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不确定性原理(四):双缝实验的神迹般的本质

2024-04-18 07:14| 来源: 网络整理| 查看: 265

1.1

双缝实验不仅揭示了不确定性原理的本质,也揭示了这个世界的本质,更重要的是,它向我们展示出了真实世界的神奇,这种神奇性足以超越我们最极限的想象力。

在我看来,人类所经验到的事情中,没有哪一个事件或现象能够和双缝实验相提并论------理解双缝实验,远远不止是一个物理学课题,更是一个哲学课题,甚至还是一个神学课题,它包含的神奇性在于以下的这个陈述:

物质粒子从一个点到达另一个点,会“同时”经历所有的路径。

1.2

我们每个人在高中物理学都学习过双缝实验,但那种学习是非常肤浅的,物理学所秉持的严谨性,不允许对它做出更多的深刻性的阐述。

任意百度一下,都可以看到关于双缝实验的图文并茂的阐述,这里,我只是简单的重复一下:

对于一个粒子,在它运动的路径前面,设置一个隔板,在这个隔板上打开两个相距很近的缝隙,该粒子穿过这个隔板后会到达隔板后面的显示屏上并留下痕迹---------物理学家惊讶的发现:这个留下的痕迹不是一个又一个的散乱分布的点,而是干涉性的条纹-----你不必细究干涉条纹是什么,你只需要知道,这个干涉条纹恰好可以用该粒子“同时”穿过两个缝隙来解释。

更进一步的实验实在太多了,例如开出更多的缝隙,然后就会有更复杂的干涉条纹,并且表明,它可以用该粒子“同时”穿过所有的缝隙来解释。

1.3

这个实验有很多更为复杂的设计,例如延迟选择------但这些后续的实验丝毫不改变这个最简单的双缝实验的本质,这个本质描述起来是如此的简单:

当你在粒子穿过隔板不进行观察时,粒子就表现为“似乎同时穿过了两个缝隙”;当你在粒子穿过隔板时进行观察,粒子就“确定的表现为只穿过一个缝隙”。

上面的表述,我认为是准确的-----你可以看到其中核心的争议点,即粒子“是否真的同时穿过两个缝隙”是存在争议的,因为,我们只是为了解释粒子在显示屏上的痕迹而做出了这样的推导-----或者说,如果粒子在屏幕上留下了这样的痕迹,那么,对这些痕迹的最好的描述就是粒子同时穿过了两个缝隙。

粒子在“同时”穿过两个缝隙后----在理论上就形成了“两个”粒子,这两个粒子相互干涉,形成了干涉条纹-----它的神奇之处在于:为什么明明只有一个粒子,为何变成了两个粒子?

同样神奇的是,我们可以用两个粒子来完美的解释干涉条纹,但是,我们永远观察不到两个粒子----无论我们作何努力,我们永远只能观察到一个粒子。

记住,这里只有两个缝隙,所以该粒子“变”成了两个粒子,如果有无数个缝隙,那么,就会“变成”无数个粒子。

它带来的一个巨大冲击时:我们的质量守恒律如何成立呢?

2.1

事实上,这个实验所揭示的深刻性也超过了量子物理本身--------我们的思维里有这样的认定:如果一个动物长的像一只鸡,走路也像一只鸡,吃东西也像一只鸡,叫起来也像一只鸡,那么,它就会是一只鸡。

在哲学上存在一个始终悬而未决的问题,即事物的同一性问题-----它在最极端的情况下可以表述为:你如何认定一个猩猩就是一只猩猩-----进一步说,你如何认定一个各方面都像人的“动物”就一定是一个人呢?

这个问题显然不是你想象的那么简单----但,在这一章我不想讨论这个问题,我只是说,在物理学上有一个依赖于“奥克姆剃刀”的原则:对一类现象的解释,如果存在一个最简单的解释模式-----那么,我们就采纳这个解释。

在广义相对论的建立中,依赖于一个等效原理,即加速度场和引力场是完全等效的------我们不知道它们为何等效,但爱因斯坦发现它们在很多方面都等效,所以就认定它们在所有方面都等效-----以至于,在加速场中光线会弯曲,所以,爱因斯坦推定在引力场中光线也会弯曲-------由此引发了爱因斯坦关于时空几何的天才构建-------这里的重点根本不是时空本身是否是实在的,即这个时空的几何体是否存在,重点是,如果我们假设这个四维的时空实体存在,我们就能用几何学的方法描述所有的宏观物理事件-------事实上,这样的几何学方法被无数次的证明能很好地描述物理事件-----所以,我们就认定,时空的四维实体是存在的----尽管,我们甚至都不知道“时空”到底是什么,也从没观察到过时空的实体性。

2.2

我是说,请注意我下面的表述:除了数学公式外,在解释这些公式的物理学原理上,没有一个是我们能观察到的------由于基于数学的计算结果完全符合我们的观察,那么,我们就只好接受或暂时接受其背后的物理学设定。

