從物理學的角度去分析,世間萬物的運動、走向是否已經確定?從而解釋宿命論或決定論?


最廣為所知的決定論表述是拉普拉斯之妖:

「我們可以把宇宙現在的狀態看作是它歷史的果,和未來的因。如果存在這麼一個智慧,它在某一時刻,能夠獲知驅動這個自然運動的所有的力,以及組成這個自然的所有物體的位置,並且這個智慧足夠強大,可以把這些數據進行分析,那麼宇宙之中從最宏大的天體到最渺小的原子都將包含在一個運動方程之中;對這個智慧而言,未來將無一不確定,恰如歷史一樣,在它眼前一覽無遺」

我的知乎專欄:拉普拉斯之妖

經典的物理學是決定論的。對於任何一個系統,只要給定了初始狀態,那麼,我們都可以通過動力學方程,把它未來任何一個時刻的狀態計算得清清楚楚。當然,我們也可以反過來,用現在的狀態把它歷史上發生了什麼也計算得清清楚楚。不但如此,我們對現在觀察的精度,就決定了我們對歷史的推算和對未來的預測精度,它們是一致的,宇宙的演化過程不增加任何不確定性。總而言之,經典的物理世界就是這樣,現在、歷史、未來所包含的信息量一模一樣。歷史和未來,就像是一面哈哈鏡中映射出來的現在。所以,我們說,當我們在觀察現在的時候,同時我們也在觀察歷史和未來。我們對現在觀察有多精細,對歷史和未來的觀察就有多精細。從這個角度上說,過去即現在,現在即未來。所謂的時光流逝、過去現在未來之間的差別,似乎都是幻象。

但是,哪怕我們這個宇宙的未來是唯一註定的,它也隱藏於迷霧當中,讓我們無法看穿。這個迷霧就是混沌。混沌的主要特徵包括蝴蝶效應相空間的分形演化。因為蝴蝶效應的存在,任何一個微小的誤差都可能會以恐怖的指數速度放大,因而在極短的時間內,我們的預測就失效了。而由於蝴蝶效應和分形演化的共同作用,系統那個確定的未來和其它各種可能性以無窮精細的程度混合在一起,乃至於任何現實的精度都無法把它分辨出來。

在現實中,我們不可能達到一個無限的觀察精度,我們也不可能有一個絕對無干擾的孤立系統,即使是我們的觀察,也會對系統造成不可避免的擾動,因而,我們對系統的把握,總是有那麼一丟丟不確定性的,而通過蝴蝶效應的放大,這一丟丟不確定性就迅速變成了完全不確定,因而在現實中(FAPP),未來是不可預測的。

「不可預測」與「不存在」還是有所區別的。原則上,我們不能達到無限的精度,但是我們可以逼近零誤差,這樣我們的預測就能逼近實際。這是經典物理的決定論方程所決定的。因此經典物理學認定現實中未來不可預測,但是原則上並不否認一個確定的未來。

但是,我們需要進一步認識到,這個確定的未來即使是在原則上也是不可知的,這是由於邏輯悖論。

我們必須知道,作為預言者的自己也是宇宙的一部分,而要想預言一個包含了預言者本身在內的宇宙,從邏輯上總是陷入自我引用的悖論。

「我」在完成一次預測的同時,不可避免地改變了「我」自己的狀態 – 我對宇宙的認知狀態。既然「我」是宇宙的一部分,「我」的自我狀態就是宇宙狀態的一部分。因而,基於宇宙的某一個初始狀態A,我們做出預測,而預測這個行為本身,卻把宇宙的初始狀態改變了,變成了B。我們預測的是一個基於A的宇宙,但是實際上我們得到的是一個基於B的宇宙。A和B的區別在於「我」對宇宙的認知,而這個認知將會極大地改變「我」的行為,進而改變了宇宙的命運。

我的知乎專欄:只緣身在此山中

我的知乎專欄:邏輯不確定性

哥德爾不完備定理正是用一種極其精巧的方式,構造了嚴格數學意義上的自我引用命題「本命題不可證」,證明了,我們的邏輯中總有一些明明是正確的,但是我們卻無法證明的東西。而經典物理學中,確定的未來明明是存在的,但是我們原則上不可知,這是多麼相似的結論啊。

而量子力學的出現,更是以它匪夷所思的種種特性,刷新了我們的三觀。海森堡的不確定原理說,一個微觀粒子的運動,本身就是不確定的,我們甚至無法定義微觀粒子確定的位置和動量。因此我們會面臨著無處不在而又無處存在的微觀粒子 – 量子幽靈。事實上,在量子力學中,我們用波函數來描述微觀粒子的運動狀態,而波函數是個概率波,它編碼了微觀粒子所有的運動信息,我們通過量子力學的運算和玻恩規則,就可以獲知粒子所有可觀測量的概率 – 但是也只能獲知概率。

