量子物理史話

1.現(xiàn)代文明的繁盛是理性的勝利,而量子論無疑是理性的最高成就之一悠垛。但是它被賦予的力量太過強(qiáng)大,以致有史以來第一次娜谊,我們的理性在勝利中同時(shí)埋下了能夠毀滅它自身的種子确买。以致量子論的奠基人之一玻爾(Niels Bohr)都要說:“如果誰不為量子論而感到困惑,那他就是沒有理解量子論纱皆⊥逯海”

2.我的方法芭商,就建立在這樣一種假設(shè)上面:當(dāng)你把一切不可能的結(jié)論都排除之后,那剩下的搀缠,不管多么離奇铛楣,也必然是事實(shí)。

3.我們的結(jié)論和我們的觀測行為本身大有聯(lián)系艺普。

4.采取不同的手段簸州,往往會得到不同的答案,它們隨著不確定性原理搖搖擺擺歧譬,你根本不能說有一個(gè)客觀確定的答案在那里岸浑。在量子論中沒有外部世界和我之分,我們和客觀世界天人合一瑰步,融和成為一體矢洲,我們和觀測物互相影響,使得測量行為成為一種難以把握的手段面氓。在量子世界兵钮,一個(gè)電子并沒有什么“客觀動(dòng)量”,我們能談?wù)摰纳嘟纾挥兴摹皽y量動(dòng)量”掘譬,而這又和我們的測量手段密切相關(guān)。

5.這樣一來呻拌,宇宙本身由一個(gè)有意識的觀測者創(chuàng)造出來也不是什么不可能的事情葱轩。雖然宇宙的行為在道理上講已經(jīng)演化了幾百億年,但某種“延遲”使得它直到被一個(gè)高級生物所觀察才成為確定藐握。我們的觀測行為本身參與了宇宙的創(chuàng)造過程靴拱!這就是所謂的“參與性宇宙”模型(The Participatory Universe)。宇宙本身沒有一個(gè)確定的答案猾普,而其中的生物參與了這個(gè)謎題答案的構(gòu)建本身袜炕!
這實(shí)際上是某種增強(qiáng)版的“人擇原理”(anthropic principle)。人擇原理是說初家,我們存在這個(gè)事實(shí)本身偎窘,決定了宇宙的某些性質(zhì)為什么是這樣的而不是那樣的。也就是說溜在,我們討論所有問題的前提是:事實(shí)上已經(jīng)存在了一些像我們這樣的智能生物來討論這些問題陌知。我們回憶一下笛卡兒的“第一原理”:不管我懷疑什么也好,有一點(diǎn)我是不能懷疑的掖肋,那就是“我在懷疑”本身仆葡。“我思故我在”志笼!類似的原則也適用于人擇原理:不管這個(gè)宇宙有什么樣的性質(zhì)也好沿盅,它必須要使得智能生物可能存在于其中把篓,不然就沒有人來問“宇宙為什么是這樣的?”這個(gè)問題了嗡呼。隨便什么問題也好纸俭,你首先得保證有一個(gè)“人”來問問題,不然就沒有意義了南窗。
我們問:為什么宇宙以這樣一個(gè)速度膨脹揍很?人擇原理的回答是:宇宙必須以這樣一個(gè)速度膨脹,不然就沒有“你”來問這個(gè)問題了万伤。因?yàn)橹挥幸赃@樣一個(gè)速度膨脹窒悔,生命和智慧才可能誕生,從而使問題的提出成為可能敌买!
參與性宇宙是增強(qiáng)的人擇原理简珠,它不僅表明我們的存在影響了宇宙的性質(zhì),更甚虹钮,我們的存在創(chuàng)造了宇宙和它的歷史本身聋庵!可以想象這樣一種情形:各種宇宙常數(shù)首先是一個(gè)不確定的疊加,只有被觀測者觀察后才變成確定芙粱。但這樣一來它們又必須保持在某些精確的范圍內(nèi)祭玉,以便創(chuàng)造一個(gè)好的環(huán)境,令觀測者有可能在宇宙中存在并觀察它們春畔!這似乎是一個(gè)邏輯循環(huán):我們選擇了宇宙脱货,宇宙又創(chuàng)造了我們。這件怪事叫做“自指”或者“自激活”(self-exciting)律姨,意識的存在反過來又創(chuàng)造了它自身的過去振峻!