例如,牛顿的引力公式有有效的,被我们的很多观察所验证,那么,牛顿假设的“万有引力”,我们就认为是存在的-------即,我们并不知道物体之间是否真的存在那个力,但物体所表现出来的运动轨迹和状态符合这个假设,那么,我们就认为这个力是存在的------事实上,爱因斯坦的广义相对论并不需要这个力的存在,他完全用“时空的几何体”来描述物体的运动------同样的,我们并不确定“引力”本身是否存在,也不确定“时空几何体”是否存在,但两个思想所给出的数学描述,都能准确的预测事物的运动轨迹----所以,到现在为止,物理学家对两个思想都给与采纳的态度-----这其实有点奇怪,但没关系,我们以后会慢慢解释。

更为本质的说,物理学家对这个世界的描述依赖于四种力的设定,但我们从来无法观察到这些力-----我们所看到的都是物体的运动状态和变化,然后我们假设背后的力的存在-----我会在专门章节阐述这一点:所谓的“相互作用”是完全不可设想的。

同样的,物理学家对这个世界描述依赖于标准模型下的基本粒子的假设--------但我们从来没有直接观察到过这些粒子-----如同我们从来没有观察到过“杯子”-----我们只是在我们感官系统和物自体的相互作用的假设中,完成了对基本粒子的建模-----即,我们假设了它们的存在。

你会发现,这里存在一个根本性的矛盾:我们对力的建模依赖于物质的运动变化,而我们对物质的建模又依赖于力的相互作用-----我甚至不知道,有多少物理学家严肃的对待过这个尴尬,这个尴尬犹如先有蛋还是先有鸡的问题------我的意思是,我们根本不知道我们建立的关于这个世界的物质粒子和力粒子到底依赖于什么基础---------这个问题,我们先保留着,因为它会成为我们质疑物理学思想从而建立形而上学思想的核心密钥。

2.3

这一章,我是从物理学的角度和深度去理解不确定性原理------之所以用那么多的文字去解释物理学的某些完全是假定的原则------这些原则被我们视为自明的,甚至视为“客观”的-------在于,你只有知道了物理学理论的建立,你才能更好的理解不确定性原理。

因为,在很多的科普读物中,介绍双缝实验时最喜欢犯的错误就是:微观粒子“同时”穿过了两个缝隙,而体现为波动性-------但真正的事实是:我们永远观察不到“粒子波”,也永远观察不到粒子“同时穿过两个缝隙”-----事实上,无论是几个缝隙,当粒子数量足够少时,它们在屏幕上留下的点完全是随机的------你根本不知道,哪个具体的粒子的被干涉了------我的意思是这样的-------请逐字的阅读我下面的阐述,虽然我不是物理学科班,但我相信大部分的科普作品的阐述,不会有我下面的文字那么准确:

我们不仅从来没有观察到过“粒子波”,我们也永远无法观察到单个粒子或数量足够少的粒子的“干涉条纹”------这才是真正的关键-----当你说粒子“同时”穿过了两个缝隙时,你必须给出足够准确的预测,来预测这单个粒子在穿过两个缝隙后自我的相互干涉时所留下的点------我们做不到这一点------对于单个粒子,我们看到的只是一个具有足够随机性的点,这个点的位置,远远不能证明这个粒子被自我干涉了。

所以,请记住这一点,当我们说微观粒子具有波动性时,只是一种建模,类似于时空实体或万有引力------我们无法直接观察到“波”---------我们只是用粒子的“波动性”来解释我们通过双缝实验而得到的观察结果。

但几乎所有的物理学家都接受粒子的波动性-------这就是为什么我前面用那么多文字来阐述物理学的基本原则的原因------仅仅是因为,薛定谔方程(该方程描述的就是粒子作为波的运动和变化)在使用过程中,到目前为止都是准确和有效的------但是,我必须要反复强调的是:无论它多么有效,它只是作为一种数学工具的有效,但丝毫没有证明物理学事实是如何的。

其实,正如你知道的,如果你有一定的哲学基础的话,你就会明白:物理学事实要么是我们的主观世界的“像”,要么是永远不可知的-----这一般被称为“主客观矛盾”。

3.1:客观续存性

在我对双缝实验的啰里啰嗦的阐述中,只是想说这一点,我们接受微观粒子既是一种波也是一种粒子,仅仅是,我们所观察到的现象中,有的现象需要它是一个粒子,有的现象需要它是一个波------但我们从来没观察到波动性----至于是否观察到粒子性,则取决于我们对“粒子”的定义和理解------它涉及到这样的固有观念:你认定你面前的杯子从上一秒到了下一秒,从昨天到了今天,这个杯子还是那个杯子------我们称这个为粒子性-----它是一种宏观世界的观念------我的意思是,我们对于粒子的波动性所感到的震惊,仅仅是我们一直所拥有的宏观世界的观念。

语言只是思维的模拟,思维只是真实世界的模拟----------当我们用“粒子性”来描述事物的运动和变化时,其本质实际上是“续存性”-------即一个粒子从上一刻延续到了这一刻-----即事物从一个时空运动到了另一个时空------这个观念是如此的顽固,以至于,我们丝毫没有勇气去质疑它。

