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我們如何反思創(chuàng)造

2017-02-07 02:08魏忠
今日教育 2016年12期
關鍵詞:海森堡玻爾愛因斯坦

魏忠

1941年,德國科學家海森堡秘密來到哥本哈根,最后一次見到了自己的老師玻爾。師徒二人對15年來與愛因斯坦的世紀爭論不斷獲勝的喜悅一點也沒有,他們這次見面說了些什么一直是一個謎。歷史學家對他們爭論的好奇一點也不比對他們和愛因斯坦的爭論小。結果就是,玻爾宣布與海森堡決裂并逃亡美國,海森堡回到德國開始領導納粹的原子彈研發(fā)。

海森堡作為哥本哈根學派的先鋒,其測不準原理作為重磅炸彈,是玻爾戰(zhàn)勝愛因斯坦的重要法寶。海森堡發(fā)現和提出的電子狀態(tài)的觀測量子態(tài),也就是被觀測意味著改變狀態(tài),不僅是量子力學的重大轉折點,也是今天量子糾纏的基石。愛因斯坦雖然發(fā)現了相對論并成為量子理論的創(chuàng)始人之一顛覆了牛頓力學,但是他頭腦中殘存的牛頓思維三個重要基礎——實在論、因果律、決定論——還是非常穩(wěn)固,就是不同意觀測即改變的海森堡測不準原理、用矩陣和統(tǒng)計學表示的海森堡的模型、毫無道理的量子超距作用。愛因斯坦面對的是物理學和哲學同樣出色的玻爾和海森堡,在十多年的爭論中,不斷處于下風,并在后來被證明完全錯了。

玻爾與其他幾十位逃往美國的著名物理學家一起,聲討納粹的行徑,而另外一邊,非常愛國的海森堡的陣營也根本不弱,集中了若干位諾貝爾獎得主。很快,海森堡陷入了一系列量子態(tài)的糾纏狀態(tài):一方面他愛國,一方面他又反對納粹的反人類行徑;一方面他作為科學家很快領導團隊將原子堆科學推進到新的階段,另外一方面他又發(fā)現這會帶來人類的災難。直到德國戰(zhàn)敗,海森堡的糾纏狀態(tài)還沒有結束,被關起來的十多位德國的頂級科學家,在美國的監(jiān)獄里精確地計算著日本廣島原子彈的當量,海森堡繼續(xù)擔任這些科學家的領導。

戰(zhàn)后,曼哈頓計劃的負責人和海森堡又有一場曠日持久的爭論。作為戰(zhàn)敗的一方海森堡一直試圖證明德國的科學家比曼哈頓計劃的科學家更優(yōu)秀,竟還占據上風。海森堡身上最后一個糾纏是,一生不原諒海森堡的玻爾老師設立的和平利用核能的獎項,竟然是海森堡獲得的最后一個獎。原來,二戰(zhàn)期間,他選擇留在德國只是為了避免讓喪心病狂的人為納粹政權研制出原子彈。如同海森堡的測不準原理一樣,海森堡后半生的所作所為一樣讓人測不準;如同海森堡們的量子理論一樣,那一代天才物理學家兼哲學家的恩怨情仇,一直糾纏在一起,觀測即改變。

事情并沒有那么簡單,愛因斯坦與玻爾的爭論并沒有因為物理學的一系列實驗而結束,因為說到底他們是兩種哲學的爭論。有趣的是,多年后,美國一個著名的量子物理學家、堅定的愛因斯坦的支持者和玻爾的反對者,突然發(fā)現人的意識,是按照量子力學的規(guī)律進行的。例如一個人同樣思考8件事情,當他集中精力在一件事情上時,反而讓這件事情的結論不一樣了,正如海森堡的測不準原理一樣。英國心理學家進一步將人的思維定義為心靈智力,其與量子力學的規(guī)律幾乎完全一樣。今天我們知道,人的大腦由數百億個腦細胞構成,與牛頓力學相比,更像量子力學的規(guī)律。愛因斯坦所堅持的宏觀的實在性、因果律、決定論,雖然符合宏觀世界的常識,卻越來越不符合微觀世界的實驗結果。因此,回到玻爾對愛因斯坦的批評:愛因斯坦表面堅持宏觀常識性的唯物完美哲學,事實上偏離了實證科學的結果,倒是有點唯心。

關于創(chuàng)造力,我們總想規(guī)劃:從最早的學好數理化,到今天的STEM,再到鼓勵創(chuàng)業(yè)。我們試圖用宏觀世界和牛頓時代機械論的一般規(guī)律,來結構化地規(guī)劃創(chuàng)新的道路:9年義務教育、科技扶持、“211計劃”“985計劃”“雙一流計劃”等。然而有時卻發(fā)現在達到宏觀一致性的結果后,創(chuàng)新的熵值卻降到了最低。按照這個邏輯,我們很容易得出非??尚Φ慕Y論:愛因斯坦是對的錯的、海森堡是好人壞人、玻爾是正義非正義,然而這個故事中的主人公的糾纏,卻是創(chuàng)新的過程,而創(chuàng)新是測不準的。

按照國家最新的學科分類,共設5個門類、62個一級學科、748個二級學科、近6000個三級學科,如果按照每個學科3門基礎專業(yè)課,每門專業(yè)課100個知識點來計算,僅僅基本的知識體系的知識點,就達到180萬個。這些知識點還僅僅是作為本科生的最基本的知識點。如果要達到碩士生和博士生必備的科技前沿的要求,其知識點則呈指數級上升。如果我們按照少的方法計算分支再擴展1000倍,達到可以進行創(chuàng)新的程度,那么知識空間的節(jié)點就將達到20億以上。這些節(jié)點之間的多維關系,恰恰就像大腦中的腦細胞的關系,這時牛頓力學失效了,量子態(tài)的創(chuàng)造力,如何遵從那幾條科技創(chuàng)新的規(guī)則以及STEM的簡單法則呢?

因此我認為,創(chuàng)造不可預測,創(chuàng)造測不準,觀測即失效。

雖然創(chuàng)造測不準、不可預測、糾纏,但并不意味著創(chuàng)造沒有規(guī)律、創(chuàng)造不可知。

測不準的海森堡的成長經歷還是有很多能夠測得準的地方:他的父親是著名的語言學教授;父母的宗教截然不同,后來母親從天主教轉向新教;從小接受較好的語言與文科藝術教育;與哥哥一起讀書,具有互相競爭與學習的環(huán)境;自學數學,在高中階段就學完了微積分;在青年階段不斷碰到頂尖高手并不斷游學;在最為關鍵的時候與多位諾貝爾獎獲得者共事。海森堡的成長經歷,基本上是能夠測得準的高起點、多學科交叉,符合以學習為中心的頂級科學家一般成長規(guī)律。不難發(fā)現這些創(chuàng)造者的成長路徑有一個共同的規(guī)律,就是在他們成長過程中,像一個自由的電子一樣,并沒有被規(guī)劃、被觀測,他們想到哪里就走到那里,行動軌跡像布朗運動毫無規(guī)律。在這當中有人犧牲了、有人成功了,最終我們不能預測某一個人的成功或失敗,但整體的概率卻像量子力學一樣符合特有的分布。

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