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科学的尽头是哲学,哲学尽头是宗教

科学的尽头是哲学,哲学尽头是宗教

在食堂菜品每况愈下的今天,很难不让人在选择晚餐时犹豫不决,是继续那烂烂的米饭,还是换成那硬硬的馒头?或许墨守成规的我又走向了米饭的窗口,又或许今天机缘巧合,卖馒头的大妈儿子考上了大学,冲我微微一笑,我就又转身去买馒头,可能我刚走两步突然发现我这两天牙有点疼,或许还是喝粥靠谱点,最后,我发现一个长得还不错的妹子在打米饭,我又乖乖地去买米饭了……可能在一个毫不相干的人看来,我今天晚上吃什么完全是随机的,可是决定论者坚信“上帝不会掷骰子”,当然他更不可能闲着决定我这个异教徒的晚餐到底吃什么!那么我们的世界到底的必然的还是或然的,若是必然的,那什么是永真的;若是或然的,是否还有被决定的可能?

1.测不准原理

在量子物理尚未兴起之时,物理学的基础理论是要描述自然界的力以及物体对这些力如何反应。诸如牛顿力学的经典理论基于反映日常经验的框架,在经典理论中,物体独立存在着,处于确定的位置,遵循确定的运动路径,等等。那么只要对物体的无限还原,最终获得“宇宙之砖”,我们只要获取“宇宙之砖”的运动状态,那么就能确定地知道未来的状态。这一宽阔的大道引来无数人的探索,也鼓舞了决定论者的士气。但是随着探索的开展,人们发现“宇宙之砖”并不如想象那么简单与确定,量子理论应运而生。量子物理提供了一个理解自然界原子和亚原子尺度如何运作的框架,但它也规定了一个完全不同的概念模式,其中物体的位置、路径甚至它的过去和未来都不能被精准地确定,这个原理就是1927年由维纳·海森堡表述的测不准原理。测不准原理告诉我们,要同时测量某种数据,比如一个粒子的位置和速度,我们的能力是有限的。举例来说,根据测不准原理,如果你把粒子位置的不确定性和它的动量(它的质量乘以它的速度)的不确定性相乘,其结果绝不会比一个称作普朗克常数(h=6.626E-34Js)的定值还小。按照量子物理,无论我们获得多少信息,也无论我们具备多么高超的计算能力,物理过程的结果都不能精确地加以预测,因为它们不是由确定性所决定的。相反,给定一个系统的初始状态,自然就通过一个根本不确定的过程来决定它的未来状态。换言之,自然并不规定任何过程或者实验的结果,它允许众多不同的可能结果出现,每一个结果都具有其实现的可能性。在给定系统在某一时刻的状态后,自然定律就决定了它各种各样的未来和过去出现的概率,而不是明确地决定未来和过去本身[《大设计》]。

科学理论应当具备如下特征[《科学哲学》]:1)、遵循自然规律,2)、具有根据自然科学规律解释现象的能力,3)、在经验世界里是可以检验的,4)、他的结论可以是暂时性的,不必是最终结论,5)、它是可证伪的。相较之下,量子理论较牛顿力学要更加科学。那么量子力学真能解决问题吗,还是只是另一种大背景下的特例?

