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宇宙尽头的电子_宇宙时间奥秘

2020-04-27 宇宙时间奥秘

宇宙尽头的电子_宇宙时间奥秘
 
 
报道一场板球比赛的新闻记者,打电话给他办公室说:“史密斯把球打过外场员,赢得三分”(Smith hit the ball over the slipsandintothedeepforthree)。第二天,报纸上登的是:“史密斯把球打过悬岩,掉进蓝色大海。”(Smith hit the ball over thecliffsand into the deep blu sea)。同一体裁更熟悉的例子是指挥官下的命令,“派后援来,我们要进攻了。” (Send reinforcement,we′regoingto advance)。这命令经过战壕里的口传,到头变成“寄三毛五来,我们要去舞会了。”(Send three-and-fourpence,we′regoingtoadance)。
 
这两个笑话告诉我们,一句话稍微变一变,意思就完全两样。动力学混沌与此类似:初始条件稍微变一点儿,时间上的演化就迥燃不同。动力学混沌这词有别于随机性混沌,后者是来自外界影响的真正偶然性的行为,本章不再予以讨论(这两种混沌的区别,第六、第七章已详叙过)。在能量可以损失的耗散系统的情况之下,我们已经提到过洛伦兹用以解释天气变化无常的蝴蝶效应。它强调我们现在离开拉普拉斯式决定论的梦想世界,是大有一段距离了。
 
“宇宙尽头的电子”是洛伦兹蝴蝶效应的宇宙版本(但这里应用到一个能量不损失的守恒经典动力系统),是英国布里斯托尔大学的贝瑞(Michael Berry)将它普及的。设想我们要追踪在屋中一个很小区域疯狂运动的一个氧分子。要这样做非常不简单,因为这个氧分子要遇到成万上亿别的分子,要和它们碰撞。碰撞使它转向,每次转的角度,原则上可以算出。为简单起见,我们假设分子是像台球一样地行动。但是对这分子初始位置速度的知识,只要有一点点微小的不确定,就会很快导  
致对偏转角度很大的不确定。这分子也许就碰不到本来应该碰到的另一分子,这样就大大地改变了它的轨道。假设我们像上帝,精确地知道它的初始条件。即使在这种情况,如果仅仅忽略小如这分子和位于宇宙“边缘”的一个电子之间的引力作用,我们也就再没有希望预言那分子的去向了。
 
我们并不需要考虑宇宙边缘的电子,我们甚至连实验室几尺外的电子也都不必管,除非我们在做极其敏感的实验。想预测这个氧分子的古怪行径,不管这些,已经够麻烦的了。贝瑞的故事之有效力,在于他假定在某个特定时刻我们已经精确地知道那个氧分子的状态。可是我们将要强调,即使在牛顿动力学,它的状态也不会被知道;和此内禀的不确定相比,宇宙尽头的电子的影响是微不足道的。