悖论:破解科学史上最复杂的9大谜团

微信获取书单,关注公众号,搜索:来组课(laizuke)
以下推荐图书,如未有购买链接,可直接点击以下各大知名网上书店进行购买:

悖论:破解科学史上最复杂的9大谜团 电子书 第1张

没有耐心阅读?点击此处直接进入下载

本书作者:吉姆·艾尔-哈利利 (Jim Al-Khalili)

内容简介 · · · · · ·

反其道而行的科普奇书

所谓的科普书或通俗科学读物,顾名思义都是以尽量通俗易懂的方式来推广科学知识。至于如何做到通俗易懂,不同的作者自有不同的法门,例如文笔生动、深入浅出、风趣幽默;例如多举例子、多讲故事而少谈学理;又例如尽可能图文并茂,甚至干脆以漫画形式呈现。可是从另一个角度来看,这些法门万变不离其宗,都是把科学知识软化之后,用直接的方式灌输给读者。只要用心阅读,你便能学到其中的知识,这就是标准的“学而知之”。

然而,本书却大胆地反其道而行,先利用一个个费解的悖论,令读者陷入五里雾中,然后再以充满趣味的方式,锲而不舍地追根究柢。等到真相大白之际,读者除了茅塞顿开,还能充分享受到解谜的乐趣。因此阅读本书时,你并非直接增长见识,而是经历了一番境界更高的学习过程,所谓的“困而知之”是也。

每天听本书精彩章节阅读· · · · · ·

蝴蝶振翅能否让我们幸免于可预测的未来

“预测是相当困难的,尤其是关于未来。”丹麦的量子物理学家尼尔斯·玻尔如是说。这句话或许听来只是不经思索的陈腔滥调,但隐藏在背后的,却是攸关命运、自由意志以及我们能否决定未来的深刻想法,正如玻尔的其他名言一样。

让我先来叙述这则悖论。在麦克斯韦构思出他的虚拟精灵之前的半个世纪,法国数学家皮埃尔-西蒙·拉普拉斯就已经创造出自己的版本。拉普拉斯妖远较麦克斯韦精灵更为强大,它不仅能掌握盒子里每一个空气分子的确切位置与运动状态,知识更涵盖宇宙里的每个粒子,完全明白粒子之间如何作用的物理定律。也就是说,这位无所不知的精灵原则上能够推算出整个宇宙随着时间如何演变,并且预测其未来状态。不过如果是这样,它便可以选择操弄这些信息,故意做出某些动作让未来与稍早的预测不同,导致预测错误,从而使自己预见未来的能力失效(因为在它的计算中,一定会把自己即将进行的动作考虑进去 )。

以下有个有趣的例子能清楚呈现这则悖论的含意。我们可以将这个精灵设想成一部庞大的超级计算机,具有强大的计算能力与不虞匮乏的内存,使它得以掌握宇宙的每一处细节,甚至包括构成计算机每一颗原子以及电路中每一颗电子的组态。利用这些信息,它能够精确计算出未来如何进展。接着,操作者对它下达一道简单的指令(它预知自己会收到 ):计算机若在运算结果中的未来里存续,就进行自毁;但若在运算出的未来不再存续(表示届时已自毁 ),就不进行自毁动作。我再说一次:如果它在预测的未来中存续,就不会真的存在;如果它在预测的未来中消失,就会继续存在。无论哪种状况,它的预测都是错的。那么,究竟它能否存续下去呢?

正如本书中的许多悖论,此一悖论的解答告诉我们真实世界的深刻事实,而且远超出哲学辩论的范畴。拉普拉斯本人似乎没发现他的精灵所具有的矛盾本质;事实上,他仅仅称之为“某种知性的存在”。原本的叙述如下:

我们可以将宇宙当今的状态视为过去的果以及未来的因。设想某种知性的存在,能于某一刻通晓大自然运作的各种力,以及大自然一切组成物的位置。若此知性的存在也浩瀚无垠,能将这些数据加以分析,那么从宇宙中最巨大的星体到最微小的原子,其运动都将囊括于单一方程式中。在此知性的存在看来,没有任何不确定的事,而未来将如过去般呈现在眼前。

悖论:破解科学史上最复杂的9大谜团 电子书 第2张

·庞加莱接受此一挑战。他从太阳、地球与月亮的简单问题出发,也就是所谓的三体问题。他发现,尽管只牵涉到三个物体,却不可能得出精确的数学解答。不只如此,三体的某些排列对于初始条件的变化极为敏感,方程式因此得出十分不规则且难以预测的运动行为。尽管未能解答有关太阳系稳定性的原始问题,他仍然赢得了国王的奖金。
庞加莱已经发现,即便系统只由三个交互作用的星体组成,随着时间的演变就已经无法精确预测,何况涉及太阳系所有的星体(包含所有的行星及其卫星,以及太阳 )。然而,这个发现所隐含的意义,直到四分之三个世纪之后才再度被探讨。

蝴蝶效应

现在我们赋予这台强大的计算机较为简易的任务:在撞球赛开局时,预测球台上的球被母球击中之后的散射路线。球台上的每一颗球都会受到碰撞,多数的球甚至会经历多次碰撞,在撞击彼此或球台边缘之后反弹。当然,计算机需要精确知道母球击出的力道,以及它撞击第一颗球确切的角度。但是这些条件就足够了吗?当所有的球最终静止下来,计算机预测撞球的散布情形与实际情况相差多少?若只有两颗球碰撞,预测碰撞结果理论上是完全可行的,但如果要考虑多颗撞球经过复杂多重散射之后的结果,却几乎不可能。若其中一颗球以稍微不同的角度滚动,它可能与另一颗原本擦身而过的球产生碰撞,两颗球的轨迹便产生戏剧性的改变。最后的结果便突然变得截然不同。

因此,我们提供给计算机的信息,不仅应该包含母球的初始条件,还须包括其他所有球在球台上的精确位置— —它们是否互相接触、彼此之间的精确距离、与球台边缘的距离等。即使有了

悖论:破解科学史上最复杂的9大谜团 电子书 第3张

· · · · · ·PDF电子书高清完整版本网盘下载地址 · · · · · ·

关注公众号 来组课 回复 悖论破解

书籍公众号

注:本站提供的电子版仅供学习指导使用,请于24小时后自觉删除

pdf免费电子书仅共享学习使用,百度云网盘在线阅读,首发下载后请自觉删除,请支持完整正版:百度微云网盘免费得到每天听本高清PDF电子书在线阅读下载 » 悖论:破解科学史上最复杂的9大谜团
分享到:
赞(0)

评论抢沙发