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从物理学中感受哲学从物理学中感受哲学----牛顿力学篇牛顿力学篇PB05000618 杨培勇pyyang @ University of Science and Technology of China8/15/20241人类的追求人类的追求——认认识我们的世界识我们的世界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8/15/20242牛顿力学牛顿力学——决决定论？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8/15/20243牛顿力学牛顿力学——决决定论？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8/15/20244Laplace关于决定论的描述关于决定论的描述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8/15/20245决定论决定论—我我们能容忍吗？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样的答案l决定论与我们一贯的信仰是矛盾的8/15/20246如何解释？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8/15/20247如何解释？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8/15/20248新的理论需要诞生新的理论需要诞生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8/15/20249自由意志自由意志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？8/15/202410自由意志自由意志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8/15/202411未来是怎样？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8/15/202412l谢谢观赏8/15/202413。