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现实世界是真实存在的吗?还是这一切都只是我们的想象?

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 Frieza77 • 2018-08-02 17:51:45 来源:前瞻网 E2179G0
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如果没有人关注量子力学的话,它会不会很奇怪?现在很多人都在关注量子力学,但他们似乎也认为这很奇怪。有几本新书谈到了这个话题,包括菲利普·鲍尔(Philip Ball)的《Beyond Weird》,《What Is Real?》亚当·贝克尔( Adam Becker)(见詹姆斯·格莱克( James Gleick)和大卫·阿尔伯特( David Albert)的评论)和吉姆·霍尔特(Jim Holt)的《When Einstein Walked with Godel》(见章节“Einstein, ‘Spooky Action’ and the Reality of Space”)。《科学美国人》(Scientific American)曾发表过几篇关于量子怪异的专栏文章,包括《Quantum Physics May Be Even Spookier Than You Think》、以及伯纳多·卡斯楚普(Bernardo Kastrup)合著的《Coming to Grips with the Implications of Quantum Mechanics》。在量子讨论中经常被引用的两位物理学家有约翰•惠勒(John Wheeler)和大卫•博姆(David Bohm),我在上世纪90年代初采访过他们,并在《科学的尽头》(End of Science)一书中写到他们。我认为我对这些物理学家的介绍可能会有助于当前的量子辩论。下面是我对2008年去世的惠勒的简要介绍。我很快就会在Bohm上发表文章。——John Horgan

约翰·阿齐布尔德·惠勒(John Archibald Wheeler)是诗人物理学的鼻祖,他以自己创造和引用的类比和格言而闻名。1991年一个温暖的春日,我在普林斯顿采访他时,他对我说了一些俏皮话:“如果我无法想象它,我就无法理解它”(爱因斯坦);“一神论[惠勒名义上的宗教]是接住堕落的基督徒的羽毛床”(达尔文);“如果你在白天没有发现什么奇怪的东西,那么这一天也不算真正的一天”(惠勒)。

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“我百分百认真地认为世界是想象出来的。”“约翰·惠勒(1911 - 2008)。

惠勒的体力也很好。当我们离开他的三楼办公室去吃午饭时,他拒绝坐电梯——“电梯对你的健康有害,”他说,然后冲下楼梯。他把一只胳膊钩在栏杆上,在每一次转弯时都旋转着,让离心力在楼梯栏杆的转角把他自己旋转起来。“我们有看谁走楼梯最快的比赛,”他转过头说道。在外面,与其说走着,还不如说惠勒是在一路小跑,随着他步伐的节奏轻快地挥舞着他的拳头,他到门口才会停下来,他总是先到那儿,然后猛地为我打开门,经过门口之后,我出于反射性的敬意停了下来,鉴于他差不多80岁了,但过了一会儿,他又从我身边经过,朝下一个门口飞奔而去。

这个比喻太明显了,我几乎怀疑惠勒是故意的。他的整个职业生涯都一直在试图领先于其他科学家,并为他们敞开大门。从黑洞到多宇宙理论,他帮助一些最古怪的科学思想赢得了人们的认可——或者至少是人们的关注。如果惠勒没有这种无懈可击的资格,他可能会被斥为伪君子。20岁出头的时候,他去丹麦师从尼尔斯·玻尔(Niels Bohr)(“因为他比任何在世的人都看得更远,”惠勒在他的奖学金申请中写道)。1939年,玻尔和惠勒发表了第一篇论文,用量子计算解释核裂变。波尔还教惠勒“时刻准备好迎接惊喜,而且是非常大的那种惊喜。”

二战后,惠勒成为广义相对论的权威。他在20世纪60年代末创造了“黑洞”一词,并帮助说服天文学家相信这些奇异的、密度无限大的物体可能确实存在。他也越来越被量子物理学的哲学内涵所吸引。对量子力学“意义”的最普遍的解释是所谓的正统解释(尽管“正统”对于如此激进的世界观来说可能是一个奇怪的描述),也被称为哥本哈根解释,因为玻尔在20世纪20年代末的哥本哈根演讲中谈到了它,它认为我们不能确定基本现实的本质。亚原子实体存在于许多可能的“叠加”状态的概率边界中,直至它们被测量。

惠勒是最早提出现实可能并非完全是物理的杰出物理学家之一;从某种意义上说,我们的宇宙必须是一种“参与性”现象,它要求观察,因此也要求意识本身。惠勒也引起了人们对物理学和信息理论之间的有趣联系的关注,这一理论是数学家克劳德·香农(Claude Shannon)在1948年发明的。正如物理学建立在一个基础的实体上,即由观察行为定义的量子,信息理论也是如此,它的基础是二进制单位,也就是比特,它代表两个选择中的一个:正面或反面,是或否,0或1。

惠勒在构思了一个经过修改的著名的双缝实验后,更加深信信息的重要性,该实验证明了量子现象的精神分裂本质。当电子对准含有两个裂隙的势垒时,电子就像波一样运动;它们同时穿过两个裂口,形成了所谓的干涉图样,这种图样是当它们在屏障的另一边撞击探测器时由波的重叠所造成的。但是,如果物理学家每次关闭一个狭缝,电子就会像简单的粒子一样通过这个狭缝,干涉图样就消失了。