2.薛定谔的猫与意识的作用

量子力学也存在致命的硬伤,那就是“薛定谔的猫”。这个理论非常奇异,由薛定谔提出,设想在一个封闭的房子里放有辐射性原子,它可能衰变放出电子,也可能不。在某一规定时间内释放电子的几率为50%。房子内另有一瓶毒药和一只活猫,当衰变发生时,药瓶被打破,猫被毒死。在现实生活中,猫有50%的机会被毒死。我们会说,猫可能死了,也可能活着。但量子理论不这么认为,猫既是死的也是活的,既不是死的也不是活的,它处于一个中间态,它的存在方式只能由波函数来描述。而一旦我们进行观察,这时候仿佛人的“意识”发挥了作用,波函数将塌缩,这时我们得到一只活猫或死猫。为什么处于叠加态的“猫”突然就变成了实在的事物,其波函数突然之间就塌缩成为实际观察到的单一数值,所有的不确定性突然之间就消失了?是什么东西在起作用呢?量子理论解释说,我们不能将观察的主体看成是与客体对象毫无关系的“旁观者”,因为任何事物都只有结合一个特定的观测手段,才谈得上具体意义,而一旦观测,必然存在着观测者对于被观测物的不可避免的扰动,所以作为主体的人和客体世界必须被理解成一个不可分割的整体。在“薛定谔的猫”思想实验中,一只不被观察的猫没有一个确定的状态,而一旦有人观察,由于任何的观察必然要对被观察物产生扰动,于是观察者必须与被观察的对象合为一个整体,并依然要用波函数来描述,即观察者与被观察对象都不能有确定的状态,他们作为一个整体处于一个“中间态”。比如张三观察了“薛定谔的猫”,那么张三就必须与“薛定谔的猫”一起作为一个整体用波函数进行描述,如果张三将“薛定谔的猫”的死活状态告诉了李四,那么李四又被纳入这一系统,而且继续要用波函数来整体描述。这种观测者之“链”将会无永无止境地进行下去,永远不会终止──这是一个死循环!

关于薛定谔的猫的解释有很多种,如诺贝尔奖得主尤金·保罗·维格纳认为,人类意识的独特之处在于内省或自我指涉,可以切断统计配位链,报告自己的状态,从而导致波函数塌缩,这无疑将意识提高到了参与宇宙建构的高度!也有人认为量子理论证明宇宙中必然存在着某种普遍的宇宙意识,观测者之“链”一直延伸到宇宙意识这里才终止,是宇宙意识最终使波函数塌缩,从而使我们能得到一个实在的宇宙,这等于把上帝又放回到宇宙之中!解决“薛定谔的猫”佯谬的另外一个方法称为“多界理论”,由美国物理学家埃弗里特于1957年提出。这个理论认为,在宇宙的演化过程中,它不断像道路上的分岔一样,随时都在“劈裂”。在一个宇宙中,放射性原子衰变,猫是死的;在另一个宇宙中,放射性原子没有衰变,猫是活的。多界理论假设所有可能的量子态都是存在的,即存在于不同的宇宙中。明显这些解释都很难具有说服力,正如戴维斯所说[《新物理学》]:“量子力学提供了一个非常成功的方法来预言对微观系统的观察结果,但当我们问在进行观察时实际会发生什么,我们得到一派胡言!”

3.过去与未来

其实我们从很多已有的科学定律公式中可以发现一些特性,它们在代数演算上并不区别过去和未来,即在时间上是对称的[《哲学与科学反思录》]。从牛顿力学到相对论、量子力学,物理学基本定律都是守恒律,都是时间对称的,即无论t还是-t代入公式,物理学定律不变。牛顿定律将力与加速度联系在一起,加速度是位置对时间的二阶导数,当我们用-t取代t代入公式,由于负负得正,牛顿方程不会发生改变,所以牛顿定律不区分时间方向。同样,爱因斯坦的广义相对论将时间空间化,时间和空间的三个维度统一成一个四维的时空,这个四维的坐标系可以任意变换,而引力是物质质量导致时空弯曲的后果。广义相对论对四维坐标系的每一个坐标轴都是对称的,当然它也就是时间对称的。所以广义相对论同样不能区分过去和未来。在量子理论中,微观粒子以波函数的形式运动,当我们不去观察它的时候,它以几率波的形式在整个宇宙弥漫开来。波函数在物理上对应概率幅,由薛定谔方程描述。薛定谔方程通过概率幅预言事件发生的概率,也就是说,通过薛定谔方程我们可以推算,假如人们某一时刻对一个微观粒子,比如电子进行观察(这导致波函数塌缩),我们在某个位置将得到一个电子的概率会是多少。和牛顿定律和广义相对论一样,薛定谔方程也是时间对称的,波函数随时间的演化也没有方向性,当我们用-t取代t代入薛定谔方程,薛定谔方程保持不变。因此在量子理论中,微观粒子的运动和演化也没有时间方向,我们只能凭借经验限定,对单个事件而言,波函数塌缩是不可逆过程,已经塌缩的波函数不可能再复原成原来的波函数。

