量子力学:引入了观察者or送走了上帝

当年高中时对哲学产生兴趣,说来也是从阅读一些量子力学的科普书开始的,正如费曼所说,如果你认为你弄懂了量子力学,那你就是没懂。量子力学带来的惊诧令我难忘。不过话说回来,虽然恐怕僭越或自大,我总还是觉得自己对于量子现象是有点儿理解的,特别是经过了几年的哲学学习,更是颇有体会,按照我所接受的一些哲学思想看来,量子现象倒也并不是那么地不可理喻,反倒是理应如此了。

量子现象最为典型的示例无疑是双缝实验及其变体,例如延迟实验。还有诸如薛定谔之猫等等。虽然这些现象确实非常奇妙,而有些解释似乎有故作玄虚的倾向,例如一个常见的说法会去强调作为观察者的智能生物(有些人会强调这一点)的介入。比如双缝实验(延迟实验),人们会说观察者的选择将改变光子通过双缝(半透镜)时的状态,于是似乎人的主观意志将能改变百万光年外或数万年前的事件。但事实上并不需要如此神秘。要解释延迟实验,既不需要引入智慧观察者的主观意志之类的参数,也不需要引入整体论互补论等新的本体论原理,而只要更坚定地驱逐“上帝”即可。

所谓“上帝”,我们知道他给经典物理学提供了绝对时空的观念,相对论打破了这个绝对时空。而事实上量子力学也同样需要打破这个绝对时空才能够得到理解。而这个“绝对时空”的更加根本的形式,体现为一种“上帝视角”,也就是某种立于世界之外,本身不参与这个世界,而又冷眼旁观的视角。这个“上帝视角”在西方古典哲学,以及现代英美哲学中都是非常普遍的存在着,例如对于某个历史事件,仿佛在各种不同的现实的视角所给出的描述之外,还有一个独立的“真相”;又例如在讨论伦理道德问题时,“上帝视角”也是经常出现的东西。

而在量子现象中,所该做的并不是引入神秘的观察者,而是该驱逐神秘的上帝视角。比如说,当我们描述光子时,我们就不能说:如果在A光屏出现了一个光斑,那么这枚光子就是从a路径过来的。因为只有A光屏出现了一个光斑这件事情是由实验者观察到的,而说这枚光子通过了a路径,这并不是观察到的现象,而是一种理论的重构,是因为按照我们的理解(其实是把光子当作日常的小球来理解),我们只能想象它由a路径通过而到达A光屏。但总而言之,“光子通过了a路径”这件事情只是想象的结果,而不是一个事实。甚至说所谓的“光子”本身也是一种想象的建构。说它是想象的建构,并不是说它是虚幻的,是依赖于人的意志的,恰恰相反,在这里光子的行为并不依赖实验者的意志,所谓建构意思是说,它的状态和性质是我们根据自己所能观察到的现象而设定出的一个理论工具,如果一个实体或性质的概念不能给出任何与我们的观察相关的东西,那么设定这个概念就是无意义的(奥卡姆剃刀)。当我们撤掉延迟实验中的光屏时,我们可以观测到光子是到了A还是到了B,于是此时我们说光子要么通过了a要么通过了b还是有点儿意义的(其实也没多少意义)。然而当我们没有撤掉光屏,也就是说我们不能观察光子是到了A还是到了B,那么“光子要么通过a要么通过b”这种描述是没有意义的。(早前我用直觉主义解释过了这些)

去除上帝视角,也就是说我们只能老老实实地,根据我们自己的观察,来用我们自己的语言,来描述所发生的事情。而谈论某种根本没有人可以以任何方式现实地观察到的,由某个抽象的上帝视角来陈述的事件,这是不合法的。除此之外,还需要打破的一个东西是“充足理由律”,但并不是反对“因果性”。所谓因果性,说的是事物之间的相互联系,没有一个事件是孤立发生的,比如说张三的一记闷棍是导致李四死亡的原因。说“因果性”普遍存在,也就是说张三的一棍子打下去肯定会产生某些结果,或者说李四被打死了肯定有某种原因;然而一般我们所谈论的因果性并不是“充足理由律”,张三的一棍子可能导致李四死亡的结果,也可能导致李四受伤的结果,也可能是棍子折断的结果等等;李四的死亡可能因为是张三的一棍子,也有可能是因为喝了毒药,也有可能是心脏病突发等等。原因和结果存在着不可穷尽的丰富性,而所谓的充足理由律,也就是说任何一个事件总有其充足理由,亦即必然会导致该事件而不是别的事件发生的原因,这是一个高度抽象后的概念,而现实中的我们所追寻的因果性根本不是在追求充要条件,而只是追究一个密切的联系而已。

量子力学仍然能够保持因果性的关系,但并不再支持充足理由律。比如说A光屏上出现光斑和B光屏上出现光斑各有50%的几率,而我们找不到一个充分必要的条件使得必定是A光屏而不是B光屏上出现了光斑。但是A或B光屏上出现了光斑并不是完全没有原因的,肯定了非充足理由的因果性概念后我们就能够理解延迟实验。也就是说,A光屏出现了光斑(或B光屏出现了光斑)的原因是,实验者没有插入干涉光屏。而如果干涉光屏被插入,所导致的结果就是干涉光屏上出现了一个个光斑,而AB光屏上没有光斑。而在这些因果关系中,并没有果先于因的倒错现象:去除了上帝视角后,我们所能实际谈论的只有这三个事件:1逐个发射光子——2插入或拔出干涉光屏——3出现光斑。我们可以问:为什么光斑如此这般出现,答:因为发射了光子并且插入了光屏等等。这就是提供了并非充足理由的理由。只有当我们额外插入了一些并非实际发生,而是按上帝视角想象出来的“事件”时,所谓“延迟实验”才会出现因果倒错的悖谬。

2010年3月26日

最新评论

  • benjaminbai

    2010-03-29 13:12:09 匿名 124.205.77.77

    或者说我们可以设想充足理由律的存在,但必须要避免认为某一个或一群理由最终可能构成绝对的充足理由,而是要始终在原因中留白,因为从结果反推总有一些我们想象不到、或者在测算范围之外的因素在影响着结果,而且即使我们得到了某一个理由,这一理由本身也应该被放入可质询的境地之中,因为它无法为自身提供合法性。实证主义的问题不是看不到实证主义本身的局限性而是实证这一概念本身就隐含着无法用实证方法解释的底色,这里所说的“上帝”就是其中之一。
    ——感想,不知道是不是理解有误

  • 古雴

    2010-03-29 21:37:13

    关于量子力学的争论中,粗略划来,有一方是认为不确定性是由于实验和测量能力有限,不足以揭示充足的原因,还有内在的未被发现的原因在起作用,如此发展出隐变量解释,这一派比较边缘。但正统的量子力学解释否认那个“未被发现的原因”,而是强调不确定性是自然固有的禀性而不是由实验精度的限制而造成的。当然个中的哲学问题很复杂,很难划分清楚。比如说所谓“实证主义”,其实更偏向于量子力学的正统解释,因为真正的实证主义者是反实在论的,而实在论则更有可能受到唯心主义的支持,等等。

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胡翌霖,清华大学科学史系助理教授。本站文章在未注明转载的情况下均为我的原创文章。原则上允许任何媒体引用和转载,但必须注明作者并标注出处(原文链接),详情参考版权说明。本站为非营利性个人网站,欢迎比特币打赏:1YiLinDDwvBLT19CTUsNHdiQhXBENwURb

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