第37章
升级或颠覆经典:相对论和量子论
20世纪初,爱因斯坦发现狭义相对论、广义相对论,提出量子力学的光量子观点并因此获得诺贝尔物理学奖。
相对论从逻辑思想上完善统一了自牛顿开始发轫的经典物理学,使经典物理学成为一个完整完美的科学体系。狭义相对论建立了狭义相对性原理和光速不变原理,统一了牛顿力学和麦克斯韦电动力学两大体系;而广义相对论建立了完善的引力理论,引力理论主要涉及的是天体。
量子力学则关注微观粒子的运动规律,包括基本粒子、原子核、原子、分子、凝聚态物质等。
相对论和量子力学分别从高速运动和微观的状态,大大弥补了经典思维的牛顿力学的不足。量子更跨越物质走向生命和其他领域。这也意味着模仿或者建立在经典思维和牛顿力学基础上的社会、管理、经济等理论同样需要修改、重组。
生命是神秘的量子生命,生命是处于量子和经典交接的一叶扁舟。因为人的思维具有量子性,与人相关的社会、经济、管理的运行规律或者现象应具有量子性。基于传统的辩证思维,我们看社会及现象,常讲要一分为二;如用科学理论来讲,我们看社会及现象,需要量子论以及经典理论的两者结合。对于社会的微观颗粒,如个人和家庭,其运动行为具有相当的不确定性,有许多可以用随机概率统计,特别是量子概率去描述。
经典理论仅是物体在宏观、低速运行下近似成立的定量理论,自然界其实遵循着更深刻、更精细的规律,因此,如果完全受限于经典观念和思维方式去思考问题,会常常碰壁而不自知。
量子力学杀死了因果关系:在量子叠加态中,量子物体可以同时处于在经典世界里两个不相容的态,如同著名的“薛定谔的猫”处于既活又死的叠加态一样。量子物体还可以处于两个事件不同顺序的叠加。即同时按照两个不同的顺序(甲前乙后,乙前甲后)发生。
量子力学还动摇了对“真实”的理解,指出物质系统可以不拥有定义明确、界限分明的状态,而是处于几种不相容状态的叠加。
爱因斯坦相对论动摇了绝对的全局时空观,指出每个人所经历的时间,以及时间关系可以不同:在不同参照系中的不同观察者,对两个事件发生的顺序先后的观察结果可能会不同。
相对论揭示了质量和能量可以相互转化,具有等价性,即质量是能量的一种形式。
严格意义上讲,这世界这宇宙没有直线,直线只是人们的一种感知,由于相对论告知人们,由于引力场的存在,光线也是弯曲的、非线性的,人们之所以有直线或者线性的印象,是因为人们观察事物的疆域、视域太小受限,有了直线的错觉。就像宇宙中的巨大曲线,看其中任何一段都是直线;地球是巨大的球面,在一定高度上,看地球上任何一部分,都像是平面。这就是老子所言:“大象无形,大曲若直。”
相对论指出时间与速度相关:增加速度,就相当于时间变慢。只要运动能达到光子的最大极速,永恒仅仅是瞬间。美国康乃尔大学行星所所长卡尔·萨根解释:近光速的太空旅行,以太空船上时钟计测,五十六年即可绕宇宙一周。可当结束旅程返回地球,地面时间已过数百亿年,地球已经被烧成灰烬,太阳已经死灭。
要使时间倒流,就得超过光速。假使坐上超光速的太空船飞行,就可以追上地球上发生的种种事情所展现的光线,从而就像倒看电影一样,回溯看到清明元宋唐汉秦、甚至周商夏等各朝代的一切。