3.2

客观续存性是一个如此牢不可破的观念,以至于我们从来没有人勇敢的面对和质疑它,客观续存性是说:一个物体从时空中的一个点“移动”到了另一个点,例如,你从昨天到了今天,或者,地球从昨天到了今天--------在这个过程中,你丝毫不会怀疑,今天的你就是昨天的你------这里不是说你的身体有了什么变化,而是说,构成今天的你的身体的全部粒子是否就一定昨天的那些粒子------进一步说,对于任何一个事物,我们认为在任何是时候这个事物还是原来的那个事物---------这被称为“客观续存性”。

记住,我这里讨论的客观续存性不是哲学上的“同一性问题”-------同一性的哲学思考也不否认事物的延续性,而只是质问:一个事物何以称为自己-----例如,对于你自己,你保留哪些性质就让你还是你自己--------不要轻易回答这个问题,到目前为止,没有一个大家都愿意接受的标准----------不是因为记忆,也不是因为你的身体,更不是因为你的身份-------至于是什么让你成为你,这大概是同一性问题中最难的问题之一-----------也最好不要轻易去认定这个问题毫无意义,它的意义在于:为什么我们连自己都无法认定呢?

3.3

我阅读了很多的哲学和宗教方面的书籍,几乎没有人对客观续存性有过严格的质疑,它几乎是我们赖以存在的唯一依据------如果否定了这一点,那将意味着,对于我们每个人,每个瞬间的“我”都是全新的我,而不是之前的“我”----我们似乎无法接受一点------哲学思考的价值就在于:或许明白一些真理对我们毫无帮助,但是谁也不能保证这些真理在未来也对我们毫无帮助。

唯有佛教严格的质疑客观续存性-----------在佛教思想里,每个人在每个瞬间都是全新的-------佛教思想称之为“无常”,当然,佛教走的更远,它不仅认为不存在续存性,还认为一切都是空的----在这里我暂时不想讨论佛教思想,我只是说:以双缝实验为代表的量子现象之所以让我们无法解释,仅仅在于,我们无法克服我们心中最为牢不可破的客观续存性。

3.4

对于客观续存性,最为理性的认识是,你首先必须知道它只是一个观念,它和我们认为“人应该善良”或者“人应该孝顺父母”是完全平等的,仅仅它更为顽固一样--------你不能这么去反驳:我们看到的事物都是续存的------问题在于,你为什么不能认为,你买了辆宝马,你今天看到的宝马仅仅是和昨天的宝马足够的像呢?

作为一个观念无论是多么的牢固和自明,它仍旧只是一个假设------我们在发展心理学上,判定一个小孩子的意识的发育程度的一个标志就是,他是否能意识到“事物的续存性”----例如,你把一个玩具藏起来再亮出来,他是否意识那只是同一个玩具-----如果他没有那么惊讶的话-----但事实上,很多小孩子在足够小的时候,都会表现的如此的惊讶-------我的意思是,小孩子并非天生具有“续存性”的观念。

关于续存性的思考,我会在后面用一大章的内容来阐述--------续存性,是物理学得以成立的最必需的基础-------现在我暂时不质疑它,因为对它的质疑会动摇我们几乎全部的观念-----例如,自我意识------但请你一定要知道:佛教的智慧里,所包含的核心就是对续存性的否定-------即万事万物,包括人自身也包括人的意识,都处于每个瞬间的消失和产生中-------现在,你只需要知道这一点,续存性只是一个设定即可,这个设定被如此完美和牢固的认定为自明的,但小孩子却并不拥有这个观念。

3.5

为了更好的理解不确定性原理,你需要理解续存性,为了对续存性有一个更为整体的认识,你必须知道康德的先验范畴论------他认为一些观念是我们天生就具有的,例如时空观念、因果观念等------现在的问题是,我们会质疑时空的实在性,也会质疑因果性的存在,尽管这些观念作为先验的天赋观念存在于我们的思维中--------康德没有把续存性设定为天赋观念,但我们也从来不质疑续存性-------你一定要知道这里的奥义:续存性被我们认为是如此的自明,以至于我们不把它视为一种观念------例如,我们不会把“思考中的自我意识是存在的”作为一个观念一样。

但在我看来,恰恰是续存性的顽固和牢不可破-----它的自明性远远的超过了我们的一切认知,我的意思是,它几乎被认为最显然、最必然和最自明的事情,以至于被不认为是一种观念------但是,小孩子不这么认为------这才是我们对量子现象困惑不已的真正原因。

4.1

关于续存性,我暂时不会展开叙述-------但我认为,当我们说“粒子性”或“定域性”或“封闭性”的时候,其实就源自续存性-------对于爱因斯坦、薛定谔、波姆等很多大物理学家而言,“非定域性”是不可设想的-------所谓“定域性”就是指,事物只能从一个位置移动到另一个位置,而且,移动的速度不能超过光速。

续存性的固有观念,让我们微观粒子是从A移动到了B,那么,这个粒子如何在移动中实现分身呢,即“同时”穿过两个缝隙,并且自己和自己发生了干涉--------这还涉及到了另一个物理学的更为牢不可破的观念“封闭性”-----物理世界是完全封闭的,即能量和质量是守恒的----那么,一个粒子和自己发生相互干涉,是不是意味着在这个过程中出现了“两个同样的粒子”----物理学家从来不愿意承认这一点-------问题恰恰在于,如果不是两个粒子,那么,我们就不能用干涉来解释-------即或是最勇敢的科普作品,对这个问题的解释依旧是模糊的。

