擊水三千提示您:看後求收藏(奇妙書庫www.qmshu.tw),接著再看更方便。
方面,考慮一列連續的波。現在在位置上存在大的不確定性,但是在速度上存在小的不確定性。這樣,由波函式描述的粒子不具有很好定義的位置或速度。它滿足不確定性原理。現在我們意識到波函式就是我們能夠很好定義的一切。我們甚至不能設想粒子具有上帝知曉的位置和速度,而我們是被矇蔽了。這種“隱變數”理論預言的 結果和觀察不相符。甚至上帝也受不確定性原理的限制,而不能知悉位置和速度;也只能知道波函式。
波函式隨時間的變化率由所謂的薛定諤方程給出。如果知道某一時刻的波函式,我們就能夠利用薛定諤方程去計算在過去或將來任一時刻的波函式。因此,在量子理論中仍存在宿命論,但它是處於一種減縮的形式。取代同時預言位置和速度的能力,我們只能預言波函式。這就允許我們預言位置,或者預言速度,但是二者不能同時準確預言。這樣,在量子理論中進行準確預言的能力只是在經典的拉普拉斯世界觀中的一半。儘管如此,在這種限制的意義上講,人們仍然可以宣稱存在宿命論。
然而,利用薛定諤方程在時間前進的方向去演化波函式隱含地假定時間在所有地方永遠光華地流逝。在牛頓物理學中這肯定是正確的。時間被定義為絕對的,這意味著在宇宙的歷史中的每一事件都被一個稱作時間的數標誌著,而且時間標誌的系列從無限的過去圓滑地連續到無限的將來。這也許可以被稱作常識時間觀,而且這還是大部分人甚至大部分物理學家下意識的時間觀。然而,正如我們看到的,絕對時間的概念在1905年被狹義相對論所拋棄。在狹義相對論中時間不再是自身獨立的量,而只不過是稱作時空的四維連續統中的一個方向。在狹義相對論中,不同的觀察者以不同的速度在不同的途徑穿越時空。每一位觀察者沿著他或她遵循的途徑具有自己的時間測度,並且不同的觀察者在事件之間測量到的時間間隔是不同的。
這樣,在狹義相對論中不存在我們可用以給事件加標籤的唯一絕對的時間。然而,狹義相對論的時空是平坦的。這意味著在狹義相對論中,由任何自由運動觀察者測量的時間在時空中從負無窮至正無窮光滑地流逝。我們可以在薛定諤方程中使用其中的任一時間測度去演化波函式。因此,在狹義相對論中我們仍然擁有宿命論的量子版本。
在廣義相對論中情形便不同了。這裡時空不是平坦的,而是彎曲的,並且它被其中的物質和能量所變形。時空的曲率在我們的太陽系中是如此之微小,至少在宏觀的尺度上,它和我們通常的是觀念不衝突。在這種情形下,我們在薛定諤方程中仍然可用這種時間去得到波函式的決定性的演化。然而,我們一旦允許時間彎曲,則另外的可能性就會出現,即時空具有一種不允許對於每一觀察者都光滑增長的時間結構,這一點正是我們對於合理的時間測量所期望的性質。例如,假設時空像一個垂直的圓柱面。
圓柱面的垂直往上方向是時間測度,對於每位觀察者它從負無窮流逝到正無窮。然而,取而代之我們將時空想象策劃能夠一把手的圓柱面,這個把手從圓柱面分叉開來又合併回去。那麼任何時間測量都在把手和圓柱面接合處有一停滯點:這就是時間停止之點。對於任何觀察者而言,時間在這些點不流逝。在這樣的時空中,我們不能用薛定諤方程去得到波函式的決定性來演化。謹防蟲洞:你永遠不知道從它們那兒會冒出什麼來。
黑洞是我們認為時間對任何觀察者並非總是增加的原因。1783年人們首次討論黑洞。一位劍橋的學監,約翰·米歇爾進行了如下的論證。如果有人垂直向上射出一個粒子,譬如炮彈,它的上升並返回落下。然而,如果初始往上的速度超過稱作逃逸速度的臨界值,引力將永遠不夠強大到足以停止該粒子,而它將飛離遠去。對於地球而言逃逸速度大約為每秒12公里,對於太陽則大約為每秒100公里。這兩個速度都比真正的炮彈速度高出許多,但是它們和光速相比就顯得很可憐,後者是每秒3000000公里。這樣,光可以從地球或者太陽輕輕而易舉地逃逸。然而,米歇爾論斷,可以存在比太陽更大質量的恆星,其逃逸速度超過光速。因為任何發出的光都被這些恆星的引力施曳回去,所以我們就不能看到它們。這樣,它們就是米歇爾叫做暗星而我們現在叫做黑洞的東西。
米歇爾暗星的思想是基於牛頓物理學。牛頓理論中的時間是絕對的,不管發生任何事件它都正常流逝。這樣,在經典的牛頓圖象中它們不影響我們預言將來的能力。但是,在廣義相對論中情形就非常不同,大質量物體使得時空彎曲。