被观察的世界

Posted by INFI on November 21, 2017

被观察的世界

现在我向你宣称,你的面前有一条飞龙。这条龙本领高超,无法被人看见,无法被人触摸,不会释放热量,以至于无论使用任何精密的科学仪器都无法检测到它。那么,这条龙是存在的吗?这个问题就像巫术一样,非常可笑,的确我构想的这条龙应该是不存在的了。可是,为什么呢?

几百年以后,人类科技高度发达,游戏模拟技术出神入化。模拟人生这款游戏不再仅仅是对着键盘和鼠标,而是一块植入大脑的芯片,所有的感觉都无比逼真,就和现实生活一模一样。如果有这么一款游戏的话,我们如何知道现在我们不是正处在这款游戏之中呢?

这些问题非常吊诡,因为这无疑是在暗示我们这个世界所谓的客观存在实际上依靠的是关系,是主观意识的感知,是事物发生的相互作用。龙不存在难道不就是仅仅因为没有和我们的观测手段发生关系么?如果一款游戏将相互作用做到尽善尽美,我们其实也无法区分真实的生活和虚拟的游戏。

看上去貌似故弄玄虚,是一番唯心主义的哲学说辞。但是,被人们视为纯粹理性和绝对客观的科学,自从量子力学诞生之后,就不得不重新认真地审视这个问题了。因为量子物理似乎是认同这样一种观点的。量子力学目前已经深入应用到社会科技的各个角落,它所展现的强大威力让人们对它的正确性深信不疑,既然量子力学这么有用,它又怎么可能是错的呢?

然而关于量子论本质性的解释在学术界一直争论不休,就目前而止,哥本哈根学派对量子论的解释依旧是认可度最高,也最能解决问题的一套理论。而这个学派的解释,简而言之,就是说这个世界是一个被观察的世界。

还是先说抛硬币。大家都知道硬币是正是反不过是一个概率问题,通常而言大致各是百分之五十。试想,我们如果知道硬币的所有初始条件,质量分布,抛出的作用点,力道和方向,硬币和桌面的弹性与碰撞的情况,我们是否就可以确定硬币最终是正面还是反面了呢?更进一步说,抛硬币结束以后,我们没揭晓答案之前,硬币是正是反总归是已经确定了吧?可以看到,我们理解的概率是一种方法论,就是说硬币正反是一个确定事件,问题只是我们没有足够多的条件,所以我们预测它各有一半的可能。但是,量子理论中的概率并非如此。

量子世界里,在我们没有观测硬币之前,即使它已经完全落地,硬币依然处在正反各一半的叠加态。这是一种什么状态?!目前为止,没有人能够用现有的人类语言进行描述,正所谓道可道,非常道,名可名,非常名。就是说可以向你描述这样的状态,但是我使用的每一词的定义都不是人们所理解的那个意思!

或许现在越解释越乱,所以,哥本哈根学派的开山鼻祖波尔说过,如果谁不为量子论感到震惊和困惑,那他就没有理解量子论。和波尔相伴终生的对手,爱因斯坦,一生都在致力于如何否定这个荒诞可笑的理论,并且直到去世也没能成功。同时爱因斯坦的崇拜者,薛定谔也提出了一个模型试图攻击量子论的解释,后来终于成为了哥本哈根学派对量子论最好的一个诠释,这个模型就是后来享誉全球的“薛定谔的猫”。

薛定谔的猫简单的说,就是一个微观系统能够有一半的概率释放能够致死的放射性原子,那么密闭在这个系统里的猫是死是活?之前说的硬币问题还只是一个宏观问题,而这个问题巧妙地将微观和宏观,主观和客观,存在和意识结合在了一起。这个问题的答案非常有悖常理,就是如果人们不去打开箱子观察这只猫,这只猫就将处于并一直处于一半活着,一半死着的叠加态。所谓真正意义上的“半死不活”。

那么为什么我们一打开箱子,猫就突然死去了,或者活下来了呢?波尔他们是这样解释的,因为人们只能观察到死了或者活着,没有半死不活这种状态,猫在人面前只能呈献出一种状态,所以叠加态在被观察的瞬间坍缩成一种状态,活着或者死去。这个观点在微观情况下确实如此,比如单个电子的双缝实验。不管怎么说,至少说明了这么一个事实,这个世界是被我们观测的世界,不论世界真实的模样如何。

科学,作为客观理性的化身,现在还是唯物的吗?现代物理学的发展对此越来越怀疑。现代物理学有个基本的思想,就是理甚于物。也就是说,支配宇宙的是道理,关系和方程,而不是实物,存在和物质。比如相对论就认为空间和时间是相对的,是可变,而物理定律是绝对的,不变的。比如科学家发现宇宙加速膨胀,不是认为爱因斯坦方程有问题,而是我们观察的物质少了,是因为绝大部分的物质是暗物质只是我们目前没有观测到而已。弦论更是认为这个宇宙本是空洞无物,这些物质不过是高维空间的扭曲产生的罢了。

正所谓,“天下万物生于有,有生于无”,所谓“菩提本无树,明镜亦非台”,物理学家所以感慨,缘起性空,物理学渐入禅境。

昔者庄周梦为胡蝶,栩栩然胡蝶也,不知周之梦为胡蝶与,胡蝶之梦为周与?

参考书目:
曹天元《量子物理史话》
杨家福院士《原子物理学》
乔豪学教授《原子物理学》讲义
朱清时院士《物理学步入禅境:缘起性空》