科学的尽头真是神学吗(中)
2020-07-31 18:15:50
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——佛道老子等能和量子力学统一起来吗?

 文 | 陈思进

   我的《科学的尽头真是神学吗(上)》一文是冲着传闻中爱因斯坦说了“科学的尽头是神学”而来的,而我在上文中已经判断了,爱因斯坦是不太可能说这句话的。

    1949年,爱因斯坦在“The World As see It”(《我的世界观》)一文中,解释了他对宗教信仰和宇宙的看法:“我无法想象一个会对自己的创造物加以赏罚的上帝,也无法想象它会有像在我们自己身上所体验到的那样一种意志。”这更明确表明了,爱因斯坦从不相信上帝,甚至认为所谓的上帝只不过是一场“谎言”而已,他更愿意用科学揭示整个世界的结构和人类的发展。

科学的尽头真是神学吗(中)

    自相对论问世之后,许多哲学家都喜欢谈论相对论。但有些物理学家则经常对谈论相对论的哲学家报以嘲讽的态度。比如,有一套名为《费曼物理学讲义》的物理学教材,是有史以来最有趣的物理学家理查德·费曼,在加州理工学院给本科生讲课的记录。费曼在这个讲义里专门设置了一个小节:“相对论与哲学家”。

    费曼提到,一些哲学家听到“相对论”这个词儿,还没仔细研究,便觉得这是明摆着的事儿——万事万物本来就不是绝对的嘛,不跳出自己的坐标系,你当然不知道自己是运动的,还是静止的!好像物理学家折腾了半天,结果还不是我们哲学家等候多时了嘛?

    事实真是那样的吗?

    费曼认为,如果相对论真那么“平凡”,那哲学家坐在家里喝着茶,不就能想出来了吗?其实,自牛顿以后,物理学就已经和哲学分道扬镳了。物理学家已然不单依靠坐在家里冥思苦想,更得靠数学、实验和观测等来检验其假说的正确与否。

    不过和相对论相比,近年来,认为量子力学更能佐证“科学的尽头是神学”、甚至能和佛道老子等统一起来的文章,更是经常刷屏网络。

    之前,我在量子力学科普的专栏文章中提到,量子力学使得人类明白,我们所在的这个宇宙的底层逻辑,已然能精确推演日常世界中几乎所有的自然现象,并成为几乎所有现代科学技术的基础。比如,人类终于明白了原子到底是怎么回事儿;人类已揭开原子核的秘密,能够精确地测量,甚至能一个一个操纵单个原子,并制造出原子弹和核电站;人类甚至能解释远在天边的白矮星是怎么回事儿。

    再比如,我们已经深入理解了固体物理学,发明了半导体和计算机芯片……甚至可以这样说,如果没有量子力学的应用,手机、电脑和互联网都将不复存在,我这会儿也不可能敲打键盘写文章。

    总之,量子力学给人类带来的回报,早已远远超出所有人的想象。

    而随着量子力学的发展,量子力学中的那些概念、词语、术语,如叠加态、量子纠缠、不确定原理……开始广泛传扬,可近年这些fancy的词语,却常被各行各业拿来点缀,动辄“量子”、甚至成了神学的“稻草”,有的宗教人士甚至试图用量子理论来背书神学,比如有人说我们都是从35亿年前的一个受精卵“量子纠缠”而来的,还有什么“不可思议的量子意识”。

    而“薛定谔的猫”,是那些文章中最爱引用的量子力学的“梗”,虽然我在之前的文章中曾介绍过,但还是有必要再来谈谈“这只猫”:

    当年,薛定谔设想,把一只猫和一个量子装置关在盒子里。这个装置里有一个放射性原子和一个毒药瓶。如果原子发生衰变,就会把毒药瓶打破,把猫毒死。但如果它不衰变,毒药瓶就不会破,猫也就能继续活着。那么猫到底是死是活呢?很抱歉,盒子里的情况究竟如何,你必须打开盒子以后才能知道。

    根据量子力学的理论,在未进行观察时,这个原子核处于已衰变和未衰变的叠加态,如果把叠加态的概念用于猫,那只可怜的猫就应该相应地处于“死”和“活”的叠加态。非死非活,又死又活,状态不确定,直到有人打开盒子观测它。

    假设将一万个这样的盒子全部打开,我们就会看到大概有五千只猫活着,另外五千只猫死了。也就是说,“死”和“活”的概率各占50%,这个概率分布是物理学家的共识。但是,在盒子打开之前,猫到底是什么情况呢?打开那一刹那到底发生了什么呢?物理界出现了很多不同的解释,至少有三种最常见的解释。

    迄今,主流学界最倾向于哥本哈根解释,除了它主要围绕薛定谔方程展开(只要抓住了方程,就算对方程的理解是错的,也不耽误人类利用方程做事儿,影响也不会太严重),还有一个最大的优点,就是它引入的主观假设比较少,不像有的解释要修改薛定谔方程,甚至还要引入平行宇宙的概念。

    我个人也倾向于哥本哈根解释,当然时代发展了,新的实验对哥本哈根解释也做了一些升级。其实,所谓的“薛定谔的猫”,只是一个不可能实现的思想实验。

    在下一篇文章里,我将从“量子”到底是什么切入,争取释疑对量子叠加态所带来的各种“神奇”的说法,尽量谈清楚“佛道老子等,能和量子力学统一起来吗”这个问题。

2020年07月21日写于多伦多

 

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