从某种意义上来说,这些理论都是对上帝的礼赞,因为他们客观上都承认了时间的反演,契合了造物者的匠心。但是游离在这些理论之外也有桀骜不驯的特例,比如:热力学第二定律。热力学适应于人类社会所有领域——从物理学、化学、生物学到经济学、社会学以及人的思维——活动的全过程,每一个事物都可以是一个热力学系统。热力学第一定律是能量不灭定律,其核心是宇宙中能量是保持不变的,能量不能够创造也不会消灭,但是能够从一种形式转换为另一种形式。热力学第二定律即熵增加原理,主要表明自然界中存在着一个熵,该量在所有自然过程中总是朝着增加的方向变化,这预示着所有物理过程都是不可逆的。自然界的每一过程,无论是简单还是复杂,其发展都是按照第一定律和第二定律:能量守恒定律和熵定律进行的。第一定律说明自然界存在一个称为“能量”的量,它保持恒定不变。第二定律说明自然界存在一个称为“熵”的量,它只有增量[《系统科学发展概论》]。克劳修斯用简明简明而又深刻的语言总结了两条一直并将继续控制我们宇宙的所有事物的自然定律,那就是:宇宙间能量保持恒定不变,宇宙间熵总是努力趋于极大值[《热之唯动说》]。我们看到,科学为我们提供了两个相互矛盾的自然观,即以动力学定律为基础的时间可逆观点和以熵为基础的演化观点。我们不能不问:世界是由微观粒子组成的,而微观粒子的运动又是时间可逆的,为什么由微观粒子组成的宏观物体的运动和变化却都是时间不可逆过程呢?热力学第二定律到底是从哪里来的呢?过了这么多年,这个问题在今天依然没有令人满意的答案。

4.求知的欲望与哲学或者宗教

当科学受到人类心智的局限而难以突破时,我们求知的欲望就要诉诸于哲学甚至是宗教。寻求“万物真理”是人类数千年的梦想,人们总希望用一些简单的概念和统一的规律来概括宇宙中的一切现象。毕达哥拉斯学派试图用“数”,老子用“道”,黑格尔用“绝对精神”等来解释宇宙中存在的一切,这都是人类寻求真理的初步尝试。限于科学发展水平的限制,这些尝试都只能是纯粹思辨的、形而上学的空想,它们对人类的认知上有很大的启迪意义,但很难成为真正的“万物真理”。

当然,“万物真理”的想法本身还是一个问题,目前仍在激烈争论中。相当部分的科学家和哲学家认为,大自然没有所谓的终极理论,每个原理都能通过普适性更高的原理得到解释,不可能有不需要更深解释的解释。这多少有点陷入不可知论的困境,多少有点难以令人接受,大自然应该有一个最终的谜底。既然我们认为科学规律通行全宇宙不变,自然法则统摄世间万物不移,任何意外的、自相矛盾的事实是不可能存在的,那么就必然存在一套最终的刚性的规则。还有一种可能,大自然存在终极的原理,但人类的心智将不可能发现它。我认为,由于人类知觉系统的局限性,我们要完全理解终极理论的确是有困难的。但我们构建一个数学模型,这并非是不可能的。如同我们无法理解宇宙有开端,时间有肇始,但我们可以相信大自然确实就是这样的[《哲学与科学反思录》]。

那么宇宙中是否存在永恒的万物真理?这正如要回答最初的问题:我的晚餐到底是不是已被确定,而我的造作只是自欺欺人?我个人更倾向于是,但是我也不相信人类能够最终感知到它,甚至于宇宙间万物都无法感知它。就像是无穷,你只能无限的逼近它,但是你不能说谁就是无穷!每一次科学或是哲学的突破只是逼近真理的一次努力,它们会给当下人类认识和生活带来翻天覆地的变化,同时也会被下一次的突破证明自己只是适用于一个逼仄环境下的特例。

(责任编辑:admin)


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