4.2

回到双缝实验上来。

物理学家是极其狡猾的-----在他们看来,似乎粒子如果单单拥有波动性,是可以设想和可以理解的--------但我认为,即或排斥掉粒子的粒子性,而只保留波动性,那么将是更加的不可设想------这意味着,一个粒子会变身为无数个粒子-----尽管,这个无数个粒子会因为你的观察而坍塌为一个粒子-----这如同声波,你在生源的很多个位置都能听到这个声音,而不是局限于一个方向-------那么,这意味着,你可以观察到粒子“同时”穿过两个缝隙------我不敢设想,如果我们真的观察到粒子“同时”穿过两个缝隙,我们还能如何面对这个世界。

你也许不懂我的意思------它意味着,只要你足够的耐心,你可以观察到你的女朋友既在家里做饭又在公司上班----------我想,这不仅是整个物理世界的崩塌,也是我们整个意识世界的崩塌----它意味着,所有的可能性都是现实的-----我是说,你将无法设想这个世界。

4.3

是不是意味着,微观粒子只具有“粒子性”而不具有“波动性(不确定性)”就是可设想的呢--------这需要你极其细微的去设想-----别的不用说,首先这将是一个完全确定化的世界,即一个高度决定论的世界----------在宇宙大爆炸的瞬间,这个宇宙的全部历史都是定格的-----我是说,你认为这是可以设想的吗?

我承认,很多伟大的哲学家和科学家------他们中大部分都是我最崇拜的-----是相信决定论的-----例如斯宾诺莎、莱布尼茨、爱因斯坦,当然也包括牛顿---------决定论的世界是可设想的,而且是无法简单否定的----因为无论你说什么或做什么,我总是可以简单的坚持,这是被提前决定的-----我只是说,决定论的世界和我们大部分人的直觉并不吻合----当然,我会在后面详细论述决定论和自由意志论。

无论如何,现代物理学所给出的图景是让人放心的,即这个世界只有在被观察的瞬间才是“决定的”-----双缝实验所给出的最大奥义在于:对于一个粒子而言,它自己也不知道它下一个瞬间的状态是什么-------你必须在此理解不确定性原理的核心物理意义:即或我们精确的知道了这个粒子的初始状态,以及它在运动中所受到的所有的作用力,这个粒子下一刻的状态仍然不是确定的-------我再说的简单的一点:即或我们知道这个宇宙的全部信息,也知道了关于这个粒子的全部信息,我们也无法预测这个粒子下一刻的状态--------还不止于,不仅是我们无法预测,而是,这个粒子自身也不知道自己下一刻状态----这里的意思是,它不是外在不可预测的问题,而是内在不可预测-----即粒子自己也不知道自己下一个的状态(速度、能量、质量或位置)。

4.4

我们还有一个误解--------海森堡测不准定理告诉我们,我们无法同时准确的知道物体的“速度”和“位置”--------这个误解是,我们似乎能精确的知道其中一个,例如速度或位置--------不确定性原理的本质描述不是这样的,它是说,物理对象的任何一个值,我们都无法精确的知道--------任何一个值,包括了它的速度、位置、质量、能量、自旋、电荷等等一切量---------所谓的共轭变量,例如速度和位置,仅仅是存在这样的关系:一个变量的测量值越精确,另一个变量的测量值就越不精确------但这丝毫不是说,我们可以就某个单一的量可以取得它的真实值-------但似乎的情况是,我们可以取得它的任意精确性的值。

要理解这一点并不难------如果我们可以测的速度的真实值(即不确定性为零),那么,它的位置的不确定性将达到无限大---------这意味着,这个粒子“同时”存在于宇宙的任何一个位置-----显然,这是不可设想的,所以,我们无法取得速度的绝对真实值-----这还不够,从理论上讲,我们的任何测量都会干扰到它,从而失去真实值--------同样的,质量或能量都和它的速度有关系,速度无法精确确定,质量和能量也就无法精确确定-------电荷同样的,电磁场的强度和它的速度也有关系-----------自旋方向也是这样。

4.5

我们都知道双缝实验并不意味着粒子“同时”穿过了两个缝隙-----而是这样的事实,如果你给出的缝隙不断增加,我们会得到越加复杂的干涉图像-------这些图像完全支持粒子“同时”穿过了所有的缝隙---------更准确的说法是:足够多的粒子“同时”穿过了所有的缝隙。

自然而然的想法就是,粒子从A移动到B,是“同时”经历了所有的路径------如何理解“所有的路径”---------物理学家对此很难严格描述,其实,可以较为直接和简单的理解为:你所能想到的所有路径-----例如,你可以设想该粒子从A,经过了银河系边缘,再到达B------其实,我之所以不愿意把不确定性原理放的太前面,是因为要把它的深刻性阐述清楚,我们需要很多的装备(知识)-------在这里,你或许会问,如果一个粒子绕这么一大圈,那么是不是该用很长的时间呢----------这是对的,但你要记住,当我们说粒子从银河系绕一圈时,那仅仅是它无限个路径中的一条-------你要观察到这个路径实在不容易-----我们前面说过,你可以就某个特定路径来观察,从而让该粒子从所有的路径中解放出来而变成只有一个路径-------假设你有这个观察的方法,那么,你需要很长的时间来等待-------这是有趣的:我们不知道,这么长的等待时间,是因为粒子运动这么长的路径所需要的时间,还是仅仅因为概率足够低而需要等待这么长时间。

