科普丨《悖论》：如果你穿越回去杀死你的祖父，你还存在吗？

如果你穿越回去杀死你的祖父，你还存在吗？

点击进入喜马讲书频道页>>>

精华笔记 

作者吉姆·艾尔-哈利利出生于伊拉克，是国际顶尖的物理学家，他是英国萨里大学的教授，也是知名作家及节目主持人。

一、物理学四大神兽：

1. 芝诺的乌龟悖论

乌龟与阿基里斯赛跑，在乌龟先跑100米的情况下，阿基里斯每追上一个路段，乌龟都会领先新的路段，因此阿基里斯永远追不上乌龟。

破解：无穷多的数字相加之后，总和却不见得是无穷大的。芝诺将整个路程分成了无穷多个路段，但是将无穷多的路段加在一起时，无穷就会变成有限了。在量子力学中，无限分割路段是行不通的，因为微观粒子存在最小单位，这也否定了悖论的前提。

2. 拉普拉斯兽悖论

拉普拉斯兽能掌握宇宙中所有粒子的位置和状态，就能根据经典力学定律预测未来。

破解：在逻辑上，由于拉普拉斯兽是宇宙的一部分，预测行为本身就会干扰宇宙状态，所以除非神兽跳出宇宙之外，否则它对于宇宙信息的掌握就是不完备的，因此永远无法准确地预测未来。在现实中，混沌理论决定了人们无法预测未来，因为一个微小的因素就可以产生巨大的连锁反应。而量子力学的测不准效应也决定了人类无法准确测量粒子，只能概率描述，否定了人类掌握宇宙全部信息的可能性。

3. 麦克斯韦妖悖论

麦克斯韦妖在盒子里操纵光滑无摩擦的阀门，将冷热原子分开，实现熵的逆向运转，打破热力学第二定律。

破解：妖要判断原子冷热，就必须对原子进行测量，提取信息，这就要消耗能量。如果把妖看成是一台电脑，当测量原子冷热后就要在磁盘上写下一个比特的测量记录，然后根据这个记录来执行程序，决定阀门是开是关。由于电脑的存储量是有限的，如果存满了，就得删除一些信息，腾出新的空间。但删除信息会导致热量耗散，向外释放更多的熵。所以，妖在获取、储存、删除信息时都要付出能量和熵增的代价，依然要遵守热力学第二定律。

4. 薛定谔的猫悖论

猫和放射性原子装在一个密闭盒子里，原子衰变能释放粒子触发开关毒死猫，但原子可能同时处在已衰变和未衰变两种状态，于是猫将既是死的又是活的。

破解：微观粒子只有在不受外界干扰的情况下才能处于量子叠加状态，一旦环境中有其他粒子与之交流碰撞，就会造成叠加状态坍塌。猫作为一个宏观生物，受环境的干扰更大，早在人们打开盒子之前，猫就不知道要与环境发生多少次粒子碰撞了。叠加状态早已坍塌，因此永远都不可能捕捉到一只又死又活的猫。

二、相对论：

1. 谷仓内的标枪悖论

以接近光速奔跑的运动员手持标枪朝一座与标枪等长的谷仓跑去，当标枪完全进入谷仓前门时，后门会自动打开。根据尺缩效应，高速运动的物体长度会缩短。在运动员看来，谷仓以接近光速的速度向他冲来，谷仓缩短，标枪还没完全进入前门，枪头就会撞到后门。但在旁观者看来，高速运动的标枪缩短，能完全进入谷仓，谷仓后门自动打开，枪头不会碰到后门。同样的事件，两种视角一个看到了碰撞，一个看不到碰撞。

破解：信息传播不能超过光速。在旁观者眼里，当缩短的标枪进入谷仓后，前门向后门发送开门的信号，但信号已经落后枪头一整杆枪的距离了，因此信号跑不过枪头，后门不能在枪头到达之前收到开门信号，旁观者同样能看到撞击。所以，运动员和旁观者就意见一致了。

2. 孪生子悖论

一对孪生兄弟，哥哥留在地球上，弟弟驾驶飞船以接近光速进行1年的星际往返旅行。以哥哥的视角来看，高速运动的弟弟时间变慢，当他返回地球的时候只老了1岁，而哥哥老了10岁。但以弟弟的视角来看，飞船不动，地球以接近光速倒退并返回，高速运动的哥哥时间变慢只老了1岁，而弟弟老了10岁。

破解：飞船在起飞往返的时候产生加速度，而地球没有。因此飞船与地球互相不是惯性参考系，不适用狭义相对论，而要用广义相对论。广义相对论中，引力越大时间越慢，而加速度等效于引力，因此是承受了加速度的弟弟时间变慢了，而哥哥老了10岁。

3. 祖父悖论

如果你能够回到过去，并且在祖父遇见祖母之前就将他杀害，那么你的父亲就不会出生，那么你也不会出生。但假使你从未出生，那你的祖父就不可能被杀害，那么你终究会出生……

这是本书唯一的真悖论。人们构想出平行宇宙，当穿越回平行宇宙时，就可以随心所欲改变过去而不必与原来的宇宙保持一致。而回到过去可以利用虫洞实现，虫洞形成的时空漩涡可以通向一个截然不同的时间和地点，或者连到另一个平行宇宙里。但是，不管是平行宇宙还是虫洞目前都无法证实。

书           名：悖论——破解科学史上最复杂的9大谜团

作           者：吉姆·艾尔-哈利利

主    讲   人：韩春苗

主讲人简介：媒体编辑，国际新闻学硕士

主           播：路琨

策 划  编 辑：李雪清