6.認(rèn)識理論
關(guān)于“科學(xué)”的界定,證實(shí)和證偽兩派一直吵個(gè)不休择份,這個(gè)題目太大扣孟,我們沒有興趣參與,這里只是隨便聊兩句證實(shí)和證偽的問題荣赶。
怎樣表述一個(gè)命題才算是科學(xué)的凤价?按照證偽派,它必須有可能被證明是錯(cuò)誤的讯壶。比如“所有的烏鴉都是黑的”料仗,那么你只要找到一只不是黑色的烏鴉湾盗,就可以證明這個(gè)命題的錯(cuò)誤伏蚊,因此這個(gè)命題沒有問題。相反格粪,如果非要“證實(shí)”才接受這個(gè)論斷的話躏吊,那可就困難了氛改,而且實(shí)際上是不可能的!除非你把所有的烏鴉都抓來看過比伏,但你又怎么能知道你已經(jīng)抓盡了天下所有的烏鴉呢胜卤?
對于科學(xué)理論來說,“證實(shí)”幾乎也是不可能的赁项。比如我們說“宇宙的規(guī)律是F=ma”葛躏,這里說的是一種普遍性,而你如何去證實(shí)它呢悠菜?除非你觀察遍了自古至今舰攒,宇宙每一個(gè)角落的現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)無一例外悔醋,你才可以“證實(shí)”這一點(diǎn)摩窃。即使這樣,你也無法保證在將來芬骄,這條規(guī)律仍然起著作用猾愿。事實(shí)上,幾乎沒有什么科學(xué)理論是可以被“證實(shí)”的账阻,只要它能夠被證明為“錯(cuò)”但還未被證明“錯(cuò)”(按照波普爾蒂秘,以一種積極面對證偽的態(tài)度)温自,我們就暫時(shí)接受它為可靠的理論波岛。自休謨以來人們已經(jīng)承認(rèn),單靠有限的個(gè)例(哪怕再多)也不能構(gòu)成證實(shí)的基礎(chǔ)觉痛。
不過琴儿,按照洛克之類經(jīng)驗(yàn)主義者的說法段化,我們?nèi)恐R的基礎(chǔ)都來自于我們的經(jīng)驗(yàn),而科學(xué)的建立造成,也就是在經(jīng)驗(yàn)上的一種歸納主義显熏。好比說,我們每天都看到太陽從東邊升起晒屎,幾千年來日日如此喘蟆,那么我們應(yīng)該可以“合理地”從中歸納出一條規(guī)律:太陽每天都從東方升起。并用它來預(yù)測明天太陽依舊要從東方升起鼓鲁。假如墮入休謨的不可知論蕴轨,那么我們就根本談不上任何“知識”了,因?yàn)榉凑魈斓囊磺卸际遣淮_定的骇吭。

科學(xué)理論的基本特征是它應(yīng)具有可證偽性橙弱。稱一個(gè)理論是可證偽的并不 是說它是錯(cuò)的。而是說,它意味著該理論能夠作出一些可以用經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn) 的特定預(yù)測棘脐。如果這些預(yù)測被發(fā)現(xiàn)是錯(cuò)誤的斜筐,這一理論就被證偽了,或者說 被否證了蛀缝。因此一個(gè)可證偽的理論是指我們能夠發(fā)現(xiàn)它是錯(cuò)的——它不能和 每一個(gè)可能的經(jīng)驗(yàn)過程相容顷链。
波普爾認(rèn)為,馬克思的歷史理論也存在這種問題屈梁。馬克思主張嗤练,在全世 界的工業(yè)化社會中,資本主義將讓位于社會主義并最終走向共產(chǎn)主義在讶。但是 當(dāng)這一斷言沒有變成現(xiàn)實(shí)之時(shí)潭苞,馬克思主義者并沒有承認(rèn)馬克思的理論是 錯(cuò)的,而是會提出一種特殊的辯解來說明發(fā)生的事實(shí)現(xiàn)象其實(shí)與他們的理 論完全一致真朗。例如此疹,他們也許會說走向共產(chǎn)主義的必然進(jìn)程由于福利國家的 興起暫時(shí)減緩了速度,福利國家的興起“軟化”了無產(chǎn)階級并削弱了他們的革 命熱情遮婶。采用這樣的方法蝗碎,馬克思的理論就會變得同弗洛伊德的理論一樣, 與任何可能出現(xiàn)的事態(tài)相容旗扑。因此按照波普爾的標(biāo)準(zhǔn)蹦骑,它們都不是真正的科 學(xué)。
將科學(xué)與偽科學(xué)區(qū)分開來的嘗試直觀上似乎是很合理的臀防。一種可以符合 任何經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的理論確實(shí)是值得懷疑的眠菇。但是有些哲學(xué)家認(rèn)為波普爾的科 學(xué)標(biāo)準(zhǔn)過于簡單化了。波普爾批評弗洛伊德學(xué)派和馬克思主義者通過解釋 來回避同他們的理論相矛盾的任何資料數(shù)據(jù)袱衷,而不是接受理論被推翻的事 實(shí)捎废。看上去他所批評的的確是一種值得懷疑的做法致燥。但是登疗,有證據(jù)表明這種 做法被“有名望的”科學(xué)家們經(jīng)常地采用——這些人并不是波普爾想要?dú)w入偽 科學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)家——并且已經(jīng)帶來了重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)。