在惠勒的版本中,被称为延迟选择实验(delayed-choice experiment),实验人员决定,在电子通过屏障后,是让两个裂口继续打开,还是关闭一个裂口——结果是一样的。电子似乎提前知道物理学家将如何观察它。这个实验在20世纪90年代初进行,证实了惠勒的预测。

惠勒用另一个类比解释了这个难题。他把物理学家的工作比作在玩20个问题“惊喜”版的人。在这个古老游戏的变体中,一个人离开了房间,而其他人则对某些人、地方或事物达成了一致。然后,走出去的那个人再次进入房间,提出一系列问题试着猜出房间里面其他人心中的想法,这些问题只能以“是”或“否”来回答。

但那个走出去的人不知道的是,组织里面的其他人决定捉弄他。第一个被问到的人只会想到一个物体,然后在发问者提出问题后回答问题。之后的每个人都会做同样的事情,确保他的回答不仅与眼前的问题一致,而且与之前的所有问题一致。

惠勒解释说:“我进来的时候,这个词不在房间里,尽管我认为它在。”同样,在物理学家选择如何观察它之前,电子既不是波,也不是粒子。它在某种意义上是不真实的;它存在于一个不确定的过渡地带。惠勒说:“直到你开始问问题,你才会有所收获。”除非你问过问题,否则情况无法解释它自己。但问一个问题会阻止并排除另一个问题。

惠勒把这些想法浓缩成一个类似禅宗的短语:“the it from bit”。在他的一篇自由形式的随笔中,惠勒对这句话进行了解释:“每一个物质——每一个粒子,每一个力场,甚至是时空连续体本身的功能,意义,存在,即使是在一些间接的背景下,都是完全来自于对“是”或“否”、二元选择和bits的答案。

在惠勒的启发下,20世纪80年代末,物理学家和其他研究人员开始探索信息理论与物理学之间的联系。弦理论家试图用弦把量子场理论、黑洞和信息理论结合起来。惠勒承认这些想法仍然是原始的,还没有准备好进行严格的测试。他和他的科学家同伴们仍在试图了解这片领域的情况,“学习如何用信息理论的语言表达我们已经知道的东西”。惠勒说,这种努力可能会把我们带到一个死胡同,或者带来一个强大的现实新视角。

惠勒强调,科学还有许多未解之谜要解释。“我们仍然生活在人类的童年时代,”他说。“在我们的时代,所有这些视野都开始变得明亮起来:分子生物学、DNA、宇宙学。我们只是在寻找答案的孩子。”他又提出了另一条格言:“我们知识的岛屿越大,我们无知的海岸也越长。”但他也相信,我们总有一天会找到“答案”。

突然,惠勒跳起来,拿出一本关于重力的黑皮巨著,这本书是他在20世纪80年代末与人合著的。他翻到书的最后一页,读到:“总有一天,我们一定会看到隐藏在存在背后的原理是如此简单、如此美丽、如此引人注目,以至于我们都会对彼此说,‘我们以前怎么会这么愚蠢?’”惠勒从书中抬起头来,他的表情很幸福。“我不知道实现这个要用上一年还是十年,但我认为我们能够并且将会理解这些原理。”这是我想要表达的中心思想,我们能够也将理解这些原理。

惠勒指出,许多现代科学家都相信人类终有一天会找到存在的奥秘。惠勒在普林斯顿的前邻居库尔特·哥德尔(Kurt Godel)认为,存在的奥秘可能已经被发现了。他想,也许在莱布尼兹(Leibniz)的手稿中,只是在他那个时代还没有完全显现出来,我们会找到,那个词是什么来着?哲学家的钥匙,找到真理和解决任何困惑的神奇方法。哥德尔认为,这把钥匙“将给予一个理解它的人”强大的力量,所以只有“高尚品德的人”才能拥有它。

然而,惠勒的导师玻尔显然怀疑科学或数学能否实现这样的揭示。波尔死后,他的儿子告诉惠勒,他的父亲觉得寻找物理学的终极理论可能永远无法得到令人满意的结论;当物理学家试图深入研究自然时,他们将面临越来越复杂和困难的问题,这些问题最终将压倒他们。惠勒说:“我想我比这更乐观,但也许我也只是在自欺欺人。”

具有讽刺意味的是,惠勒的“the it from bits””理论暗示着,终极理论将永远是海市蜃楼,真理是被创造出来的,而不是被客观理解的。他的观点接近后现代主义,甚至更糟。上世纪80年代初,美国科学促进会(American Association for the Advancement of Science)年会上的组织者将惠勒(Wheeler)与三名通灵者放在同一个项目上。惠勒非常愤怒。在会议上,他明确表示,他并不与他的共同演讲者就关于通灵现象持有相同观点。就关于通灵学,他分发了一本小册子,上面写着:“哪里有烟,哪里就是有烟。”

但是惠勒自己曾猜测除了烟之外就没有其他什么东西了。他在1985年对物理学家和科学作家杰里米·伯恩斯坦( Jeremy Bernstein)说:“我确实百分之百地认真地认为世界是想象出来的。”惠勒自己肯定也知道这种观点违背了常识:那在宇宙诞生的时候,人们的思想在哪里?在我们出现之前,是什么支撑了宇宙几十亿年?尽管如此,他勇敢地向我们提出了一个可爱的、令人心寒的悖论:一切事物的核心都是一个问题,而不是答案。当我们深入到物质的最深处,或者在宇宙的最边缘,我们终于看到的会是自己困惑的脸,而那张脸也在看着我们。

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