波函數的演化有兩個過程,一個是決定論的U過程,另一個是非決定論的「波函數坍縮」的R過程。R過程的存在是量子力學中最令人疑惑的部分,正是由於它,在量子系統中引入了真正的隨機性,

量子力學無疑是匪夷所思的,完全違背我們的直覺。到現在為止,對它似乎沒有任何一種詮釋可以令人完全滿意。很多人採取了「閉嘴計算」的態度 - 只注重結果,而迴避「為什麼」。在量子力學中,決定論和實在論、因果論糾纏在一起,相比後兩者,它實在不算什麼。愛因斯坦說:

「我對決定論的關注,不比對早餐香腸關注更多」

人們流傳的愛因斯坦和玻爾大論戰,以及經典的名言「上帝不擲骰子」,是很誤導的。愛因斯坦真正關心的是實在論而不是決定論。

量子力學的終極特性 - 量子糾纏,把這些矛盾體現得淋漓盡致。關於量子糾纏的討論和實驗判定,似乎打了愛因斯坦的臉,但是卻不那麼簡單。量子糾纏現象導致了三個核心概念:實在性、定域性、自由意志必然喪失其中之一。在不考慮定域性失效的可能性(那將是科學的一次大崩潰)的前提下,人們可以認為這個世界是客觀實在的,同時又是一切註定的。也可以認為我們是自由的,但是客觀實在是不存在的。

自由意志的存在,本身與決定論難以兼容(當然也有相容論)。但是自由意志是否存在,只能是個信仰,而無法實證。因為自由意志本身也不可避免地陷入邏輯無限遞歸。

我的知乎專欄:決定論、自由意志、以及邏輯怪圈

最近的量子力學研究提出了一個「自由意志定理」,這個定理說的是,如果實驗人員能自由地做實驗(存在自由意志),那麼他將不可能對實驗結果進行確切的預測;反之,如果實驗人員遵從決定論,那麼實驗結果本身也是註定的。從這個角度上說,微觀粒子和人類思想具備「定量的」自由意志。

總而言之,決定論在任何領域都是一個哲學命題而非科學命題 - 它超出了實證的能力,只能被相信或不信。

混沌性使我們喪失了對未來預測的可行性

邏輯悖論使我們喪失了對未來預測的可能性

量子不確定性使我們必須在實在性和確定性之間抉擇;

自由意志使決定論徹底變成一個信仰


被推送了這個問題手賤點進來了。。。

首先吐槽下完全不懂物理就在強答的答主真不少,然後不說哲學只是簡單科普一下相關的物理。

題主對量子力學不確定性的這個觀點(即粒子的狀態實際上是確定的只是人類目前的物理知識不足以確定)曾經有過不少支持者,其中包括愛因斯坦,提出了不少所謂的「隱變數理論」。

直到後來有個叫Bell的人發現這種觀點和量子力學的(目前公認的)正統觀點(即在測量之前粒子的狀態是不可能確定的)會在一些實驗中導致不同的結果,然後有不止一組科學家進行了這類實驗,發現與實驗結果相符合的是後者。

(詳情請搜索「貝爾不等式」,如果我沒弄錯的話最近的「墨子號」就進行過這個實驗。)

然後是基本力規律確定和量子的不確定性是否矛盾,當然不矛盾。

雖然兩個粒子處於任何一種相對位置時的受力情況我們都清楚,但是由於我們不能確定粒子的位置所以還是不能確定這兩個粒子之間實際的作用力。

至於高維什麼的我不懂就不強答了。

題主既然希望「從物理學的角度」來思考這個問題,而且知道有量子力學這個東西,建議至少找本靠譜的科普書了解一下量子力學究竟說了什麼,這會對題主思考這個問題有所幫助。

(當然個人認為相比看科普書上那種繞來繞去的文字表述還是找本靠譜的入門教科書更容易理解一些)


從物理學的角度,可以否定掉決定論(由於量子力學才是基本的,而不是牛頓力學。量子力學具有根本的不確定性,也就是說這種不確定性不是來自於測量儀器的誤差,而是理論上無論你的儀器多麼精準,這種誤差都存在,就好像這個世界故意不讓我們知道的太多一樣)。

