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阿尔伯特·爱因斯坦 Albert.Einstein （1879年3月14日—1955年4月18日） 量子力学和相对论的哲学解释 伍天友/文 在过去的100多年里，相对论和量子论对世界产生了巨大影响，人类科技由此获得伟大进步。从宇宙法则必然具备统一的角度来看，却可以说两个理论都“不完备”。把世界划分为微观和宏观两个领域，两个领域的分界又在哪里？这或许不影响具体的科学实验，对理论物理学家来说却可能是过不去的坎，因此被视为理论物理学的第一困惑。爱因斯坦终其一生都无法接受量子力学的“诡异”描述。实际上，尽管量子理论已经得到广泛应用，但是就理解而言，量子物理学家和普通人的感受大概没有区别，实在是摧毁三观，难以理解。量子诡异性主要表现在两个方面，一是被爱因斯坦称之为“鬼魅般的超距作用”的量子纠缠现象，这违背了经典物理学的定域性——任何空间中的传输都需要时间（量子纠缠完全无视时空）。其二是违背物质实在性。量子力学认为微观粒子在测量之前没有存在性，也毫无意义。爱因斯坦对此反击说：“你不看月亮，月亮就不存在了吗？” 呵呵，你说呢？ 对物理学家而言，两种理论的不完备性或许是物理学问题，需要一个大一统的理论将它们融合起来。另一种观点则认为这纯粹是哲学问题，可是，显然没有一种现成的哲学理论能够解释这一困惑。你如果有兴趣跟随笔者探索下去，要有一点心理准备，因为能够解释它的哲学理论，绝不比量子力学更容易理解，同样可能毁尽三观。  “薛定谔的猫”思想实验 我们从实在性的问题切入。“你不看月亮，月亮就不存在了吗？”这个问题实际上足以让哲学感到难堪，先不说具体回答这个问题，哲学在现代科学面前，似乎只剩下概念解释的工作可以做（按照分析哲学的说法），但“存在”这个概念本身就是哲学一大痛点，甚至属于不可言说的，应该保持沉默的范畴。我们参考德国哲学家马丁·海德格尔在《形而上学导论》中的一句话就能说明问题了，他开篇就说：究竟为什么存在者存在而无反倒不在？看完这句话，真的需要缓缓神，换一个段落再继续。 大意可以明白，哲学家并不知道“存在”和“不存在”的区别是什么，怎么去评判月亮到底是存在还是不存在呢，更何况还有看与不看的问题。拆开来看，前者关于存在论，看与不看则关于认识论，可够复杂的。但是，不能小瞧海德格尔的发问，大问题都很难用通俗易懂的语言表达，能够问出这样的问题，无愧于他在哲学史上的地位。 说到“存在”，还需要从源头说起。在苏格拉底之前的那一堆古希腊哲学家中，有一位叫做巴门尼德，还有一个稍年长的赫拉克利特，这两人的观念属于针尖对麦芒那种。赫拉克利特认为万物流变，无物常驻，他的名言“人不能两次踏入同一条河流”传播至今还老少咸宜，因为这合乎我们的日常经验，用中国人的话说：惟一不变的就是变化。可是，哲学要是这么通俗就不用“学”了。从狭义哲学的角度看，巴门尼德可谓真正的哲学创始人，知名度却很低，因为——实在晦涩。有多晦涩？看看他的名言“思维与存在同一”就一目了然了。 巴门尼德认为世界就其事实来说，是不变、不动的，我们感官经验到的流变现象并不是本质的那一面。这看上去虽然有点可笑，他的逻辑推理却非常严密。为了便于理解，我尽量用我的观念来阐述。我们都能感觉到万物存在，世界不但处在流变之中，其变化也有一定规律，赫拉克利特戏剧化地总结了这个现象。然而，不论万物如何生灭变化，万物存在总是个事实，也就具有一种共同的存在特性，不同于不存在的特性。大部分人在孩童的时候，会对自己的存在感到惊异，他问“我是从哪里来的？”这种疑问对父母来说主要是生物学或性冲动和保险套不合格的问题，属于赫拉克利特说的万物生灭变化、难以自持的范畴。巴门尼德则超越了感官的运动变化经验，既然世界有万物存在，就是有一种存在性支持着万物生死流变，存在性不能运动变化，否则就成了不存在了。从逻辑上说，存在就是存在，它不能不存在。如果这种存在性是不定的，那未免太可怕了，我们每一个人和我们的私房钱，我们的小狗和我们的地球、宇宙，随时都可能瞬间消失，那可怎么活呀？我们尽管会丢这丢那，找不见小狗和私房钱，却没有什么东西会凭空消失。几十亿年了，地球依然还在轨道上转圈圈。存在性显然是哲学的基础问题，如果功利一点看，我们不断地创造新事物出来，这些事物符不符合存在性的要求？