你不要停留在粒子的运动路径上,而应该专注于这一点:例如光子从太阳到地球需要五分钟------我的意思是这样的,我们有两个方法来解释这个事件,一个方法是:

光子按照光速运动,根据路程除以速度,我们需要五分钟。

另一个解释方法是:光子从太阳到地球的概率要远低于光子从太阳到金星----所以,我们需要在地球等待更长的时间才能等到光子。

当然,我非常的确信,没有哪个物理学家愿意采用第二种解释,甚至说,没有哪个物理学家思考过第二种解释。

但没关系,我们终究会找到最后的真理。

4.6

我的意思是,我们可以等效的采用两种理解模式:一种是认为光子从太阳移动到了地球(续存性的思想),另一种是,我们在地球上等待了足够的时间,然后发现了该光子--------太阳发出来的光子消失于时空中,地球上发现的光子也同样来自时空中------我们无法保证这两个光子是同一个光子-------这是“非续存性”的思想。

“非续存性”的思想,看上去太过匪夷所思,我非常确定,没有哪个物理学家或哲学家做出过这样的阐述,我丝毫不是为了标新立异,等效原理保证了这两种解释都将是有效的,而且,这将是唯一的系统和合理的解释量子现象的基础----我会在后文逐一的用“非续存性思想”来解释全部的量子现象。

但是,在这里,我只是先简单的提及,事实上,如果是基于“续存性”的思想,我们永远无法很好的自洽的解释量子现象-------这一点,物理学家也承认,所以他们坚持“不解释”--------到目前为止,对量子现象的解释的版本有十几种,但没有一种是让人满意的。

4.7

、 当我们谈到“粒子在运动中经历了所有的可能路径”-------后来费曼建立了一个数学模型来描述它,即费曼路径求和--------这是双缝实验的必然延伸,但它远不是不确定性原理的全部,它只是不确定性原理的一个简单延伸而已------即或到今天,物理学家仍然没有全部勾勒出不确定性原理的全部图景。

不确定性原理是说,在物理对象没被观察之前,其包含的所有态都处于“不确定性”之中---------我们从来观察不到粒子在实际运动中多余一条路径,我们只是根据最后的观察结果,推测出粒子经历了所有的路径---------还有一个严酷的事实:我们永远不能观察到运动,我们只能根据系列化的状态来推断运动的存在-------其实,这个简单的观点要阐述清楚仍然需要很多的文字-----巴门尼德的徒弟,芝诺阐述过这个思想------在物理学上,你只需要知道这一点:运动是无法定义的,我们只是得到一幅幅的“静止”的画面-----如同连环画一般-----这些画面的内容完全支持物体的运动-----仅仅是这样的。

你看到一辆车在运动,仅仅是这个车每隔一个非常短的时间就向你的眼睛反射来光子,大脑自动的把这些静态的画面串在了一起----对了,和看电影的道理是一样的------我不能在每个问题上都做太多的阐述,即或你不够理解,你也先接受下来,我会在后文补上这些阐述。

我的意思是,我们不仅无法观察到粒子多于一条的路径,我们甚至也不能观察到任何一条路径--------我们只是在观察中(例如在一个缝隙前进行观察),通过假设的“续存性”和“惯性”而默认了这个路径-------你在一个缝隙前观察到了这个粒子,你就认为这个粒子穿过了这个缝隙;同样的,你看到一辆车的“持续”运动,仅仅是,你两次接受到的车的信息的时间间隔非常的短,你只是默认了在这个时间间隔里,车还是在时空中运动而已。

回到时空问题上-----物理学家认为时空不是连续的,即存在普朗克尺度上的时间间隔和空间间隔------这意味着,你所看到的汽车的运动,其实是在时空中“跳跃”----从一个时空点跳跃到下一个时空点------从每一个时空点来说,它是静止的----这完全和电影的道理是一样的,只是一帧一帧的静止画面---------要在这阐述清楚也非常困难------总之,目前主流的时空理论并不支持时空的连续性。

4.8

事物的运动是被假设的,事物的运动路径也是被假设的----那么,事物拥有无数个运动路径也只是一个假设而已------费曼从来不认为自己的理论就是物理事实本身,他只是说,费曼路径求和是一个很好的数学工具-------即粒子从A到B的所有路径乘以每条路径的概率,然后加在一起,就成为了它到达B的概率--------我要说的是,真正的本质只有一个,即物理对象所拥有的“不确定性”。

你可以这么理解,粒子在任何一个瞬间的速度和位置并不确定-----那么,它在下一个瞬间的速度和位置也不确定----------你现在充分的把时空尺度缩小,例如这个粒子的普朗克尺度内------这等于是说,在极其微观的层面,这个粒子像一团云,完全的占据了这个尺度的时空-----我们也用电子云来描述电子,道理是一样的-------­现在,你可以说这个粒子拥有所有的速度的可能性,也在往所有方向运动的可能性,更拥有所有的位置的可能性----我是说,它在很微观的层面就像一个粒子云,那么,你这么描述是可以的-------我们用“速度、位置、方向”等概念或变量来描述它的时候,我们就不得不说“所有的可能性”--------真正的关键出现在这里:“可能性”三个字可以拿掉吗?

