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      未來是定數嗎?高山科學經典導讀《確定性的終結》

      2023年10月7日晚八點,由北京市科委、中關村管委會科普專項經費資助的科學傳播公益項目“高山科學經典”邀請到了北京師范大學系統科學學院教授狄增如,科學文化學者潘濤,央視財經記者張然,一起為公眾導讀比利時著名物理化學家普利高津的著作《確定性的終結》。

      北京市科委、中關村管委會文化科技處(科普處)副處長龍華東;“高山科學經典”項目總負責人、一起教育科技聯合創始人肖盾受邀出席導讀活動現場。

      在未知的世界里追尋確定性是人類的心理需要。用科學方法研究自然規律,人類的文明史在某種程度上其實就是一個不斷尋求確定性的歷史。

      那么,未來是定數嗎?

      狄增如教授在導讀中介紹說,大家司空見慣的自然現象背后都有科學道理,更關鍵是這個科學道理是確定性的,“在牛頓力學方程里,只要給了位置和速度的初始條件,我們就能夠決定所關心對象的未來運動。”牛頓的自然法則為我們描繪了一個確定性的宇宙,可以預言未來,或“溯言”過去。但事實上,“我們每個人都有自由意志,我們又面臨著方方面面的選擇和不確定性。”

      這該怎么理解?導讀現場,狄增如教授從時間開始說了起來。

      狄增如教授在高山科學經典導讀現場

      《確定性的終結》一書中,普利高津毫不隱諱地宣稱,他的工作是在發起一場科學革命,而這場革命的主題就是“時間性的發現”。如果根據牛頓定律,宇宙是確定性的,那“時間之矢”存在嗎?

      事實上,在牛頓力學方程里,時間是可逆的,過去和未來是對稱的,沒有區別。

      “但在我們的日常生活經驗中,時間箭頭是客觀存在的。”狄增如教授引用《 論語·子罕 》里的“逝者如斯夫,不舍晝夜”一句來描述。

      所以時間到底有沒有方向?這一問題困擾了無數科學家數年,直到熱力學第二定律的出現,“當我們面對系統的時候,理想氣體有了一個時間箭頭,這便是時間之矢的來源。”導讀現場,狄增如教授用系統里的理想氣體運動,生動演示了熵增加的方向,解釋了時間的存在,時間箭頭里一切都在逐漸走向無序。

      但是,新的問題又出現了。如果按照熱力學第二定律,時間箭頭里一切都在逐漸走向無序,那么就不可能有生命!

      普利高津提出的“耗散結構理論”恰恰解答了這個歷史問題。普利高津說,當我們真正地關心一個遠離平衡態的開放系統的問題時,你會發現不可逆過程不僅僅存在著走向無序的過程,而且還有漸序的能力,它能夠創造秩序,能夠造就我們的生命。事物從無序變得有序,就是耗散的一個過程。

      狄增如教授在導讀時強調:“我們必須能夠理解從無序到有序的演化時間方向,這實際上是普利高津所有研究中最大的一個貢獻,也是他獲得諾貝爾化學獎的一個主要工作。”

      圓桌嘉賓潘濤老師是第一個將《確定性的終結》翻譯版帶到中國的學者,1998年在北大讀博還未畢業,就參與策劃了翻譯這本《確定性的終結》,而且取得了意想不到的成功。“改革開放之初,普利高津的‘耗散結構理論’跟我國科學的春天同步發展,當時普利高津在中國有無數粉絲,報紙、雜志、期刊無不刊登相關的各方面理論文章。其實大家未必都懂,但都覺得這個東西很有吸引力。”

      潘濤老師在高山科學經典導讀現場

      關于時間,很多學者有不同的意見看法。“普利高津認為‘時間先于一切’,意思是在我們宇宙還不存在時,就有時間了。時間是沒有開端,沒有結尾的。”潘濤老師在對談時解釋了普利高津的時間概念,“那大爆炸之前是個什么狀態?他認為那叫‘量子真空’,之前叫做‘前宇宙’,或者叫‘元宇宙’。”

      愛因斯坦也曾談過時間:“過去、現在和未來的區別只不過是一種頑固堅持著的幻覺。”在狄增如老師看來,這只是愛因斯坦從某個角度做了一個表述,“他對于時間的理解肯定不是這么簡單。”

      關于確定性與不確定性,圓桌嘉賓兼主持人張然最后感慨:“我們過去很多的研究都建立在牛頓經典力學的一個確定性基礎上,如果我們現在以一個不確定性的目光去看待的話,那包括經濟學、教育學在內的許多學科,都會有一個新的很大的討論空間。”

      高山科學經典導讀現場,左起依次是張然、狄增如、潘濤

      與科學家一起讀好書,“高山科學經典”是一個由高山書院發起的公益科學傳播項目。邀請百位知名科學家每周導讀一本科學經典書籍,引領公眾參與閱讀的大型科學傳播公益項目,旨在提升全民科學素養、培育科學精神、傳播科學思想。期望在全民學科學的時代背景下,高山科學經典能在科學傳播領域盡一份綿薄之力。

      高山科學經典項目書單

      高山科學經典的目標是,讓科學精神通過書籍,跨越地域、階層、年齡、民族的界限,傳播到每個角落、每個人心中。希望科學成為一種生活方式。與科學家們跨界對談,讓科學更有趣。

      高山科學經典世界讀書日發布會現場

      未來,“高山科學經典”項目將打造三大重點產品:出版《高山科學經典》系列叢書;開展線上導讀直播;沉淀專業級科學導讀視頻節目。達到出版、傳播、教育多重效應。開展全民科學閱讀,共同推動“科學復興”,提升全民族科學文化素質,實現“公心大用”。

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