如果不符合就必然无法存在起来，必然消亡或无法继续存在下去。更紧要的是：人类的存在方式合乎存在性吗？ 巴门尼德没有进一步把这种存在性解释出来，却开创了逻辑论证的方法。存在论对柏拉图和亚里士多德也产生了深刻的影响，但我认为这师徒俩都没有确实领会“存在”的意思，再往后就偏离的更离谱了。直到两千多年后的海德格尔重提“存在”，并把哲学史称之为“存在的遗忘史”，大意是说哲学家们白忙活，把哲学最重要和最根本的东西都遗忘了，以至于没办法回答爱因斯坦的问题——月亮到底存不存在？更吊诡的是，海德格尔重提“存在”就像一颗闪亮的流星划过天空，也很快消失在茫茫的哲学宇宙，几乎被人们遗忘了。 巴门尼德的存在论没有得到足够重视，和他那位一片忠诚又聪明绝顶的学生芝诺有关。芝诺和我们分析爱因斯坦的世界观有重大关联，需要做一个介绍。巴门尼德提出世界在事实上是不变、不动的，这一观念太违反直觉，在当时遭受许多不理解甚至是嘲讽。芝诺为了维护老师的理论和声誉，提出了几个著名的“悖论”来证明世界是不动的。我们拿其中一个叫“飞箭不动”来看看他是如何“毁”了巴门尼德。芝诺说，一支飞行在空中的箭可以划分为许多瞬间，在每一个瞬间，箭都处于它所处的空间位置，就这个空间位置而言，箭并没有移动，如果箭在任何一个特定瞬间都没有移动，那么飞箭就是不动的。这个论证结果真够惊世骇俗，尽管人们很难从逻辑上反驳他，还是斥之为荒谬和笑谈。据说芝诺悖论已经被数学微积分解决了，这一点其实更加骇人听闻，我只知道数学能够解决科学问题，何德何能解决哲学问题呢？  芝诺 Zeno 芝诺说飞行在空中的箭可以划分为许多瞬间。嗯嗯，不难理解，是芝诺给飞行的箭作出了间隔划分，一支箭何德何能给自己作出间隔划分呢。也就是说，芝诺把这种间隔、划分的认知方式强加给了客观世界，让事实上飞行的箭在思维逻辑上动弹不得，也让人哭笑不得。重点来了，这种认知方式显然就是时间和空间认知方式。这可大跌眼镜了，时间和空间竟然、竟然、竟然不是客观存在而是认知方式。难道事实就必须这样出人意料？先不急着反对，如果时间和空间并非客观存在，诡异的量子纠缠或量子通信还有什么不合逻辑的呢。虽然爱因斯坦把时间、空间合成了“时空”，但毕竟还是把时空和物质、运动融为一体化的客观存在，这意味着相对论的时空观极有可能不符合事实，甚至连物质观也存在认识盲区，以至于难以从逻辑上理解量子力学，尽管可能不影响相对论理论本身。 哲学史有一个很让人疑惑的地方，哲学家极少谈论到空间这个概念，好像生怕抢了物理学的词一样。说到物质和空间观念，需要请“近代哲学之父”笛卡尔出来把问题理一理。笛卡尔认为世界具有双重实体：精神——物质。尽管这种二元论已经声名狼藉（哲学观念没有不声名狼藉的），但笛卡尔对空间的理解很有代表性。他这样区分双重实体：精神实体能够思维而不具广延，物质实体只有广延而不能思维。就是说物质占有空间，具有长宽高的三维特征。可是，占有空间能表明物质存在吗？我看够呛！ 我们来做一个“孤独地球”的思想实验。假设地球有意识，并且整个宇宙中只有地球存在，除其之外完全虚无。尽管地球具有长宽高的三维性质，地球对此也有所意识，但地球能够由此知道自己在哪里以及自己是什么吗？显然不能，它丧失了任何关联和参照对象，不知道自己在哪里，就是存在性不确定，不知道自己是什么以及什么状态，也就“毫无意义”。就是说孤立的个体不具有存在性，存在拒绝孤独。  在佛经《法华经》里定义了一种最可怕的地狱，名为“无间地狱”。所谓无间，即没有任何物质、能量和信息的存在，一种完全的真空状态，连暗物质也没有的虚无状态。这样的“存在”已然不能称之为空间，它只是纯粹的、无间的空（非存在）。仅当有物质、能量、信息的存在，以之为间，才是空间。由于无物能够独存，物只能在物与物的关系中存在，彼此关系才表达出空间。不是空间容纳万物，而是物与物的关系创造了空间。一个电子的存在性，需要光子对它进行作用（形成关系），而光子的存在，也由于电子的干预才能够存在起来。宇宙中没有独立事物，存在性和存在状态只能在相互关系中确定，关系决定存在。 我们可以设想那种极端孤独的人，可能在精神上分裂成两个差异性的、彼此对话的人格，或者将某物人格化以建立某种关系的现象。可以设想原始生物细胞的分裂机制，量子力学中一个粒子衰变为一个基本粒子和一个中间粒子的现象。