我思故我在

        量子力学最著名的一种诠释便是哥本哈根解释,它主要由尼尔斯•玻尔的互补原理、海森堡的不确定性原理和马克斯•玻恩的概率解释的三大观点构成。三者共同构成了量子论“哥本哈根解释”的核心,至今仍然深刻地影响着我们对于整个宇宙的终极认识。

        我们在谈哥本哈根解释之前,不得不提一下唯心主义的形而上学。到这里,大家就疑惑了,我们在讨论量子论这门神秘的科学,为什么要牵扯到“我思故我在”的哲学?其实,量子论的背后本身就有一些非常形而上的东西。比如意识导致波函数坍塌、参与性宇宙模型等等,这些我们后面再聊。

        在战国时期,平原君麾下有一名门客叫公孙龙,其诡辩学代表著作《公孙龙子·坚白论》中提到一个唯心主义的诡辩论点—离坚白。

        在不确定性原理中,一个微观粒子的某些物理量(如位置和动量,或方位角与动量矩,还有时间和能量等),不可能同时具有确定的数值,其中一个量越确定,另一个量的不确定程度就越大。测量一对共轭量的误差(标准差)的乘积必然大于常数h/4π(h是普朗克常数)是海森堡在1927年首先提出的,它反映了微观粒子运动的基本规律。就好比在坚白论中,一块坚硬的白石,用眼看不会看出它是否坚硬,只能看到它是白色的,用手摸不能感觉其白色,只能感觉到其坚硬。我们无法同时详细的得知坚与白两种信息。

      公孙龙此人还提出过“白马非马”的诡辩,不过我们并不论证它,我们问:这匹马到底是什么颜色呢?你当然会说:白色啊。可是,也许你身边有个全色盲,他会争辩说:不对,是灰色!大家指的是同一匹马,它怎么可能又是白色又是灰色呢?你当然要说,那个人在感觉颜色上有缺陷,他说的不是马本来的颜色,可是,谁又知道你看到的就一定是“本来”的颜色呢?假如世上有一半色盲,谁来分辨哪一半说的是“真相”呢?不说色盲,我们戴上一副红色眼镜,这下看出去的马变成了红色。它怎么刚刚是白色,现在是红色呢?哦,因为你改变了观察方式,戴上了眼镜。那么哪一种方式看到的是真实呢?天晓得,庄周做梦变成了蝴蝶还是蝴蝶做梦变成了庄周?你戴上眼镜看到的是真实还是脱下眼镜看到的是真实?

        我们的结论是,讨论哪个是“真实”毫无意义。我们唯一能说的,是在某种观察方式确定的前提下,它呈现出什么样子来。我们可以说,在我们运用肉眼的观察方式下,马呈现出白色。同样我们也可以说,在戴上眼镜的观察方式下,马呈现出红色。色盲也可以声称,在他那种特殊构造的感光方式观察下,马是灰色。至于马“本来”是什么色,完全没有意义。甚至我们可以说,马“本来的颜色”是子虚乌有的。我们大多数人说马是白色,只不过我们大多数人采用了一种类似的观察方式罢了,这并不指向一种终极真理。

        那匹马是白的还是红的,这个结论和我们用什么样的方法去观察它有关系。有些看官可能还不服气:“真相只有一个”,亲眼看见的才是唯一的真实。色盲是视力缺陷,眼镜是外部装备,这些怎么能够说是看到“真实”呢?其实没什么分别,它们不外乎是两种不同的观测方式罢了,我们的论点是,根本不存在所谓的柏拉图式的“真实”。 好吧,现在我视力良好,也不戴任何装置,看到马是白色的。那么,它当真是白色的吗?其实我说这话前,已经隐含了一个前提:“用人类正常的肉眼,在普通光线下看来,马呈现出白色。”再技术化一点,人眼只能感受可见光,波长在400-760纳米左右,这些频段的光混合在一起才形成我们印象中的白色。所以我们论断的前提就是,在400-760纳米的光谱区感受马,它是白色的。许多昆虫,比如蜜蜂,它的复眼所感受的光谱是大大不同的。蜜蜂看不见波长比黄光还长的光,却对紫外线很敏感。在它看来,这匹马大概是一种蓝紫色,甚至它可能绘声绘色地向你描绘一种难以想象的“紫外色”。现在你和蜜蜂吵起来了,你坚持这马是白色的,而蜜蜂一口咬定是蓝紫色。你和蜜蜂谁 对谁错呢?其实都对。那么,马怎么可能又是白色又是紫色呢?其实是你们的观测手段不同罢了。对于蜜蜂来说,它也是“亲眼”见到,人并不比蜜蜂拥有更多的正确性,离“真相”更近一点。话说回来,色盲只是对于某些频段的光有盲点,眼镜只不过加上一个滤镜而已,本质上也是一样的,也没理由说它们看到的就是“虚假”。

        事实上,没有什么“客观真相”。讨论马本质上“到底是什么颜色”,正如我们已经指出过的,是很无聊的行为。每一个关于颜色的论断,都是结合某种观测方式而作出的,如果脱离了观测手段,就根本不存在一个绝对的所谓“本色”。

        所有物质都具有波粒二象性,根据互补原理,一个实验可以展示出物质的粒子行为,或波动行为;但不能同时展示出两种行为。

互补原理


        著名的人脸-花瓶图。把白色当作底色则见到两个相对的人脸;把黑色当作底色则见到白色的花瓶。这幅图“本来”是人脸还是花瓶呢?那要取决于你采用哪一种观察方式,但没有什么绝对的“本来”,没有“绝对客观”的答案。花瓶和人脸在这里是“互补”的,你看到其中的一种,就自动排除了另一种。

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