幾十年前提出的一個名為超決定論的猜想,是對量子力學的幾個特性的回應:量子事件表面上的隨機性;它們表面上對人類觀察或測量的依賴性;以及在一個地方的測量似乎能立即決定在其他地方的測量結果的能力,這種效應被稱為非定域性。
愛因斯坦曾嘲笑非定域性為“幽靈般的超距作用”,他堅持認為量子力學一定是不完整的;一定存在該理論忽略的隱變數。超決定論是物理學家約翰·貝爾提出的一個激進的隱變數理論。他因1964年提出的一個定理而聞名,該定理以他的名字命名,戲劇性地揭示了量子力學的非定域性。
貝爾在1985年BBC的一次採訪中表示,如果你假設“世界是超決定論的,不僅無生命的自然按照幕後的發條裝置執行,而且我們的行為,包括我們相信我們有自由選擇做一個實驗而不是另一個實驗,也完全是預先註定的”,那麼非定域性的難題就會消失。
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在最近的一個影片中,物理學家薩賓娜·霍森費爾德(Sabine Hossenfelder),她的作品令我欽佩,指出超決定論消除了量子力學表面上的隨機性。“在量子力學中,”她解釋說,“我們只能預測測量結果的機率,而不是測量結果本身。結果是不確定的,因此量子力學是不確定的。超決定論使我們迴歸到決定論。”
“我們無法預測量子測量結果的原因,”她解釋說,“是因為我們缺少資訊”,即隱變數。她指出,超決定論消除了測量問題和非定域性以及隨機性。隱變數預先決定了物理學家如何進行實驗;物理學家可能認為他們在一個選項上選擇了另一個選項,但他們並沒有。霍森費爾德稱自由意志是“邏輯上不連貫的胡說八道”。
霍森費爾德預測物理學家可能能夠透過實驗證實超決定論。“在某個時候,”她說,“測量結果實際上會變得比量子力學所說的更可預測,這將會變得顯而易見。實際上,也許有人已經有了資料,他們只是沒有以正確的方式分析它。”霍森費爾德在與物理學家蒂姆·帕爾默合寫的一篇技術論文中更詳細地捍衛了超決定論。
霍森費爾德對決定論的堅持使她與優秀的公司為伍。愛因斯坦也認為,特定的原因必然有特定的、非隨機的結果,並且他懷疑自由意志的存在。他曾經寫道:“如果月球在完成其圍繞地球的永恆軌道時,被賦予了自我意識,它會完全相信它是按照自己的意願行進的。”
儘管如此,我還是對超決定論感到困惑,無論是霍森費爾德還是另一位著名的支持者,諾貝爾獎得主傑拉德·特·胡夫特所闡述的。當我閱讀他們的論點時,我覺得我遺漏了什麼。這些論點似乎是迴圈論證:世界是決定論的,因此量子力學必然是決定論的。超決定論沒有具體說明量子力學的隱變數是什麼;它只是規定它們存在,並且它們規定了發生的一切,包括我決定寫下這些文字和你決定閱讀它們。
霍森費爾德和我在去年夏天的一次對話中爭論過自由意志。我指出,我們都做出了互相交談的選擇;我們的選擇源於“更高層次”的心理因素,例如我們的價值觀和願望,這些因素以物理學為基礎,但不能簡化為物理學。物理學無法解釋選擇,因此也無法解釋自由意志。我是這麼說的。
霍森費爾德嚴厲地告訴我,援引心理原因“並不會使物理定律消失”。“一切都是物理學。你是粒子構成的。” 我覺得我們彼此說不著。對她來說,一個非決定論的世界毫無意義。對我來說,一個沒有選擇的世界毫無意義。
其他物理學家堅持認為,物理學為自由意志提供了充足的空間。喬治·埃利斯主張“向下因果關係”,這意味著物理過程可以導致“湧現”現象,特別是人類的慾望和意圖,反過來又可以對我們的物理自我施加影響。數學家約翰·康威和西蒙·科亨在他們2009年的論文“強自由意志定理”中更進一步。他們提出了一個數學論證,類似於約翰·貝爾關於量子非定域性的定理,即我們有自由意志,因為粒子有自由意志。
在我看來,關於物理學是排除還是允許自由意志的爭論是毫無意義的。這就像在爭論披頭士樂隊是否是有史以來最好的搖滾樂隊時引用量子理論一樣(他們顯然是)。哲學家們談論意識的物理理論與意識本身之間的“解釋鴻溝”。首先,這個鴻溝非常巨大,你可能會稱之為深淵。其次,這個深淵不僅適用於意識,也適用於整個人類事務領域。
物理學追蹤物質和能量的變化,與愛、慾望、恐懼、仇恨、正義、美麗、道德、意義無關。所有這些事物,從物理學的角度來看,都可以被描述為“邏輯上不連貫的胡說八道”,正如霍森費爾德所說的那樣。但它們有後果;它們改變了世界。
作為一個整體的物理學,而不僅僅是量子力學,顯然是不完整的。正如哲學家克里斯蒂安·利斯特最近告訴我的,人類“不僅僅是一堆相互作用的粒子”。我們是“有心理特徵和精神狀態的有意識的能動者”,並且有能力做出選擇。物理學家已經承認了他們學科的侷限性。諾貝爾獎得主菲利普·安德森在他1972年的文章“更多即不同”中認為,隨著現象變得越來越複雜,它們需要新的解釋模式;甚至化學也不能簡化為物理學,更不用說心理學了。
超決定論的發明者貝爾顯然不喜歡它。他似乎將超決定論視為歸謬法命題,這突出了量子力學的怪異之處。他對量子力學的任何解釋都不太熱衷,曾經將它們描述為“像文學小說”。
為什麼關於自由意志和超決定論的辯論很重要?因為思想很重要。在人類歷史上的這個時刻,我們中的許多人已經感到無助,受制於我們無法控制的力量。我們最不需要的就是一種強化我們宿命論的理論。
