然后,这一个个光源先后向外发出球形的光波(在图中简化为圆形),这些波相互叠加之后,形成的前锋刚好在沿着“反射角等于入射角”的方向向外传播。也就是说,光之所以满足反射定律,是因为它是一系列波的叠加。 用同样的方式,你也可以证明光的折射定律。这里不存在预知未来,也没有别扭的证明逻辑,似乎也能得到与最小作用量原理相同的结果。
用惠更斯原理推导反射定律。 实际上,刚才我们用波动理论证明反射定律的过程,恰恰体现了最小作用量原理的精神。请你仔细观察上图那两个球形的波。它们从波源出发,覆盖了一大片区域,像不像费曼说的“鼻子”,在四处嗅探附近可能的路径?这些波相互叠加,相互干涉,刚好在“最短路径”(即满足反射定律)的方向上形成前锋,又刚好在其他路径上相互抵消,仿佛有意选择了这条最短路径一样。在这种证明逻辑中,预知未来的窘境不复存在,取而代之的是光波在很多路径上发生自然抵消,从而被动地走过了一条最短路径和一个明确的方向。 如果你听说过“波粒二象性”这个词,就会立刻得到另一个版本的等效解释: 光子尝试走过了通向未来的所有可能的路径,但由于它既是粒子又是波,不同路径上的波动相互抵消,只留下了满足“反射角等于入射角”的那条路径。 是的,这正是由费曼试图作出的解释,也正是他在1948年发展出的“路径积分方法”的基本思想。 和光子一样,所有的物质粒子既是一种粒子,又是一种波(即德布罗意物质波)。所以,当所有物质粒子发生运动的时候,都会像光子一样尝遍所有可能的路径,通过不同路径上的波动相互抵消,留下了满足最小作用量原理的那条路径。所有的行为都是自然产生的,没有预知未来,也没有刻意为之。
根据路径积分方法,一个粒子在到达目的地时(比如图中从A到B),曾经试图经过所有可能的路径,甚至一些看似不可能的路径。图片来源:维基百科 你也许会认为,这不过是物理学家玩的文字游戏,或者是一种只在数学上成立,跟现实世界无关的理论假设。很好,我曾经也是这么想的。可是,2016年12月23日,《自然-通讯》的一篇实验文章击碎了我的自信。 一群物理学家在光前进的道路上放置了三个狭缝,结果发现,光真的在试图尝试各种可能的路径——甚至看似不可能的路径。例如,光居然会沿着图中的红色路线,从A狭缝跑出去,然后从B狭缝倒着走回来,最后再从C狭缝跑出去,跑到对面的探测器上。
你不得不承认,光的这种尝遍所有路径的反常行为是一个事实。我们看到的所有物质,都满足最小作用量原理。它们虽然不能预知未来,却都在努力地尝试各种未来的选择。只有将所有可能的未来加在一起,让不同路径上的物质波相互抵消,才能得到真实发生的那个未来。 小说的解释: 在目的论的宇宙里,时间失去了意义 不过,在《降临》的原著《你一生的故事》中,特德姜采用了一种来自幻想传统的解释——最小作用量原理对应的,是一种决定论的世界观。 这种解释历史十分悠久,甚至远远早于“科学幻想”的出现。甚至在希腊神话里,人们就已经意识到了诸如神谕这样预知未来能力所伴随的悖论。如果你预见到了一个灾难,因此作出努力而阻止了灾难的到来,那你所预见的那个东西是什么呢?如果灾难不发生了,你就不会预见到它,也就没有理由去阻止它,那灾难岂不是又应该如约抵达? 对付这一悖论,一种简单的方法是,虽然你预知了灾难,但你做什么都没有用。有一则传说是,阿波罗为了引诱特洛伊的公主和祭司卡珊德拉,赐予她预言的能力,但依然被拒绝,一怒之下诅咒她的预言永不被任何人相信。 而另一种更具宿命和悲剧感的方法是,预言导致预言的实现,你为了回避预言所作出的种种努力,恰恰为预言的抵达扫除了障碍。这一路线下,最著名的故事莫过于俄狄浦斯王——正是先知关于他将弑父娶母的预言,导致了所有悲剧的实现。人的一切努力,在诸神的眼中只不过是写好的剧本而已。
与命运的枷锁相比,解开斯芬克斯的谜题简直太容易了。 (责任编辑:本港台直播) |