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量子力学与自由意志 | CosmoScape | 星空天文网

 水共山华 2015-03-23

bigbang

你相信自由意志吗?

与此相反,有些物理学家和神经科学家相信“决定论”。对此量子力学的数学是这么说的:除非你过度膜拜哲学,否则决定论是不存在的。

决定论观点认为,“如果我精确地知晓某一系统的全部工作机制——也就是说每一个粒子的位置,以及宇宙运行的法则——那我就能准确地告诉你未来将会发生什么。”例如通过测量太阳的引力和太阳系天体的运动,就能计算出小行星是否会撞到地球,或者应该把人造卫星送到地球上空复杂轨道中的什么位置。

很明显,人类在这方面做得很成功:科学技术之所以能够支撑现代世界,就是因为我们能够在很大程度上了解和预测非生命物体的活动。

Quantum-Gravity

但是在思想层面,我们是否已经准备好接受相同的规则呢?我们是否可以把它当作一台能被全面预测的机器,就像在毛毡桌面上滚动的台球,或者环绕恒星飞行的彗星?我们不用作选择:选择已经固化在你的头脑模式中,只需把它们从巨大的机器中取出来就可以了?这样的哲学逻辑结论是从经典物理学(也就是牛顿物理学)中得出的。

接受这种哲学的人只是简单地把物理学应用到了人的大脑上:如果我们能够了解分子和细胞本身及其一切活动,就可以完美地预测人的思想。但当然实际上,这是几乎不可能的,但是却存在着哲学上的可能性。这种观点会让人心灰意冷。

再来看量子力学。物理学家通过观察发现,物体在原子层面的行为从根本上来说是无法确定的。所以经典物理学和哲学决定论的普遍有效性就成了问题。当科学的方式无法再对一切作出无限精确的预测时,物理学家便畏缩了。但是量子力学就是这么告诉我们的。我们不可能在事情发生之前就确切地知道将会发生什么。

大多数物理学家把这种观点当成了测量的经验事实,认为是量子力学中的某种缺陷带来的不确定性。也许通过进一步的观察,某些先前未知的“隐藏变量”能够让他们再次作出完美的、确定性的预测。

但是,这种预测从未出现过。

约翰·贝尔1964年的一篇著名论文,迫使所有人从科学和哲学两方面对决定论进行反思。他著名的“贝尔不等式”原理含义极为深刻。这是一个相对简单的数学证明,但如果把它应用到实验结果上,就会迫使我们做出抉择:要么放弃决定论,要么放弃人类依靠仪器,运用科学和测量对客观现实所作出的所有解释。

所以,只要量子现象的实验可靠,那么贝尔得出的结论就是:决定论并不存在。大部分物理学家都同意这个观点。

从本质上来说,量子力学告诉我们的是,有些事情的未来是无法预知的,之所以会发生预料之外的事情,是因为存在着机会和偶然因素。尽管有不少事情可以被预测,但是世上的一切并没有被事先决定,我们的行为并不是按照宇宙大爆炸开始时决定的方式机械地开展的。自由意志是存在的。

感谢上帝,感谢神,感谢幸运星!

作者是美国德克萨斯大学物理学博士。

文/Tom Hartsfield
译/老孙

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