不過這樣只能說明我們的世界是非決定論的,而非決定論並不等價於自由意志論(自由意志論是真包含於非決定論,比如:一個電子,根據量子力學,我們不可能精確知道它的運動軌跡,但是這並不等價於可以說電子具有自由意志)。所以,物理學雖然可以否定掉了決定論,但沒有驗證自由意志的存在,甚至目前的物理學對自由意志並不友好。因為我們沒法解釋為什麼一堆沒有自由意志的粒子以一定方式集合在一起就具有了自由意志。並且由於物理一般是不容許精神論的,因此我們需要知道自由意志的物質基礎是什麼?而且什麼才是自由意志在物理上也沒有一個明確定義。


量子不確定性是一個方面的原因。

應該還有一個更大的原因在於數值計算的問題,就是混沌系統就算有確定的未來,也不可以通過計算得到精確的解析解。就是說,即使世界是決定論的,你也無法知道未來。

混沌系統的計算,對初值極端敏感,且在計算過程中有不可避免的累積誤差,且誤差會迅速放大以至於很快失去有效數字,所以長期預測混沌系統,在存儲位有限的計算手段下,是完全無法實現的。

參考原文如下:【三體問題無解,可能的誤差來自於哪裡?】Qian:摘要: 真正… https://www.zhihu.com/question/53406087/answer/135092098?utm_source=cn.nubia.mmsutm_medium=social (分享自知乎網)


這就是愛因斯坦跟量子力學懟的根源所在啊。

愛因斯坦堅信宇宙的一切都是有因果的。換句話說,假如有一種計算量無限強的計算機,如果給定它宇宙初始的所有參數,以及宇宙中所有的物理規律,它就能夠計算出來任意時刻,宇宙中任意位置的狀態。這種理論稱作「Determinism」。

值得一說的是,即便是智慧生命的思維,都在這種決定論的考慮範圍之內。畢竟人類的思維也是一些電信號的組合傳輸等等,脫離不了基本的物理層面,同樣遵循物理定律。

然而量子力學是「真隨機」,「真概率」,沒有任何辦法通過初始條件,運行規律提前得知量子態崩縮的結果。

這就是愛因斯坦著名的「上帝不擲骰子」的說法根源。相關討論很多,我就不抄來抄去了(怕因為理解不夠抄的斷章取義,讓人誤解)。不過我可以負責任的說一句,題主問的各種問題都會在科普級別的讀物中找到答案。

題主可以考慮看看《上帝擲骰子嗎》這本書,不過我更喜歡看《量子力學史話》。後者把那些大人物對量子力學的困惑描述的很生動,正好也能解答題主的很多疑問。


這就是生命的奇異之處。沒有生命之前,很多東西,可以說都是自然規律,然後如何如何。比如說我們的太陽,你在一萬個平行空間中觀測太陽,最終的結局都是一樣的。但是有了生命就不同。

一桌撞球,它怎麼走,不取決於宇宙怎麼定的,取決於你。這就是生命的偉大之處。

有人說,哎呀我的一生的每一個動作每一個想法都是上天註定的…

即使那種天天宣稱有神,宣稱一切都是定數的人,他過馬路的時候也左顧右看。


順著時間看向未來,一切都是未知

逆著時間看向過去,一切都是註定


首先,宿命論與決定論之間有些微妙區別。

決定論是一環扣一環的因果規律,是邏輯推演,像解數學題,是理性的。

而宿命論是指出生的那一刻命運已被確定,即便生命過程是隨機的,那也是命中注定的隨機,是非理性的。

簡言之,決定論是嚴肅的哲學,宿命論則是宗教。

題主的想法其實就是哲學上的決定論、機械唯物主義。

機械唯物主義認為物質決定意識,意識是大腦活動的產物,而作為物質的大腦,其活動是符合經典物理規律的,所以沒有所謂的「自由意志」。萬物都是按照物理學規律被決定了的,包括人的行為。

但這也只是一種哲學思路,邏輯上雖然沒問題,但並沒有得到科學發展的決定性支持。

人類對自己意識奧秘的探索目前還遠沒有取得圓滿的結論。

後來量子力學發現粒子的運動不是決定的,貌似找到了否定決定論的鐵證。

然並卵,量子力學理論里粒子的運動軌跡雖然不確定,但在觀測之後會最終確定下來。

這就是說,粒子的狀態是否「隨機」與觀測行為是否「隨機」綁定了起來。人的觀測行為若是隨機的(人若是擁有自由意志),那麼粒子的運動就是「隨機」的,反之亦然。

這就是量子力學的自由意志定理,即:

假設人的意識是自由的,那麼粒子的運動就是自由的;