7.奧姆剃刀原理:當(dāng)兩種說法都能解釋相同的事實(shí)時(shí)嫌蚤,應(yīng)該相信假設(shè)少的那個(gè)辐益。比如,1.地球本來是方的脱吱,但觀測時(shí)顯現(xiàn)出圓形智政。2.地球本來就是圓的。這兩個(gè)論述說明的是同一件事情箱蝠。但第一點(diǎn)引入了一個(gè)莫名其妙的不必要的假設(shè)续捂,所以前者是胡說猜年。這有點(diǎn)像貝葉斯模型的先驗(yàn)概率部分,多引入一個(gè)假設(shè)會使得先驗(yàn)概率極低疾忍。

8.霍金在《時(shí)間簡史》中說:我們?nèi)匀豢梢韵胂螅瑢τ谝恍┏匀坏纳锎踩嬖谝唤M完全決定事件的定律一罩,它們能觀測宇宙現(xiàn)在的狀態(tài)而不必干擾它。然而撇簿,我們?nèi)祟悓τ谶@樣的宇宙模型并沒有太大的興趣聂渊。看來四瘫,最好是采用奧姆剃刀原理汉嗽,將理論中不能被觀測到的所有特征都割除掉。
這句話所體現(xiàn)的是社會學(xué)強(qiáng)調(diào)的實(shí)證主義找蜜。這就好比一片無人觀察的荒漠難道就不存在嗎饼暑。

10.決定論(determination):宇宙從出生的那一剎那,就有一個(gè)確定的命運(yùn)洗做,我們現(xiàn)在無法了解它弓叛,只是因?yàn)槲覀兯赖男畔⑻俣选N锢韺W(xué)的詞典是沒有不確定這個(gè)詞的诚纸。
決定論是否垮臺決定了自由意志的興起撰筷?這在哲學(xué)上是很值得探討的。事實(shí)上畦徘,在量子論之后毕籽,物理學(xué)家越來越陷于形而上學(xué)的爭論中,也許行而上學(xué)的爭論中應(yīng)該改個(gè)名字井辆,叫“量子論之后”

這就有點(diǎn)扯遠(yuǎn)了关筒。

11.波恩的概率論解釋---海森堡的不確定性(矩陣)---波爾的互補(bǔ)原理。
對自然的行為和精神有更加深刻的理解杯缺。

12.假如一個(gè)物理概念是無法測量的平委,它就是沒有意義的。測量行為創(chuàng)造了整個(gè)世界夺谁。我們和那些復(fù)雜的測量關(guān)系廉赔,構(gòu)成了這個(gè)令人心醉的全部。

13.其實(shí)匾鸥,在量子論詮釋問題上的分歧蜡塌,與其說是唯心唯物之爭,倒不如說是實(shí)證主義和柏拉圖主義之爭來得更為確切勿负。因?yàn)榱孔诱摫旧硎菄?yán)格用數(shù)學(xué)表達(dá)的馏艾,和意識形態(tài)原本完全沒有關(guān)系劳曹。

14.量子論發(fā)展到了意識之爭,發(fā)展到這里其實(shí)便是巴門尼德關(guān)于“意見之路”和“真理之路”的闡述了琅摩,即我們所能觀測到的(可感的事物)铁孵,都不是事物的本身,事物是決定于我們的思維形式房资,無論語言還是其他標(biāo)簽蜕劝,都只是思維的一種表現(xiàn)形式。即“思想和存在是同一的”

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