到了这里,虽然不是不确定性原理的最核心的思想,但却到了它在物理学上的最核心的部分--------在足够小的尺度上,你在这个尺度内的任何一个位置观察到这个粒子的概率都几乎一样大,而且都几乎无限的接近于1------当然,我们目前的技术还不允许我们深入到这样的尺度来进行观察----------当然,传统物理学家会认为,由于粒子的运动速度相对于这么小的区域实在太快了,所以,几乎在任何位置都能观察到-------但这不是最合理的解释-----我们可以把解释放在一边,而专注于这一点:它“同时”存在于多个位置-------是否可以解读为它本身的真实性地位存在问题-----我的意思是,我们与其去苦苦追问,一个具有续存性和客观性的粒子,可以存在于任意的位置,不如去思考,它是真实存在的吗-----我暂时不想否定物理学家所必须坚持的“实在论”,我只是,我们是否应该修改我们对“实在”或“真实”的定义,甚至对于“存在”的定义。

5.1

对于粒子的不确定性,物理学界有一个公认的描述的版本:我们在任何一个位置都有一个非零的概率发现这个粒子-------与此同时,物理学界否认了这种描述:一个粒子有一定的概率存在于任意一个位置。

这两个描述有很大的不同,这体现了物理学的严谨,也体现了物理学的迷茫-----这两个描述包含了这样的一个相同的含义:假设A在月球上,B在地球上,A和B都有一定的概率观察到某个粒子-----所有的问题集中在这一点上:在这个粒子被观察到之前,它存在于哪里?----为了让这个问题显得更为尖锐,我们这么说,A和B决定“同时”进行观察,并且假设,这个粒子要么在A被发现,要么在B被发现-----现在,在观察前的一个最短时间里,例如一个普朗克时间里,这个粒子存在于哪里-----这还不是最重要的,最重要的是,粒子并不知道自己该存在于哪里,我的意思是,该粒子无法决定自己在哪里,它必须做好准备:既可以被A发现也可以被B发现,它不能预先的决定被A发现或被B发现--------物理学家无法回答这个问题。

在这个前提下,我们来考量这两个描述:第一种描述只是回避了这样的尴尬,即粒子在被发现之前是什么状态,我们并不知道;第二种描述则存在这个问题,它认为这个粒子在被发现之前存在于两个位置-------即事实上有两个粒子而不是一个----这违背了封闭律,也违背了续存性。

我们几乎只有一个选择,尽管物理学家从不承认这个选择-------该粒子不知道自己该出现在哪里,但是它有能力“瞬间”出现在任何位置--------至于,在被发现之前,粒子在哪个位置或在干什么,该粒子自己也不知道-----我这里用了拟人化的技巧,但不影响其本质------但是,这个理解带来的问题依旧是巨大的,或者说更难接受--------它不仅否定了定域性,更是质疑了物理学家所必须坚持的信念:事物的状态变化来自于它受到的影响,即相互作用力的存在---------一个粒子原本可以出现在任意一个位置,现在,由于在A被发现了,那么,这个粒子必须通知它的其他的全部“分身”,让这些分身立即从宇宙中消失。

5.2

我相信很多人不愿意接受我的阐述,不愿意接受的原因是------他们更愿意像大多数物理学家一样:不确定性到底意味着什么,我们不知道,可以暂时搁置,但是,只要你的解释否定了物理学所必须坚守的原则,我们就否定它----反正,谁也无法观察到。

物理学家即或放弃“定域性”原则,也依旧无法挽救现代物理学范式下的不确定性原理,原因在于:我们必须放弃时空观念,必须放弃封闭性原则,必须放弃因果性原则,必须放弃“相互作用”的原则------我们需要放弃的实在太多了,几乎否定了物理学的全部固有观念,对了,我们似乎还必须放弃“实在论”。

当你说,一个粒子可能在A出现,然后在B发现时,这个粒子瞬间移动到了B-----我们放弃了“定域性原则”-----但这远远不够啊,不够的原因是:如果这个粒子在B被发现,那么,在被发现前的一瞬间,该粒子必须知道自己要出现B,否则它如何从A移动到B呢?

如果在被发现前的一瞬,粒子知道了自己必须处于B,那么,我们就要问,粒子是如何知道的-----因为,在B发现它之前,粒子和B没有任何的联系也没有任何的相互作用,粒子只是在随机性的框架内运动和变化-------既然是随机的,那么,粒子就不知道自己该出现在哪里,否则还叫什么随机性呢?