假設人的意志是決定論的,那麼粒子的運動也是決定論的。

由此可見,量子物理如果要消解決定論,前提必須要預設人有自由意識,這就是循環論證了。

所以,經典物理確定不了決定論,正如量子物理否定不了決定論。這個問題還是留給形而上學吧。


題主的主要問題在於:想得太多而學得太少。

1687年,艾薩克·牛頓出版了他的巨著《自然哲學的數學原理》。在《原理》的第三卷——《論宇宙的系統》中,牛頓引用了大量的觀測數據來驗證他在《原理》第一卷中對天體運動的預測,包括行星、衛星、彗星的運動規律和潮汐現象等。

物理學自此開始了新紀元,數學的光輝照亮了籠罩在迷霧中的自然法則。哈雷在稱頌牛頓的詩歌中寫道:

請看天空的布局,神聖物質的平衡,

請看朱庇特的計算,和造物主的規則

他在初創萬物時制訂

連他自己也不會違反,這是他工作的基礎。

天空最深處的秘密被揭示,

使最外面的天球旋轉的力不再隱藏。

太陽坐在他的寶座上命令萬物

向他降落,但天體不在直線上奔跑,

當他們穿過無際的虛空;

他催促他們,以他為中心在不動的軌道上環繞。

現在已知駭人的彗星走過的彎曲路徑;

掃彗星的天象不再令人驚奇。

由此我們終於知道,皎潔的月神

以不等的步子前進的原因;為何到目前

她未曾向眾多的天文學家低首;

交點為何退行,拱點前移又為何。

我們又知道,漫遊的黛安娜用多大的力

推動海潮退去,倦了的海洋在身後

留下海草,水手懷疑赤裸的海岸;

高高的浪頭輪流拍打岸邊。

所有這些,讓古代的賢人苦惱,

學派之間徒然地爭吵,

我們看到,數學驅散雲霧。

錯誤和懷疑不再將我們纏繞;

因為借自天才的羽翼,我們能進入神的居室

並且升如高高的天空。

......

在此後的兩個世紀里,題主所描述的「決定論」思想幾乎主宰了科學界。決定論認為,世上一切的運動都是由確定的規律決定的,現在發生的一切都是由過去決定的。

法國數學家拉普拉斯(1749-1827)發展了天體力學和統計學,同時堅信決定論,他在他的概率論導論部分寫道:

我們可以把宇宙現在的狀態視為其過去的果以及未來的因。假若一位智者會知道在某一時刻所有促使自然運動的力和所有組構自然的物體的位置,假若他也能夠對這些數據進行分析,則在宇宙里,從最大的物體到最小的粒子,它們的運動都包含在一條簡單公式里。對於這位智者來說,沒有任何事物會是含糊的,並且未來只會像過去般出現在他眼前。

可以發現,拉普拉斯的這段話與題主的描述如出一轍。而這裡所說的「智者」被後人稱作拉普拉斯妖(法語:Démon de Laplace)。

皮埃爾-西蒙·拉普拉斯

拉普拉斯之後物理學的發展(比如量子力學)使得拉普拉斯妖的理論基礎受到質疑。即便如此,有人會爭辯說:不能囿於當前的物理學,也許未來的物理學能洞察「不確定」背後的「確定」,誰又能說不行呢?(題主的疑問大體在於此)

實際上,下面這種思路,可以繞開物理學,來證明預測未來的拉普拉斯妖是不存在的:

假設拉普拉斯妖存在,那它的計算當然也是在宇宙中進行的。那麼它計算過程中的物質運動就對未來有影響,所以計算中需要計算活動本身的物質運動的數據,這就造成了無限遞歸,無法得到結果。

上面這種思路與圖靈解決大名鼎鼎的圖靈機停機問題十分相似,可供一讀(見計算的極限(零):邏輯與圖靈機)。停機問題就是一個不可判定問題。

順帶一提,劉慈欣的《鏡子》是以決定論為點子的科幻小說,同樣可供一讀。雖然老朽算是半個劉慈欣粉絲,讀過他幾乎所有的作品,但是,不得不說,該小說完全是在胡扯...

本文參考

艾薩克·牛頓《自然哲學的數學原理》

維基百科拉普拉斯妖條目


其實我們所能認知的只是宏觀物理界,但我們生存的空間遠不於此這麼簡單,我們看到的只是宏觀世界的表象,而潛藏在經典物理下的是量子物理的世界,它們支配著宏觀世界的一舉一動,在那裡潛藏著世界本質的秘密,可它們以糾纏態(波動態)的形式出現,使我們無法認知到,因為我們的觀測會導致波函數的塌縮,使得糾纏態的量子隨即變為經典態,好像和我們玩捉迷藏一樣。

有興趣想要知道更多關於微觀世界的秘密,可以關注我的專欄,謝謝!


