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1、从物理学中感受哲学 -牛顿力学篇PB05000618 杨培勇pyyang University of Science and Technology of China*1人类的追求认识我们的世界l我们从哪里来，又要到哪里去？哲学家的追求促 使了物理的诞生。l物理学家从诞生起就从未停止对未知世界的探索 。l从力学到热学、电磁学物理中融入了太多的数 学，这是我们有时感到，物理似乎就是数学的实 际应用；但事实并非如此。l物理学的核心是物理思想，而物理思想与哲学密 不可分。数学只是物理学的工具。Date2牛顿力学决定论？l牛顿力学是物理学的一个顶峰，它用F=ma向我们 描绘了一个清晰完美的世界。l牛顿力
2、学的基本思想是：知道一个物理系统在某 个时刻（初始时刻）的状态和作用于系统的力， 就可以知道它在其他任何时刻的状态。l牛顿力学对于天体运动给出了十分漂亮的结果， 它的宏观愿望在于描述宇宙是如何随着时间演化 的。Date3牛顿力学决定论？l牛顿的思想可以归纳为：已知一个系统的初始状 态，就可以由此确定系统状态如何随时间演化， 即确定了其他任何时刻系统的状态。l牛顿力学给出了一个完全确定的世界图景由此 引出的决定论似乎有点像中国古代的因果轮回说 ：人的命运在出生时就已经被决定了。lLaplace也有一段著名的优美的描述。Date4Laplace关于决定论的描述l一种智慧，如果它能够知道，使得自然界
3、生机勃 勃的所有的力，以及构成自然的所有元素各自的 状态，在某个给定瞬时的全部情况，进而，如果 它能够庞大以至于可以分析所有这些数据，那么 ，它可以用同一个公式囊括宇宙中最庞大物体和 最微小原子的运动；对它来说，没有什么事情是 不确定的，无论将来还是过去都将呈现在它眼中 。已经能够造就完美天文学的人类的头脑，朦胧 的显现了这种智慧的样子。Date5决定论我们能容忍吗？l决定论能与机遇、人的自由意志相容吗?l如果世界真的是完全确定的，个人的命运在出生 时就已经被确定，那么我们为何还要提倡个人奋 斗，为何不去消极让命运控制生活呢？l如果世界是确定的，那么它又是由谁确定的？上 帝？我们显然不能接受这
4、样的答案。l决定论与我们一贯的信仰是矛盾的。Date6如何解释？l由牛顿力学得出的决定论显然不能让我们接受， 使牛顿力学的错误还是我们原来的观念有问题？l先说说初始条件敏感性。把一个铅笔的笔尖朝下 立在桌上，显然这样做不到，但当我们松手时， 笔倒向桌面的速度呈指数上升，即笔在稍微偏离 平衡位置的情况下（初始条件的微小变化），使 得笔产生了随时间指数增长的变化。l许多物理系统都呈现出初始条件的敏感依赖性。Date7如何解释？l事实上，任何系统的初始状态是不可能被完全获 知的，初始状态总有一些随机性，这使得系统未 来的状态也有那么一点不可预知性。l因而，系统的发展总有一些随机性。l对于这些情况的详
5、细分析需要更加完备的理论， 因为，牛顿力学本质上就是确定的，很难处理有 关随机的问题。Date8新的理论需要诞生l对于牛顿力学思想的讨论使得我们产生了寻找新 理论的愿望和方向，这正说明了物理思想的重要 性。l进一步的讨论等到学会更多的知识才能进行，现 有的一点知识不能保证我能继续在这个问题上讨 论下去。l或许可以考察日常生活，找一下牛顿思想的影子 。Date9自由意志l由于机遇的存在，使我们有了希望，并且摒弃决 定论，追求自由意志。l但是我们真的自由吗？Date10自由意志l假设你和一些讨厌的人在一起开一个正是的会议 。你可以选择跳上桌子，开始跳舞，踢坏桌上所 有的东西。当然，你绝不会选择这么做，也就是 说，你没有自由意志。在另一些情况下，选择确 实被做出，但那是痛苦而负很大责任的选择。Date11未来是怎样？l从牛顿力学看我们的未来多少有点决定论的影子 ，但是理论总不是唯一的，我们看待未来的方式 也不是唯一的。l从历史上那些伟大的哲人的思想中，我们或许可 以得出这样的结论：未来是美好的。l而我们更喜欢一句时髦的话：未来掌握在我们手 中。Date12l谢谢观赏Date13
