命運是偶然還是必然?

▲現實世界的基礎是建立在必然的因果律上,還是偶然與機率上?許多科學家因而轉向東方哲學與宗教去尋找答案。Adobe Stock
第222期
黃麗娟

宇宙及生命的產生是偶然還是必然?這個問題困擾了科學家一百多年,至今仍沒有一個明確的答案。科學有它的侷限性,或許我們應該換另一個方向去尋找答案。

是機率還是命定

新年期間,台灣媒體有一則有趣的新聞報導,說是有一位約50歲的男子,手中握有兩張千元大鈔,在彩券行前踱步,猶豫是否買張「刮刮樂」試試手氣。這時突然颳起一陣強風,將他手中的鈔票吹進了彩券行,於是他決定下注,沒想到刮中了100萬元獎金。

好巧!在那個時間點出現在那個地方,又剛好遇到一陣強風,種種因素促成他中大獎,莫非是命中注定!但這落在數學家眼中卻不覺得驚奇,以「巨數法則」的觀點來看,只要在非常龐大的人群中,再湊巧的事也可能發生。美國有個例子,在1980年,一位名叫Wilcox的女士,同時購買羅德島州和麻薩諸塞州的「樂透」,這兩組號碼都中獎,只是號碼卻對調了,所以她一毛錢都沒拿到。數學家認為,雖然這種倒霉的事發生的機率小到不行,但是只要長年累月積累下的開獎次數足夠大,就有可能發生,於是各種巧合都被解釋為機率,而不是什麼命定。

雖然「巨數法則」這麼解釋,但是我們還是免不了要追問,為什麼是發生在他身上,而不是發生在我身上?為了解答這個疑惑,我們進一步聊聊物理界中的一個嚴肅問題——現實世界的基礎是建立在「必然」還是「偶然」上?

對立又互補的兩個世界

我們所處的世界是非常有秩序的,愛因斯坦理論和牛頓力學告訴我們,世上的任何事物都遵循著相應的定律和必然的因果關係而運作著,就像鐘錶一樣,機械式的滴答運轉,環環相扣,每個瞬間決定下一個瞬間,因此他們認為這個世界是宿命的。

有些科學家接受不了命定的結論,選擇了自殺,直到科學界進一步研究到微觀領域,發現那裡的世界有許多的可能性,才緩和了科學家們對命運的悲觀想法。

自然界的物質有億萬種,包括你、我,都有一個共同之處,就是大夥都是由原子(Atom)組成的,換言之,原子是構成宇宙萬物的基本單位。我們把原子所待的地方稱為微觀世界,那是一個微小尺度的領域,現實世界中所適用的物理概念及思考模式到了那裡都不管用。

你瞧!在現實世界中行星圍繞著太陽運轉,我們可以明確地觀察到行星運行的軌道、速度和位置,只要曉得影響行星運動的所有條件及參數,我們甚至可以預測行星過去和未來的動向。但是在微觀世界中,電子圍繞著原子核運轉,它卻不像行星繞行般有固定的軌道、清楚的路線,以及明確的所在位置。

那麼電子在哪裡呢?有人以孫悟空分身術來比喻電子在其空間場範圍內無所不在的現象,說明一個電子可以同時出現在多個地方,這完全違反了我們的常識。奇怪的是,當我們硬是去觀察電子如何移動時,它瞬間就會從無所不在的狀態縮成一個小點,每觀看一次,點出現的位置都不一樣。這表達出一個概念:微觀粒子具不確定性,它有多種可能狀態,而你的觀測是一種「越界」的行為,這時粒子就會在多種可能的狀態中,「隨機」選出一個,然後過渡到現實世界中來(或你的眼中),成為一個明確的結果。

行星與電子都是固體粒子,為什麼有不同的行為模式?這歸因於電子比行星多出了一個「波」的屬性,波、粒兩種屬性既矛盾又互補,讓微觀世界變得不可捉摸。

最後,科學家對這兩個世界下了一個概論:現實世界的物質行為是明確的、有秩序的、遵循因果定律,完全可以預測,因此認為世上所發生的一切事物都是「必然」的。反之,微觀世界則是不明確、無秩序,不講因果,當然也就不可預測,以至於那裡所發生的一切事物都是「偶然」的。

難解的謎題

可是宇宙萬物是由原子組成的,於是科學家們提出了一道引人深思謎題:現實世界的基礎是建立在必然的因果律上,還是偶然與機率上?一百多年過去了,物理界仍舊沒有一個統一的說法,許多科學家因而轉向東方哲學與宗教去尋找答案。比如說,研究微觀物質的先驅波耳(Niels Bohr)在設計自己的族徽時,特意選用中國太極圖案,表達他對陰陽相反、相濟的感悟,圖上還有句格言說:「對立即互補」。

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