Was Schrödinger ever a determinist?

伟大的宇宙掷骰子

想象一下，宇宙是一台巨大的、滴答作响的钟表机械。几个世纪以来，科学家们一直认为，如果你知道每一个齿轮的位置以及它们旋转的速度，你就能准确预测接下来会发生什么，直到永远。这种想法被称为决定论（determinism）：即相信未来是由过去已经写就的，就像一部已经拍摄完成、只待播放的电影。但随后，在20世纪初，一种被称为**量子力学（quantum mechanics）*的新科学出现了。它表明，在最微观的层面，自然界并不像钟表机械那样运作。相反，它更像是一场掷骰子的游戏，你只能预测某事发生的概率*，而不是结果本身。这种从“必然命运”到“随机偶然”的转变，震撼了物理学的核心。

在那个时代，最著名的科学家之一埃尔温·薛定谔（Erwin Schrödinger）常被视为这种新思想的反对者。他因一个关于猫既死又活的诡异思想实验而闻名，许多人认为他用这个实验来展示量子随机性有多么荒谬。但如果我们的解读一直以来都错了呢？如果这位写出了描述量子波运动的著名方程的人，其实一直是“掷骰子宇宙”最坚定的拥护者呢？这个问题至关重要，因为它改变了我们看待科学史的方式，并迫使我们去追问：宇宙是真的随机，还是我们仅仅错过了其中的线索长达一百年？

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被误解的反叛者

长期以来，历史书一直将埃尔温·薛定谔描绘成一个固执的守旧派，一个拒绝接受新事物的“反动分子”。他与爱因斯坦等其他大人物一起，常被归类为那些反对“自然本质上是随机的”这一革命性思想的科学家。故事的版本是：薛定谔渴望证明宇宙仍然是一个平滑、可预测的机器，就像过去的钟表模型一样。

但这一篇新论文指出，这个著名的说法其实是一个误会。作者弗拉维奥·德尔·桑托（Flavio Del Santo）和尼古拉斯·吉辛（Nicolas Gisin）认为，薛定谔并不是在反对随机性；事实上，他是随机性最早且最激进的捍卫者之一。虽然他那著名的方程（描述粒子如何作为波运动）看起来非常平滑且可预测，但薛定谔本人却花了大量时间论证宇宙实际上是一个混乱的、统计性的混沌体。他并不是在试图拯救决定论，他是在试图告诉所有人，决定论从一开始就从未存在过。

关于混沌的三大论据

该论文深入研究了薛定的旧论文，特别是名为《物理学中的不确定性》（Indeterminism in Physics）的文章，以展示他在量子力学成为标准理论之前，就有三个聪明的理由相信随机性。

1. “完美精确”的谎言
首先，薛定谔抨击了我们能够完美掌握任何事物起始点的观点。在旧有的“钟表式”观点中，如果你知道一个球的确切速度和位置，你就能准确预测它会落在哪里。薛定谔认为这只是一个数学技巧，一种“人为手段”（artifice）。他指出，假设你可以以无限的精度测量速度是不可能的。事实上，即使在经典物理学（日常事物的物理学）中，相同的初始条件也不会导致完全相同的结果；它们只会导致相同的统计规律或模式。这就像试图预测暴风雨中一片叶子的确切路径；即使你认为你完美掌握了风向，那些微小的、无法测量的波动也意味着结果总会带来一点惊喜。

2. 破碎的时钟与单行道
其次，他观察了事物随时间变化的方式。旧观点认为自然遵循严格的可逆定律（如果你倒着播放一颗行星运行的电影，它依然合乎逻辑）。薛定谔则认为，自然实际上充满了“不连续性”和“不可逆性”。他称相信严格定律是一种“哲学偏见”或“古老的习俗”，是科学家们拒绝放手的观念。相反，他暗示自然法则更像是“一场概率游戏”。他指出，自然界中的大多数事物都是单行道（比如鸡蛋破碎；它永远不会自动复原），这表明宇宙并非在遵循一个严格的、预先写好的剧本，而是在每一步都在掷骰子。

3. 有限的信息极限
最后，薛定谔提出了一个关于信息的惊人论点。他暗示，自然可能由有限数量的“是或否”答案组成，就像一串由0和1组成的比特信息。他认为，如果自然要以无限的精度描述宇宙的每一个细节，就需要无限量的信息，而这是不可能的。由于自然在承载信息量方面存在极限，它不可能是一个完美细致的、决定论式的机器。相反，它必然是有些模糊且随机的。这是一个非常超前的想法，在“信息论”被正式命名之前几十年就预见了这一概念。

激进的真相

论文得出结论，薛定德国家的观点实际上比我们意识到的要激进得多。虽然那些认为宇宙是一个巨大的、不可改变的波的现代科学家（被称为“埃弗里特主义者”）使用他的方程来证明一切都是决定论的，但薛定谔本人可能一直在对这种观点嗤之以鼻。他相信，早在量子力学被发现之前，物理学的不确定性本质就已经显而易见了。

作者认为，薛定谔真正的天才之处在于，他看到了宇宙从一开始就不是一台钟表机械。他是维也纳的一群科学家中的一员，他们接受的教育是“自然界发生的一切都是随机事件的结果”。论文指出，一个世纪以来我们一直误读了薛定谔，认为他是随机性故事中的反派，而事实上，他是其中最响亮的英雄。他不仅接受了决定论的终结，他甚至试图告诉我们，决定论从头到尾都只是一个神话。