仰,甚至常常跟哈雷彗星的發現者愛德蒙·哈雷辯論:上帝究竟是否存在。
一天,哈雷邀請牛頓來其家中做客。牛頓進屋後發現哈雷工作的桌子上,擺放着一個造型精美的太陽系模型,這立即讓對天體運動非常感興趣的牛頓愛不釋手。
牛頓把玩了一會之後問哈雷:“誰製造了這個精美的模型?”哈雷想了一會答:“它不是任何人制造的。”
牛頓對這個回答感到非常奇怪:“不是人制造的,那麼它是怎麼來的呢?”“它是自然存在的”哈佛不慌不忙地回答道。
“怎麼可能”牛頓立即對他進行了反駁,“如此精美的模型必然出自能工巧匠之手,不可能是自然形成的。”
聽到牛頓的言論,哈雷奇怪地説道:“這個模型根本沒有真實的太陽系精美,既然你認為它不可能是自然形成的,為什麼相信真正的太陽系是自然存在的,而不是更高級的智慧創造的呢?”
正因為此番對話,牛頓晚年開始對自己之前和正在研究的東西產生了懷疑,於是提出了“切線力”這個概念,認為上帝是宇宙運動的第一推動力。
不只是牛頓,愛因斯坦其實也是上帝的信仰者,不過他信仰的上帝和牛頓信仰的上帝有着本質上的區別。
愛因斯坦信仰的上帝是“斯諾賓莎的上帝”,即“自然”本身,也可以説是宇宙中一切的規則和規律,並不是人格化的上帝。
事實上,和大多數人想的不一樣,科學並不關心整個世界是誰創造的,它只關心整個世界運行的規律是什麼,從本質上看它只是人類認識和探索世界的工具。
既然是工具那就不能將它神化,而科學也從始至終處於推翻~重塑的過程中,如果認為科學一定是正確的、是真理,科學之外的全是糟粕和迷信,那麼就陷入了“科學宗教”的誤區中。
需要注意的是,科學同樣也不是萬能的,目前科學界有許多問題一直折磨着科學家們,例如被評為世界十大經典物理實驗之一的雙縫干涉實驗。
這個實驗讓人類得到了一個堪稱詭異的實驗結果,甚至對宇宙產生了懷疑。它完美展示了量子力學中兩個“玄學”概念——測量和疊加態。而這個實驗的起因,主要是科學家想弄明白一個問題——光究竟是粒子還是波。
在正式敍述之前,我們需要知道一個問題。如果粒子是彈珠、波是水波,那麼在一塊板上開兩條互相平行的縫並將彈珠從縫中打出,我們在探射屏上看到的圖像應該是上面這樣的。
而如果是水波通過板上的兩條縫隙,那麼我們能夠在探射屏上看到上面這樣的圖像。之所以會呈現出這樣的景象,是因為通過一條縫隙的波紋恰好在另一個縫隙波紋的波峯上,科學家將其稱為“干涉現象”。
其實光是波還是粒子一直是物理學爭論的核心。整個18世紀,在牛頓的壓制下“波動説”一直暗無天日,而轉機出現在了19世紀初。
1801年,英國物理學家托馬斯·楊(Thomas Young)進行了雙縫實驗。他在一塊板上開了兩條平行的縫,然後用一束髮散的光照射。
按照正常思路,如果光是以粒子形式存在,那麼從縫隙中穿過的應該是兩束光,探射屏上顯示的也應該是兩束光,但實際探射屏上卻出現了一系列明亮條紋和暗淡條紋相間的圖樣。
要知道干涉衍射的圖樣是波獨有的性質,所以托馬斯·楊的實驗結果讓“波動説”得到了空前鼓舞。
實驗到這個地方其實還並沒有什麼異常,它僅僅是一個普通的物理實驗,可接下來發生的事情卻顛覆了所有人的認知。
科學家這回不用發散的光照射雙縫,而是讓光子一個一個地通過縫隙,就像前文彈珠通過縫隙一樣,此時探射屏上應該出現兩個光斑
但現實情況卻讓人大吃一驚,因為即便光子是一個一個通過縫隙的,探射屏上依舊出現了明暗相間的干涉條紋。
這種情況可太詭異了,明明兩個縫隙中只有一個縫隙有光子通過,這單個光子是和誰幹涉呢?難道它還能跟自己干涉嗎?答案正是如此,這個光子確實是和自己干涉的。不僅僅是光子,後續的實驗證明電子或其他粒子,同樣具有自我干涉的能力。
此時最詭異的事情來了,由於想弄清楚單個光子是如何自我干涉的,科學家們在縫隙旁放置了觀察設備,但微觀世界的奇妙遠遠不是人類能夠輕易揣度的。
當他們打開觀察設備進行實驗時,干涉圖樣離奇地消失了,變成了兩道簡單的光束,就像彈珠直接打到了探射屏上,中間沒出現任何花裏胡哨的變化,粒子們彷彿知道人類在觀察它們,於是選擇了不一樣的表現。
為什麼沒觀測的時候單個光子會自我干涉,而一旦有人觀測之後它們就“正常”了呢?這正是該實驗最詭異的地方。
就好像一個東西在沒人觀察它的時候呈現蘋果的樣子,而一旦有人看到它了,立即就變成了香蕉的樣子,這當然會讓人覺得詭異。可為什麼會出現這種情況呢?其實這主要和量子力學中的疊加態有關。
在沒人觀測之前,粒子處於既從一條縫中通過又從另一條縫中通過的疊加態,所以才能夠自我干涉。
而一旦在縫隙旁進行觀測之後,這兩個路徑的疊加態就坍縮成了只包含一個路徑的單態,也就是我們看到的“正常”狀態。
為什麼粒子知道有人在觀察它呢?這是不是説明意識真的能夠影響物質呢?科學家們至今仍在追尋着這些問題的答案。
而這個實驗所透露出來最讓人細思極恐、同時也最顛覆認知的地方莫過於——我們看到的世界可能不是世界真實的樣子,而是當前所使用的觀測方法讓我們看到的世界。