本帖最后由 公爵M16 于 2012-4-13 01:09 编辑
最近手头稍微有些闲暇时间，为了不浪费，就继续查查相关资料，写点东东，非常感谢霍金叔叔与小爱同志的相关著作的帮忙。本文是小弟对现有理论的一些心得体会，若有不对的地方还望高手们拍砖赐教啦~~~^_^~~~呵呵。。。。
民间有句谚语：若知三天事，换得万两金！可见人们对能够预见未来深刻的认识。正因如此，自古以来占星术永垂不灭的原因可在。但是我真的搞不懂那些古装电视剧中捋须观天的圣人们，他们怎么叹得出一句“观今夜天象，便知天下大事”壮言。
或许这些智者们真的有他们独特的本领，因为在原则上我们如果知道了一切事物发展变化的规律，或许就能推导将来的发展，也许那些圣人们的大脑就是一台超级计算机，可能比当代运算天气预报的计算机还要强大，至少天气预报时常骗人。
在牛顿的经典物理中以上原则是基本成立的，但即便是牛顿力学中也时常出现混沌的特性，任何的微变量都会导致不可预知的后果，正如小小的蝴蝶就能引发一场飓风，任何事件的序列都不可重复，连锁效应的后果真的是很难预测，但至少在原则上是可以预测的。19世纪法国科学家拉普拉斯提出了一个决定论，如果有一位智慧的外星生物，假如他知道宇宙中的一切粒子的速度与位置，他就能在原则上推导宇宙的过去和预言宇宙的命运，这名智慧生物被称为拉普拉斯妖，但这只妖怪或许还没有认识到量子力学的不确定性威胁。不确定性告诉我们不可能同时的测量子的速度与位置，只能二者选其一，换言之，就是我们将速度测量的越精确，位置就越不精确，反之亦然。面对不确定性原则似乎决定论就好像是老虎吃天无——无从下口了。
但是似乎不确定性原则对于决定论又不像是后妈对孩子那样的绝情。当我们在测量粒子的初始条件时，速度与位置某一个变量被确定，另一个变量并不是完全的不可预知，它只是遵循一定的概率（我们称之为“隐态”）虽然我们不知道此时这一隐变量的初始条件，但它却在一定的概率范围内，由此形成的函数我们称之为波函数，正像霍金叔叔说的，上帝也不知晓粒子的位置与速度，它只知道波函数。此时决定论这个孩子有露出了满意的笑容，虽然我不能预言粒子的速度与位置，但至少我能预言波函数，尽管我的预言能力减少了一半，但是我在原则上仍能预言。
如果决定论就像上面所说的那样成立，那么我们就可以通过薛定鄂方程推导波函数的将来与过去式，我们就能准确的预言，但是现在我们也许忽略了这样一个问题，我们所做的一切工作都是建立在经典的绝对时间上，从过去的负无穷时间到正无穷时间都是平直光滑的绝对时间，可是我们伟大的小爱同志却又在背后狠狠的插了一刀，你的决定论在我的狭义相对论中行不通。狭义相对论所考虑的是匀速系的运动对于时间与空间的变量，观察者与运动系有不同的时间度量，绝对时间的标签不能一概而论，但是狭义相对论所考虑的是匀速运动，在每个运动系中时间又是平直的，我们又可以说在某单一运动系中波函数仍可以推导。
就像是超市里的奶粉和啤酒都有自己的价格标签，我们虽然不能将价格标签混贴，但啤酒的标签却完全可以贴在啤酒上。我们可以看到面对重重考验，决定论的预言能力一再降低，但是它顽强的生命力依然让它在原则上成立。
好吧，对于决定论我们暂且认为它可以成立，那么我们将目光转向广义相对论。在广义相对论中就要考虑到引力与加速度的相对原理，处于均匀的恒定引力场影响下的惯性系，所发生的一切物理现象，可以和一个不受引力场影响的，但以恒定加速度运动的非惯性系内的物理现象完全相同。所以引力场或是加速度对空间与时间的影响是等效的，它们使时空扭曲，时间变得不在平坦，任何时空曲面的任意点上时间都有所停滞，所以波函数就像是卡壳了的机枪一样无法向前或向后推到，所以决定论就轰然倒塌。
但在宇宙的上尺度，时空的扭曲并不是那么严重，至少我们的太阳系就没那么明显，决定论就可以在降身价，即可粗略的预言时空的波函数，但是这种预言与起初的决定论已经相差甚远。或许我对时空曲率的理解不是很透彻，正如别人所说的假如一位处在引力场或变速运动的宇航员时时刻刻的调整自己的手表，变换自己的时时间度量，他认为波函数仍可以计算。
人们提出黑洞得理论已经超过两百多年历史，对于它的认识也具有长足的进步，至少我们已经可知黑洞是无毛的。假如无限的接近黑洞视界，时空扭曲得非常厉害，但是正像是广义相对论中的那样，我们可以以最大限制得调整自己得时间度量，纠正被拉长的时间，以适应决定论的成立。
但我们应该理解这样一个事实，黑洞的形成与起初的粒子构成没有关系，黑洞内部一切物质信息都消失了，1973年霍金、卡特尔等人证明了黑洞无毛定理：即当黑洞形成之后，只剩质量、角动量、电荷下这三个量，其他一切信息毛发都丧失了，黑洞几乎没有形成它的物质所具有的任何复杂性质，对前身物质的形状或成分都没有记忆，所以面对处于黑洞内的波函数我们就无从知**函数的信息丢失了。
假如我们是一个身处于黑洞视界外的观察者，我无法从黑洞内知**函数，所以我也没法通过黑洞向外计算波函数，这就意味着在宇宙中有黑洞的地方我就没法预言未来。但也有人认为黑洞可能以某种方式储存波函数的信息，假定这一理论成立，那么等黑洞消失后又会发生什么情况？
为了解决这个问题，我们还是听听霍金叔叔想法：在"真空'的宇宙中,根据海森堡测不准原理,会在瞬间凭空产生一对正反虚粒子,然后瞬间消失,以符合能量守恒.在黑洞视界之外也不例外.霍金推想,如果在黑洞外产生的虚粒子对,其中一个被吸引进去,而另一个逃逸的情况.如果是这样,那个逃逸的粒子获得了能量,也不需要跟其相反的粒子湮灭,可以逃逸到无限远.在外界看就像黑洞发射粒子一样.这个猜想后来被证实,这种辐射被命名为霍金辐射.由于它是向外带去能量,所以它是吸收了一部分黑洞的能量,黑洞的质量也会渐渐变小消失（以上理论摘自百度百科）。
也许我们会认为黑洞在消失的那一刻瞬间释放了一切信息，但是任何信息都是需要有能量载体，所以黑洞释放信息的方式不是等消失后才释放的。那么它释放的方式也只有是通过霍金辐射持续性的释放。但是通过霍金辐射，那颗无限逃逸的粒子所拥有的波函数与它落入黑洞的伴侣粒子的波函数完全没有任何关系，所以对于黑洞，落入的粒子与逃逸的粒子数目相同，它并不违反信息守恒（逃逸与落入的粒子数目相同所以在黑洞中丢失的信息与它创生的信息数目也相同），但原先落入黑洞的粒子的波函数信息丢失了，它并没有被黑洞所储存。面对波函数的丢失我们就无法谈及决定论的成立。
好了，总结一下，决定论首先是量子力学的不确定性让其消减一半，狭义相对论与广义相对论让它遍体鳞伤，最后又被无毛的黑洞无情的抛弃，哎…真是个命苦的孩子。面对这个可怜的孩子，难道我们的世界真是不可预测的吗？
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