一,如果有一台超级计算机可以计算出宇宙中所有粒子的运动和能量转化过程,是不是就可以精准地预测未来?
不能。因为宇宙万物的存在形式是系统性的,粒子层的规律变化我们掌握了,认识只是粒子层的,要知道相同的粒子而不同的组合,会形成不同的物质形态,构成万物,它们有着与粒子运动变化方式不同的变化规律。比如生物,起码需要有二十几种元素组成,都来自地球上的元素,但是生物有生命功能,是生命系统,而地球上的元素是离散的,没有组成结构,因此只有元素本身的性质与功能。(首)
首先告诉你答案:不可以。
你不是第一个提出这个问题的人,第一个人叫拉普拉斯拉普拉斯妖是由法国数学家拉普拉斯于1814年提出的一种科学假设。此“妖”知道宇宙中每个原子确切的位置和动量,能够使用牛顿定律来展现宇宙事件的整个过程,过去以及未来。
这个问题包含两层含义:
这是一种决定论的宇宙观,认为宇宙的未来是完全由过去决定的,包括你此刻的提问,和我现在的回答,都是命中注定,不可更改的。
这是一种可预测的宇宙观,对未来一切事情的长期发展都是可预测的。
拉普拉斯妖的可能性是建立在经典力学得理论基础上的,随着科学的发展,人们从无数个角度,都看到了拉普拉斯妖的不可能性。让我们一条一条从大往小来说。
量子力学说明不确定性是事物的固有属性,精确地测量是不可能的在量子力学里,不确定性原理表明,粒子的位置与动量不可同时被确定。
该原理表明:一个微观粒子的某些物理量(如位置和动量,或方位角与动量矩,还有时间和能量等),不可能同时具有确定的数值,其中一个量越确定,另一个量的不确定程度就越大。
混沌理论指出了长期预测是不可能的接上一条,既然我们测量不到准确的数值,那么用近似数值,得到一个大概差不多的结论行不行。很遗憾,也不可能。
混沌理论认为在有些系统中(称之为混沌系统),初始条件十分微小的变化,经过不断放大,对其未来状态会造成极其巨大的差别。常用的一个例子就是一首西方民谣。民谣说:
丢失一个钉子,坏了一只蹄铁;坏了一只蹄铁,折了一匹战马;伤了一位骑士,输了一场战斗;输了一场战争,亡了一个帝国。
在气象预报上,混沌现象也有一个大众熟知的名字,叫“蝴蝶效应”,意思是,一只蝴蝶偶然地煽动翅膀,就能决定两个月之后下不下雨。
混沌理论其实算不上什么物理定律,是数学上一个很常见的现象,就是有些方程对某一变量的一阶导数非常大,而在现实中发现有些系统方程就是这个样子的。
计算能力不是免费的,那么大的计算能力是不可能的有人对拉普拉斯妖分析数据的能力提出一个极限。这个极限是由宇宙最大熵、光速、以及将信息传送通过一个普朗克长度所需要的时间得来的,约为10^120比特。在宇宙开始以来所经历过的时间以内不可能处理比这个量更多的数据。
笔者自己加上一条,如果不对请大家批评指正:这个说法逻辑上是自相矛盾的如果真的可以,那么宇宙未来的一切就是确定的;既然是确定的,那么到底算了没算呢?如果算了,那么到底算没算对呢?如果一次都没算对,那还能不能说“可以”算?
在一个确定性的宇宙中,“如果”是没有意义的。
只有在我们这个充满着不确定的宇宙,我们的想法和行为可以影响未来,“如果”才有意义,我们才值得为美好的事物去奋斗。
这是把人类能力看的太大了,在宇宙面前,人类渺小到可以忽略。
先提一句:
理想很丰满,现实很骨感。
你想过的,别人家的孩子(牛顿、拉普拉斯)也想过。(是不是觉得自己和那些巨匠还是挺接近的?)
科学家曾经有个念(huan)头(xiang)
我们还无法准确预测每一件事,是因为两件事:
1.我们还没有发现所有规律。
2.我们的计算能力还不够强,还没算出结果,结果就已经发生了。
我在这里只谈一下第二件事。
需要搬出一套20世纪的理论成果
你以为是量子力学?
恭喜你,答错了!(说恭喜是因为你知道量子力学是20世纪的理论成果)
其实我要搬出的是:混沌理论
牛顿力学受到过三次挑战:
1.相对论
2.量子力学
3.混沌
混沌理论的一个通俗的表现就是“蝴蝶效应”。这个故事应该是挺脍炙人口的,我就不赘述了。
直接套用到一块土地中的钙含量上。
钙含量是多少呢?
是7.24321%?
还是7.24322%?
还是7.24323%?
或者是7.24324%?
这有什么明显的区别吗?
对于线性系统,确实没有明显的区别;但是,对于非线性系统,这种误差太大了。(就像根据蝴蝶扇翅膀的力度的微小差别,产生0级到12级的风一样。)
通俗地说一下:
线性系统:给手机充电,从20%充到25%需要1分钟,从25%充到30%也需要1分钟。
非线性系统:给手机充电,从90%充到95%需要3分钟,从95%充到100%则需要7分钟。
那么宇宙中的哪些系统是非线性系统呢?
不出意外的话,全都是!
这就导致题目的答案是:白日做梦!
要计算,首先要有数据,而数据是测量出来的,人类的测量精度有多高?
即使对时间的测量能达到飞秒级,也依然不是完全准确的,只要不是完全准确,计算过程中就会发生“蝴蝶效应”,让你根本预测不了未来。
最后附上混沌理论的象征/上帝的指纹:曼德勃罗集
如果有的话,从大爆炸那一刻就决定了你提出了这个愚蠢的问题,而我又愚蠢的在半夜的这时这秒回答你。
总结:以上内容就是 玖梦手游 提供的如果有一台超级计算机可以计算出宇宙中所有粒子的运动和能量转化过程,是不是就可以精准地预测未来?详细介绍,大家可以参考一下。