上帝掷骰子吗

人人都有追求快乐的方式,对我来说,读万卷书,行万里路,看万部电影,世间之乐莫过于此。

前一段与《苏菲的世界》相见恨晚,让我第一次系统性的了解了哲学的大体框架,对千百年来人类对这个世界和我们自己的万千思考的方法和历史有了了解,拓展了新的领域和乐趣。哲学是通过思考希望得到真相,而自然科学则是通过实践来探索奥秘。前者让人有海阔天空的酣畅感,后者则让人有以事实为基础的踏实感。而这两者到一定深度必然是相通的,从《苏菲的世界》到《量子物理史话》,就是一个从两个方向殊途同归的过程。

20世纪初是个璀璨美好的年代,人类生活真正迈入现代化的这一过程,远比今天坐享现代化的日子更加令人激动。就像电影《雨果》里描绘的那样,那个年代诞生了拉近世界的飞机,让生活加速的汽车,被誉为造梦机器的电影,以及各种各样激动人心的发明,一切都生机勃勃。同时,这也是物理学焕发新生的年代,几朵乌云让经典力学的大厦轰然崩塌,拔地而起的量子物理让几乎每一个参与者都能创造重大发现。相比之下,在我们出生后的年代,虽然技术突飞猛进,但理论科学已并无大的进展。

这本《量子物理史话》便是回顾那段光辉岁月的。起初我以为会很难看懂,至少也有《时间简史》的难度(如果想了解相对论请阅读《时间简史》,本书不涉及),事实上它是网帖连载出身,相当亲民,大概初中的知识储备就够了,作者还煞费苦心地把量子世界里千奇百怪的现象尽力用直观易懂的事物来比喻,虽然肯定损失了不少严谨和准确性,但科普的意义是深远的。不过毕竟是网帖出身,戏说的废话有点过多,鼓吹海森堡的矩阵那一段可谓又臭又长,文采也一般,有点理工出身的国产科幻味。

为什么说量子物理和哲学殊途同归呢?物理学的相当一部分历史可以归结于波和粒子之争。而20世纪揭晓的答案-不确定性原理和波粒二象性告诉我们,我们只能观测到大自然的样子,无法知道大自然’本来’是什么,‘本来’是什么是没有意义的。这和18世纪英国哲学家休谟的经验主义理论不谋而合,柏拉图式的“理形世界”(一切事物背后的真相模板)是没有意义的。

本书的副标题叫“上帝掷骰子吗”。经典物理包括相对论都告诉我们,这个世界是符合决定论和因果律的,也就是说,只要给定初始条件,就能通过物理定律预测未来走向。尼采说上帝已死,其含义包括上帝最初制定好规律后就撒手了,爱因斯坦说上帝不掷骰子,告诉我们的也是这一点。然而这种看似天经地义的世界观,却被量子论所颠覆了。微观量子的行为是不可准确预测的,只能用概率描述,上帝原来是掷骰子的。

再如,哥本哈根理论认为观测行为会使粒子的薛定谔波函数坍缩,薛定谔用一只猫的比喻来讥讽这种理论:“一只受哥本哈根量子论影响的猫,我们观测它前它是既活又死的,只要看它一眼,它就要么是死要么是活了。” 哥本哈根理论辩解这个观测行为的本质是我们意识的影响。但意识究竟是什么?物理学家们语焉不详。哲学家们早就思考这个问题上千年了,笛卡尔的二元论认为意识和物质是宇宙的两种不同形式的实体,休谟认为意识是人对世界自发性的感觉,伯克莱认为意识是上帝意志的表现,谢林认为物质与意识是同一种“世界精神”的可见与不可见的两种表现,黑格尔认为意识是人类理性的反映,萨特则说意识是每个人各自的选择…… 如果按唯物主义的说法,意识是由物质以特殊的结构模式组成后产生的,那么可以复制或变换形式的载体本身就不重要,不仅是人脑,算法足够强大的计算机也可以有意识。如果对意识的定义更加宽泛点,总是指向北边的指南针和趋光的变形虫也算有意识。了解不可知论就知道,这个问题是不会有确切答案的。但是自然科学可不允许一个模糊不清的概念起到如此决定性的作用。

在量子世界这个难以用直观经验去揣度的领域,想象力是推进进步的有力武器。在书中我们可以看到不少理论具有“科幻”色彩,其中尤以多世界理论为最。虽然多世界理论不能简单等同于我们在科幻片里看到的平行宇宙之类,但也不得不感叹,小小的电子把人类逼迫到了用这样天马行空的理论来解释的境地。前一段我看了一个带有科幻色彩的动漫《命运石之门》,其主要内容是平行世界和时间旅行。在对它的评论中我提出了这样一个问题:假设宇宙的时空由无数的世界线组成,那么对于在这个世界线的我们来说,周围的事物自然是客观存在的,其他世界线的人和事就是梦境一类的东西。然而,对于生活在其他世界线的“我们”来说,也许这个世界线的我们又是梦境了。存在的概念变成了一个主观的标准,是否可以认为世界线的理论实质上是唯心的?

其实早在中世纪的一个僧侣就提出了解决这类问题的思路:奥卡姆剃刀原理。其理论很简单,当有多种说法都能解释一个相同事实时,应该采信假设最少的那个。因为假设越多,也就意味着观测不到的东西越多,而观测不到的东西就没有实际意义。那么作为梦境般的存在,平行世界之间既然是无法观测的,去严肃的讨论它是主观或客观也就没有意义了。

我们必须意识到,从小被灌输的唯物主义决定论,并没有那么不可动摇。连坚信决定论和因果论的爱因斯坦都在《论科学与宗教》里说:没有宗教的科学是跛足的,没有科学的宗教是盲目的。我们应反省事实上禁锢了思想的唯物教条,真正做到“解放思想”,不用怕犯错误。在本书里可以看到,爱因斯坦、玻尔、海森堡等等,都出现过重大的错误,但这丝毫不妨碍他们成为20世纪最重量级的人物。这也从侧面反映出他们也不是神人,他们都是人类探索世界奥秘征途中的冲锋者。

我一直认为人类是如此的渺小,宇宙有太多我们可能永远无法理解的秘密,科幻作品也不断暗示我们和宇宙中可能存在的先进文明存在着不可思议的差距。但是本书告诉我们,统一四种基本力场的万能理论有行将出炉的迹象,霍金也说“人类可能已经接近探寻终极奥义的终点。”虽然可能又会出现经典物理黄金时代的“几朵乌云”推翻一切,但是我对自己的种族还是增添了不少信心。

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