5.3

现在,你该理解,为什么爱因斯坦至死都不接受粒子的随机性的思想--------因为,这意味着,我们所拥有的物理学的全部的基本观念都必须放弃------它意味着这样一个事实:我们除非承认粒子有意识有意愿-----即,粒子处于随机状态,这种随机性并不必然导致它的位置的随机性,而是导致它的意愿的随机性,它最后终究会决定自己去往哪里----------要理解这一点并不容易,可以举一个例子:一个暴君喜欢随时杀人,而且不问任何原因,那么,上朝的大臣总有一个人要死,但由于暴君杀人不依据任何理由,所以,谁也不知道自己是否会死-------只有自己被杀的时候才知道自己会死-----但是,无论这个暴君杀人是如何的随机,但在最后杀人的瞬间,他必须决定要杀谁-------在他决定之间,所有的大臣都有相同的概率会死------他也只是在最后一瞬间才决定杀谁---------那么,就并不存在这样的情况:所有的大臣都处于死的边缘-----我的意思是,最终是暴君的内部原因决定了谁死,从外部来看,由于暴君并不阐述自己杀人的原因和理由,所以,从外部来看,谁死都是随机的。

这就是爱因斯坦坚持的“隐藏信息”的观念,后来,波姆发展了这个思想,形成了“导航波理论”------其全部的含义是:粒子出现在哪个位置,从外部来看是随机的,从内部来看,粒子根据那些我们不知道的信息,最终选择了出现在哪个位置。

我们知道,隐藏信息理论是大多数物理学家不愿意接受的-------我认为事实是这样的:如果存在隐藏信息,并且注定了我们永远不知道这个隐藏信息是什么------那么,这和认定上帝的存在有什么区别呢-----这里没有丝毫的嘲讽的意味,事实上,我从没否定过上帝理论-----恰如斯宾诺莎的思想:万物都知道自己该怎么做-----这和叫前定和谐论。

5.4

我曾经反复提及过莱布尼茨的“单子论”,它说的是,每一个事物都对应着一个单子,这个单子具有意识-------泛心论的哲学观点来自于这里-------事实上,佛教也支持泛心论。

如果一个粒子“知道”自己该怎么做,而不是由于外部的原因,即它知道最终该出现在哪里-------这个图景是极其神秘和诡异的,我是说根据波姆的“导航波”理论,该粒子会提前知道自己在屏幕上出现在哪个位置,以形成干涉条纹或粒子图形------换句话说,该粒子必须提前知道你是否在进行观察,如果你在进行观察,那么它就给出粒子性的图形,如果你没进行观察,它就给出干涉性的图形-------这是非常诡异的,尽管爱因斯坦和波姆只是把这种的“粒子的意识”认定为“隐藏信息”-------但我认为,两者并无区别,因为我们从来没有发现过“隐藏信息”--------换句话说,对于每个人的思维活动,是否也可以认为是一种“隐藏信息”呢?

6.1

我所见过的对平行宇宙理论阐述最清晰的还是戴维多伊奇的《真实世界的脉络》----我至少看过上十个平行宇宙的理论的版本----------他的阐述依赖于这个事实:如果一个动物走路、长相、叫声都像一只鸡,那么,它就是一只鸡--------如果一个粒子最后的被观察到的事实,在各个方面都支持,一个和它一样的粒子穿过了另一个缝隙,并且和它发生了干涉,那么,我们就只能认为,确实有一个和它一样的粒子穿过了另一个缝隙,并且和它发生了干涉------由于,我们不允许我们的宇宙中出现这样的事情:一个粒子变成了两个粒子-----那么,我们只能说,是平行宇宙的它和发生了干涉。

我会在后面来比较分析所有的版本--------平行宇宙理论(也叫哥本哈根版本)是这样一个理论:它挽救我们的物理学-------但这个挽救的代价是如此的大,大到了我们无法想象的地步:每一个变化都会产生一个新的宇宙-----哪怕只是某个电子的轨迹变化或跃迁-------当然,我们允许这样------我说过,不同版本的比较我会放在后面,但是在这里,我对平行宇宙理论只能报以一声“哦”。

6.2

我没打算否定平行宇宙思想,仅仅是因为,我深信不确定性的世界允许所有可设想的事件发生------“发生”是什么意思,暂且不做定义。

但是我否定的是物理学的那种凌驾一切之上的霸权主义思想-------现在,你对比一下上帝理论和平行宇宙理论----------上帝理论只是说存在一个万能的存在,它创造并主宰一切;而平行宇宙理论却是说,每一个基本粒子的变化都会产生一个完整的宇宙-------那么,哪个理论更为奢侈和疯狂?

这不是最主要的,最主要的是,平行宇宙理论的出现,仅仅是为了让量子现象符合物理学的框架------或者这么说,仅仅是为了捍卫物理学的统治地位--------进一步说,物理学为了自己的霸权地位,以实证的思想否定了上帝的存在,却为了捍卫这个地位,不惜以非实证的思想创造了远远超过上帝思想的疯狂性和可证性的“平行宇宙理论”。

这个理论不惜在任何一个瞬间,基于我们我们不知道的原因和机制,来全新的生成一个完整的宇宙-----------由于是全新生成的宇宙,所以,它并不需要破坏我们所在的单一的宇宙的任何的物理学规则--------它的言下之意是,物理学允许“无中生有”-----岂止是“无中生有”,而是“无中瞬间生成无限个宇宙”----------却不允许某个机制(上帝)来生成一个宇宙。

