决定论的垮台

牛顿认为，宇宙就像一个巨大的时钟，上帝在时间开始时为时钟上足了发条。从那以后，它一直根据牛顿提出的三个运动定律嘀嗒作响。这个理论被称为牛顿决定论，该理论指出运动三定律可以在数学上决定宇宙中所有物体的精确运动。

法国数学家皮埃尔·西蒙·拉普拉斯（Pierre Simon Laplace）更进了一步，他相信所有未来的事件（不仅是哈雷彗星和未来的日食，甚至未来的战争和非理性人类决策）都能预先计算，只要所有原子在时间开始时的初始运动为已知。例如，决定论最极端的形式是，数学公式能提前计算出10年后的今天你会去哪家餐馆吃饭，你会点哪些菜品。

此外，根据这种观点，可以事先确定我们是死于天堂还是地狱，没有自由意志。（当拉普拉斯写下他的代表作《天体力学》时，拿破仑问他，为什么没有提到造物主。拉普拉斯回答，“我不需要那个假设。”）

然而，根据海森堡的说法，所有这些都是无稽之谈，我们的命运不会被单一地封闭在量子天堂或地狱。不确定性原则使我们不能预测单个原子的精确行为，更别说宇宙了。根据这个理论，在亚原子领域，只能计算概率。例如，由于不可能知道电子的速度和确切的位置，所以很难预测电子的个体行为。但是，我们能非常精确地预测大量电子表现出某种方式的概率。

例如，想象一下，数百万学生参加每年的大学入学考试。很难预测每个个人在考试中的表现，但我们能以不可思议的准确性预测他们的平均成绩。事实上，平均成绩的钟形曲线每年变化极小。因此，我们可以在考试前预测数百万学生在考试中的平均分数，却不能预测任何一个学生的单一结果。

同样，在单个放射性铀核的情况下，我们知道它不稳定并最终会瓦解，但我们永远不能准确预测它何时以什么能量衰减。不进行原子核状态的实际测量，量子力学不知道它是完好无损的，还是已经蜕变的。事实上，量子力学描述一个单核的方式是假设它是这两种状态的混合。因而，一个铀原子核在被测量之前，物理学家认为，它是处于完好无损和蜕变之间的幽冥状态。