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上帝掷骰子吗_第九章 测量问题-2

曹天元
科普学习
总共19章(已完结

上帝掷骰子吗 精彩片段:

第九章 测量问题-2

这实际上是某种增强版的“人择原理”(anthropic

principle)。人择原理是说,我们存在这个事实本身,决定了宇宙的某些性质为什么是这样的而不是那样的。也就是说,我们讨论所有问题的前提是:事实上已经存在了一些像我们这样的智能生物来讨论这些问题。我们回忆一下笛卡儿的“第一原理”:不管我怀疑什么也好,有一点我是不能怀疑的,那就是“我在怀疑”本身。“我思故我在”!类似的原则也适用于人择原理:不管这个宇宙有什么样的性质也好,它必须要使得智能生物可能存在于其中,不然就没有人来问“宇宙为什么是这样的?”这个问题了。随便什么问题也好,你首先得保证有一个“人”来问问题,不然就没有意义了。

举个例子,目前宇宙似乎是在以一个“恰到好处”的速度在膨胀。只要它膨胀得稍稍快一点,当初的物质就会四散飞开,而无法凝聚成星系和行星。反过来,如果稍微慢一点点,引力就会把所有的物质都吸到一起,变成一团具有惊人的密度和温度的大杂烩。而我们正好处在一个“临界速度”上,这才使得宇宙中的各种复杂结构和生命的诞生成为可能。这个速度要准确到什么程度呢?大约是10^55分之一,这是什么概念?你从宇宙的一端瞄准并打中在另一端的一只苍蝇(相隔300亿光年),所需准确性也不过10^30分之一。类似的惊人准确的宇宙常数,我们还可以举出几十个。

我们问:为什么宇宙以这样一个速度膨胀?人择原理的回答是:宇宙必须以这样一个速度膨胀,不然就没有“你”来问这个问题了。因为只有以这样一个速度膨胀,生命和智慧才可能诞生,从而使问题的提出成为可能!显然不会有人问:“为什么宇宙以1米/秒的速度膨胀?”因为以这个速度膨胀的宇宙是一团火球,不会有人在那里存在。

参予性宇宙是增强的人择原理,它不仅表明我们的存在影响了宇宙的性质,更甚,我们的存在创造了宇宙和它的历史本身!可以想象这样一种情形:各种宇宙常数首先是一个不确定的叠加,只有被观测者观察后才变成确定。但这样一来它们又必须保持在某些精确的范围内,以便创造一个好的环境,令观测者有可能在宇宙中存在并观察它们!这似乎是一个逻辑循环:我们选择了宇宙,宇宙又创造了我们。这件怪事叫做“自指”或者“自激活”(self-exciting),意识的存在反过来又创造了它自身的过去!

请各位读者确信,我写到这里已经和你们一样头大如斗,嗡嗡作响不已。这个理论的古怪差不多已经超出了我们可以承受的心理极限,我们在“意识”这里已经筋疲力尽,无力继续前进了。对此感到不可接受的也绝不仅仅是我们这些门外汉,当时已经大大有名的约翰?贝尔(John

Bell,我们很快就要讲到他)就嘟囔道:“难道亿万年来,宇宙波函数一直在等一个单细胞生物的出现,然后才坍缩?还是它还得多等一会儿,直到出现了一个有资格的,有博士学位的观测者?”要是爱因斯坦在天有灵,看到有人在他的诞辰纪念上发表这样古怪的,违反因果律的模型,不知作何感想?

就算从哥本哈根解释本身而言,“意识”似乎也走得太远了。大多数“主流”的物理学家仍然小心谨慎地对待这一问题,持有一种更为“正统”的哥本哈根观点。然而所谓“正统观念”其实是一种鸵鸟政策,它实际上就是把这个问题抛在一边,简单地假设波函数一观测就坍缩,而对它如何坍缩,何时坍缩,为什么会坍缩不闻不问。量子论只要在实际中管用就行了,我们更为关心的是一些实际问题,而不是这种玄之又玄的阐述!

但是,无论如何,当新物理学触及到这样一个困扰了人类千百年的本体问题核心后,这无疑也激起了许多物理学家们的热情和好奇心。的确有科学家沿着维格纳的方向继续探索,并论证意识在量子论解释中所扮演的地位。这里面的代表人物是伯克利劳伦斯国家物理实验室的美国物理学家亨利?斯塔普(Henry

Stapp),他自1993年出版了著作《精神,物质和量子力学》(Mind, Matter, and Quantum Mechanics)之后,便一直与别的物理学家为此辩论至今(大家如果有兴趣,可以去他的网页http://www-physics.lbl.gov/~stapp/stappfiles.html看看他的文章)。这种说法也获得了某些人的支持,去年,也就是2003年,还有人(阿姆斯特丹大学的Dick

J.

Bierman)宣称用实验证明了人类意识“的确”使波函数坍缩。不过这一派的支持者也始终无法就“意识”建立起有说服力的模型来,对于他们的宣称,我们在心怀惧意的情况下最好还是采取略为审慎的保守态度,看看将来的发展如何再说。

我们沿着哥本哈根派开拓的道路走来,但或许是走得过头了,误入歧途,结果发现在尽头藏着一只叫做“意识”的怪兽让我们惊恐不已。这已经不是玻尔和哥本哈根派的本意,我们还是退回到大多数人站着的地方,看看还有没有别的道路可以前进。嗯,我们发现的确还有几条小路通向未知的尽头,让我们试着换几条道路走走,看看它是不是会把我们引向光明的康庄大道。不过让我们先在原来的那条路上做好记号,醒目地写下“意识怪兽”的字样并打上惊叹号以警醒后人。好,现在我们出发去另一条道路探险,这条小道看上去笼罩在一片浓雾缭绕中,并且好像在远处分裂成无限条岔路。我似乎已经有不太美妙的预感,不过还是让我们擦擦汗,壮着胆子前去看看吧。

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作品简介:

本书是关于量子论的故事。量子论是一个极为奇妙的理论:从物理角度来说,它在科学家中间引起了最为激烈的争议和关注;从现实角度来说,它给我们的社会带来了无与伦比的变化和进步;从科学史角度来说,也几乎没有哪段历史比量子论的创立得到了更为彻底的研究。然而不可思议的是,它的基本观点和假说至今没有渗透到大众的意识中去,这无疑又给它增添了一道神秘的光环。

本书将带你做一次量子之旅。我们从神话时代出发,沿着量子发展的道路,亲身去经历科学史上的乌云和暴雨,追逐流星的辉光,穿越重重迷雾和险滩,和最伟大的物理学家们并肩作战。除了回顾基本的历史背景,我们还将向着未来探险,去逐一摸索量子论面前的不同道路,闯入人迹罕至的未知境地,和先行者们一起开疆扩土。让你惊叹的,不仅仅是沿途那令人眼花缭乱的绚丽风景,更来自于你内心深处的思索和启示——那是科学深植在每个人心中不可抗拒的魅力。

本书适合任何有中学基本物理概念的读者。不管你的水平如何,只要对科学和历史有一点兴趣,我们都诚邀你同行。或许,你将收获一次人生中难得的奇妙体验。

作者:曹天元

标签:上帝掷骰子吗曹天元量子物理史话

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