首先,要確定世間萬物的動向,不考慮暗物質和暗能量幾乎是不可能的。兩者在宏觀上對天體運轉的作用可能要比目前人類所能了解的大得多,更何況暗物質似乎無處不在。

其次,正如你所說,預測事物動向不考慮意識也是不可能的,機械唯物主義可無視。

最後我認為並不存在真正意義上的隨機,隨機只是相對的,是人類科學目前的盲區而已。


這是很久很久之前就被推翻的機械決定論,微觀粒子不能被預測


愛因斯坦不能接受量子力學不就是因為這個原因嘛……在量子力學之前的經典力學中甚至愛因斯坦的相對論體系里,至少在理論上確實是宿命決定論的……然鵝……半路殺出個哥本哈根派,從此一切都統計起來了……一切都不確定了……


你說的這些,預定了兩個前提,第一是確定性,第二是存在按照時間方向的因果關係。這兩個前提都被量子力學挑戰了。還有,量子不是隨機的,而是同時存在空間各個位置,只是每個時空點的概率不一樣。

真要開腦洞的話,可以這樣思考,是不是我們對時空的定義和認識有問題?至於什麼多維空間的投影理論,不看也罷,根本沒有脫離老舊的時空觀。


絕對的確定以及肯定。「宇宙歷史」這部電視劇過去部分已經播出,現在部分正在播出,未來部分將要播出。這部電視劇宇宙創造者只拍了一部。


很多回答混淆很多概念。

量子物理學不存在顛覆經典物理學的問題,僅僅是修正而已。就好像發現了細胞等等,我們就不是人了一樣,同樣僅僅是修正某些認知,更大的是拓展認知。

就好像動畫電影是連續的圖片,而真是場景可能是絕對連續的。

宏觀的認知和微觀的認知本來就不是一會事。隨著尺度的拉伸,無論是空間還是時間,都會帶來新的認知。

第二,至少測不準的量子理論對決定論毫無影響。因為人類的認知對世界是否是決定論式的根本無關緊要。


這個問題其實不用扯量子力學,量子糾纏都被你們玩塌縮了。

一般情況,人的意識每秒可產生40多種想法,每一種想法都可能誕生不同結果,時間疊加,這世界會有多少結果?蝴蝶效應,這世界又有多少種變化?其實這就是意識對物質世界的隨機性影響。


不存在隱變數,沒法預測。


以為是自己的作用才改變了未來,殊不知改變後的未來才是未來本身的樣子啊


宿命論和強決定論是很難反駁的,因為它們可以把反駁也解釋為宿命所必然導致的結果之一。

目前最有效的手段無非就是量子理論和混沌論了。

量子理論在反駁決定論時的核心是:同一時空同種狀態下的兩個粒子會有不相同的未來運動狀態,換言之在量子理論下物質的運動狀態是無法精確預測的,而只能預測出其不同運動狀態的概率。也就是說,即使預先決定了物體的狀態,仍然不能確定物體未來的變化。

至於混沌論的關鍵則是:在一個大系統中,任何一點微小的改變都會造成巨大的變化,而不可避免的局部不穩定性導致了即使知道系統的初狀態,仍可能發生不可預測的變化。

有興趣的話可以自己去查相關理論細節,這裡只是挑重點講個大概。

不過也有某些頑固的決定論者發明了一個理論:

不可預測不代表不決定。粒子的運動本來就是不可預測的,但這仍不妨礙它運動狀態的先決。也就是說,相同狀態下的兩個粒子,一個沿x走掉了,一個沿y走掉了,是因為宿命(或者說宇宙意志)使他們這樣做了,就像是上帝用手把他們移開了。

這個理論也是相當難以反駁。我只能說,這樣的理論雖然無解,但說服力也不強,怎麼聽都有種詭辯感。

隨機性永遠無法破解,原因我就不多說了,我相信你自己會明白的。

關於低維投影,你完全可以查查相關的資料。事實上,解釋緯度的理論有太多太多,也有人認為高低維是平行世界互不干涉的,也有人認為高低維是不同宇宙而連接於蟲洞的,等等等等。這些涉及到基本的理論都是難以確證的,個個都咋一看很有道理。人們在其中進行選擇時,多半靠的仍是自己的好感程度。比如前面提到的強決定論,幾乎無懈可擊,但選擇相信的人卻不多。

你想想:你受宿命驅使到這裡來和另一個受宿命驅使的人探討宿命存不存在。這是不是有點荒謬?


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