6.3

我受过较为良好的自然科学的教育------我同样崇拜爱因斯坦、波尔、薛定谔、费曼等,但我丝毫不认为,物理学所取得的成绩可以掩盖它只是建立在表观经验和假设的基础上的事实------当一切假设或统计学规律以“客观性和自明性”被灌输给一代一代的孩子,那么,我们失去的只是人类共同的理性-------我们将无法回到知识的源头来审视我们的知识了----因为我们被反复的告知:经验观察就是全部的事实-----现在,几乎所有的人都认为“万有引力”是客观的,“时空是一个四维的实体”“电子如同杯子一样实在”-------我认为,这会让人失去深刻性的思考能力。

牢骚就发到这里-------我认为,物理学必须让所有人知道,它是建立在假设的基础上,也必须让人知道,它只是我们经验世界的知识-------更要让人知道,它不能解释我们的经验本身。

7.1

我猜想,没有人会认真的看完这篇文章,而且,即或你看完也不知道我要说什么-------我所有的文章都围绕着一个主题------我们不仅是无法看到“波”,我们也无法看到“粒子”,甚至我们不能看到“任何东西”,我们永远只是在谈论我们思维中的图像------这才是唯一的最后的本质。

双缝实验的全部神秘性在于我们固有的续存性的观念------我们之所以对粒子一会儿“同时”穿过两个缝隙一会儿又只穿过一个缝隙感到惊讶,仅仅是,我们坚信:如果最初只有一个粒子,那么,始终就只有一个粒子。

那么,当我们不得不把干涉条纹解释为两个粒子的相互干涉时,我们就完全迷惘了:明明只有一个粒子,为什么“分身”为了两个粒子呢?

7.2

对于不确定性原理的终极描述中----这是物理学界的官方描述:对于这个宇宙的任何一个事物(包括地球和西施),它们的物质波扩散到了整个宇宙-------这个图景是极其震撼的,我非常喜欢这个图景-----------因为它恰恰反映了不确定性原理的真正哲学本质:所有的可能性都是平等的。

粒子不仅可以分身为两个粒子,也可以分身为无数个自己-----或者叫复制--------只有这样,所有的可能性才能在真实性上是平等的----------而双缝实验所带来的最为终极的意义-----没错,这是最终极的意义:“平行宇宙”之间的事物是存在联系的--------这意味着这么一个可能性:你和无数个平行宇宙的你是可以有联系的--------如果这个粒子可以和平行宇宙的它相互干涉,那么,你也可以和无数个平行宇宙的你进行相互干涉。

我在前一篇中说过,我们不必难过,因为你在这个宇宙是一个乞丐,你在另外一个宇宙是帝王------但是我们会关心这两个宇宙的你是否有联系------双缝实验告诉我们-----无论我们如何解释双缝实验,它都告诉我们,平行宇宙的同一事物在特定条件下可以相互取得联系。

无论你如何定义“联系”,如果一个粒子的行为受到平行宇宙的它的影响,那么,就一定有了联系------这才是最让人振奋和震撼的消息。

7.3

双缝实验还有一个启示:它展示了真实世界的存在性------在我们观察到粒子之前,粒子在哪里以及如何存在-------物理学家逃避了这个问题--------显然,该粒子在被观察到之前,可以理解为非实在的,无论它在哪里,以及在做什么,它所做的全部事情就是:为自己在宇宙的任何一个位置被发现做好准备---------我的意思是说:在粒子被观察到之前,它必须保证所有的可能性是平等的,保证所有的可能性都是存在的。

这就是我前面说的“不确定性原理在本质上规定了所有的可能性的平等性”,同时,它告诉我们,我们永远不要忘记柏拉图洞穴外的世界才是我们永恒的归宿:所有的表观感受和表观经验,只是真实世界所有的可能性中的一种,而且,不仅是我们人自己,而是万事万物真正拥有的恰恰是这种存在于真实世界的所有可能性。

7.3

相比于量子世界的神奇,我们的世界是在太平庸了-------我常常在想,与其去思考为什么量子世界那么神奇,不如去思考,为什么我们的世界如此的平庸-------我的意思是:是什么样的机制在神奇的真实世界里形成了我们这个平庸的世界。

7.4

真正的图景是:我们在高度不确定的真实世界里,在所有的可能性中,形成了某种确定性,即进入了某个可能的路径或历史,从而形成了各种观念,这些观念中有一个观念叫做“我”,最后,这些观念禁锢和囚禁了我们,或者说,如果要形成观念就必须被囚禁在某种特定的历史或路径中------恰如,我们只能观察到粒子穿过一个缝隙。

以双缝实验为代表的量子现象,是物理学最为巅峰的发现,它完整的透露了真实世界的秘密---------剩下的全部是:所有的这些秘密都无法和我们的观念相融,那么,如果突破观念的束缚去理解这些秘密,不仅是物理学家的事情,也不仅是哲学家的事情,更是宗教学家甚至神学家的事情。

我不知道领悟了这些真理会得到什么,是否是印度教中的“梵”或佛教中的“涅槃”就恰恰是我们向往的“天堂”---------------因为,包括我自己,还深深的被禁锢在表观的全部的观念之中------例如,必须赚钱养家。



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