孤立状态是存在的不确定性状态，只是一种准存在状态。 如果关系是存在的本性，那么，事物的状态甚至它“是什么”就不由它自身所决定，而是由彼此关系所决定，即不存在“物本身”这样的事情，连物质都不具有实在性，关系才是本质。这让我想起一个人来。  1917年，美国艺术家马塞尔·杜尚，用一个小便池改写了艺术的历史。就其表象而言，似乎意在以荒诞不经的方式反对僵化的传统艺术，或许人们从中体验到的不过是一位疯狂艺术家对传统形式的讽刺和不屑，甚至欣喜地以为“生活的就是艺术的”，以为杜尚拯救了庸常的生活。然而，事实往往隐匿不显。如果一个和厕所发生关系的小便池，会因为它和博物馆发生关系而发生根本性的改变，即从“它是一个小便容器”变成“它是一件艺术品”，或者说它的“是”变得不再确定，变得充满可能性和可塑性。“是什么”和“如何”被“在哪里”所规定，而这一切又取决于杜尚以及它的观察者、认识者。从思维的角度来说，创造由此获得它的可能性，而所谓的事物本身、确定性或唯物主义就该烟消云散了，只有关系及其可能性屹立，成了世界事实上的结构和支柱。这岂止是对艺术的颠覆，乃是对人类知识体系和世界观的倾覆。这一点似乎没有被发现。 物因为关系不同而不同，这实在有点诡异，但逻辑似乎就是这样。如下图所示，在1和2两组图形中，图形1中的灰色块和图2的灰色块相比，图形1的灰色块看起来要深一些，但你的理智告诉你，这是由于它们关联的背景不同而产生的错觉，它们实际上是一样的。恭喜你，没有被错觉所欺骗。但我要说，我们被理智欺骗了。  量子格式塔 ~ 伍天友 怎么证明它们实际上是一样的呢？我们可以移动其中一个灰色块和另一个灰色块叠加在一起进行色度比较，或使它们的背景得到统一。但是，这恰恰证明了：物在彼此的关系中存在，并因为关系不同而不同。是我们改变了灰色块的关系对象，才使它们变成“一样”。我们还可以采用科学的手段，比如用拾色器来读取两个灰色块的数据，但这在逻辑上没有区别，依然是改变了关系对象才使它们变成一样。 还可以把这两个圆形色块想象成双缝实验中的电子或者光子，图形1里的圆点是电子在发射源的状态，图形2的圆点则是电子打到接收屏上的状态。这两个状态都是确定性的，因为都有使其存在起来的联结关系（发射源和接收屏），而它的中间过程完全丧失了存在性所要求的“彼此关系”，必然是一种不确定的、概率的状态。 到这里，我们已经解释了量子力学“不确定性原理”的逻辑基础。一个没有被观测到的电子没有存在性，也没有意义。用于观测的光子和电子本身，是一种关系建立，使得电子存在起来，必然就是改变了电子的状态。当一个粒子衰变为两个正负粒子，这两个粒子的正负关系使得他们联结在一起，而时间和空间又不是客观存在，量子纠缠也完全合理。 经典物理学包括相对论，为什么对确定性和因果律这么不离不弃，这么坚定呢？量子力学和相对论之间难以融合的世界观分歧，终究是一个误会，其根本原因如下。 按照我们对存在性的定义：物在彼此的关系中存在。无论是微观粒子还是宏观星球都应遵循这条定义。既然是“关系”，必然存在"关系前"和"关系后"的阶段，或称之为前关系和后关系。我们所经验的宏观物体，经典物理和相对论所研究的宏观世界明显属于后关系，物体由大量微观粒子的联结关系存在着，继而又与其它宏观物体建立了联结，比如苹果——地球或太阳——地球的相对稳定关系，在此基础上形成的世界观难免是“确定性”的。爱因斯坦相信物质本身的实在性，在经典物理学和相对论看来，即便你不去看月亮，月亮还是存在的。然而，我们之所以相信无论我们是否去观察，月亮还是在那里的。这个所谓的“在那里”，即月球和地球之间的关系具有相对的守恒性，它受地球引力牵引而“固定”在那里，它的存在被月球——地球的关系规定住了。 量子力学研究的微观粒子却是一种前关系，关系未确定的准存在状态。微观和宏观物理的区别并不在于尺寸大小，而在于面对的存在的逻辑阶段不一样，就像单身和已婚的阶段并不一样，经典物理学包括相对论研究确定的“已婚关系”，量子力学则研究“光棍”的不确定性状态。 2019.1.23 埃尔温·薛定谔 Erwin Schrödinger （1887年8月12日—1961年1月4日） |
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