1.2.1 猜测上帝的游戏
1687年,牛顿一生中最重要的科学著作《自然哲学的数学原理》问世,标志着现代经典物理学的正式创立。自此,无论是理论科学还是工程科学,都达到了前所未有的新高度。正当人们以为一切物理现象都能从这套理论中找到完美答案时,物理学大厦的上空却突然飘来“两朵乌云”——人们解释不了光和热的运动理论。
后来随着研究的深入,相对论和量子力学理论被相继提出,这对整个物理学的理论体系造成了颠覆性的冲击。人们突然发现,时间和空间无法分开单独讨论,单个粒子的性质也无法准确描述,必须把它们看成一个整体。这些现象颠覆了人类对宇宙、自然、物质的“常识性”理解,经典物理学根本无法解释。面对这些现象,19世纪的科学家们无疑是困惑的,他们心中的疑问是:“上帝掷骰子吗?”
当时,爱因斯坦和玻尔对量子力学理论各持己见,他们长期争论,都试图证明自己的观点是对的。有一次,爱因斯坦说:“上帝不掷骰子!”玻尔马上反驳:“别去指挥上帝应该怎么做!”这样的争论持续不断。
1927年10月,在比利时布鲁塞尔召开的第五届索尔维会议上,爱因斯坦与玻尔又在量子论观点上进行了激烈讨论。会上,爱因斯坦坚持自己的观点,针对量子力学理论提出种种质疑,玻尔则将它们一一化解。最终,争论以爱因斯坦的失败而告终。
直到今天,上帝究竟掷不掷骰子仍然没有最终的定论。但大多数人已经愿意接受量子力学的理论,因为它和实验结果相符。比如,人们在深入研究量子理论后,发现半导体具有某种特殊的性质——可以同时作为导体和绝缘体。利用这个特性,就能在晶体管上施加电压,控制电流的导通或阻断。如今整个半导体产业的理论基础都是建立在量子力学之上的。可以说,如果没有量子力学,就不会有集成电路、芯片、计算机以及其他各式各样的电子产品。
虽然量子力学理论已广泛应用到各个领域,但它仍然是个“黑盒”。这就像是如今人工智能用到的深度学习算法,它们既有相对确定的外在表现,又有不确定的内在逻辑。