2019年4月19日

量子力學的理解

哲學家大衛·阿爾伯特認為，可能有一種“清晰而直接”的方式來思考量子現象

本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點

我將永遠感激大衛·阿爾伯特。在 1990 年代初期，當我努力撰寫一篇名為“量子哲學”的文章時，阿爾伯特，一位專攻量子力學的物理學哲學家，可憐我。他充當我的嚮導，帶領我穿梭於量子詮釋的陰間，闡明哥本哈根詮釋、玻姆導波詮釋和多世界詮釋的相對優點。他也透露了自己的想法，包括一個涉及多重思想的多世界變體，以及關於基於量子計算的人工智慧可能與我們自己的思想有何不同的推測。在哥倫比亞大學的阿爾伯特屬於我在紐約市參加的一個哲學沙龍，他總是提升閒聊的水平。他博學但不迂腐，我的意思是說，他能直擊要害，這是我這個業餘愛好者所欣賞的。要了解我的意思，請檢視他對2012 年對一本流行物理學書籍的評論，這是我一直以來最喜歡的駁斥之一，以及他的新論文“如何教授量子力學”的預印本。最近，由於喬治·穆瑟的《幽靈般的超距作用》、阿尼爾·阿南塔斯瓦米的《一次穿過兩扇門》、菲利普·鮑爾的《超越怪異》和亞當·貝克爾的《什麼是真實？》（阿爾伯特是他的資料來源）等書籍，人們對量子力學的興趣激增。我認為現在是諮詢我的老向導的好時機。——約翰·霍根

霍根：您擁有物理學博士學位，但您成為了一名哲學家。為什麼？您是否認為物理學太難了？

阿爾伯特：嗯，是的——在某種意義上是這樣。太難的是（特別是）讓別人僱用我思考我感興趣的那類問題，而物理系又位於我想居住的地方。思考基礎性問題——這是我感興趣的那類問題，也是我感覺自己擅長思考的那類問題——在 1980 年代初的大多數物理系中非常不流行，而且非常不受歡迎。但在哲學系中卻並非如此。所以，當時的情況是，如果我想在物理系工作，我就不得不住在南卡羅來納州，但如果我願意在哲學系工作，我可以住在紐約。

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霍根：好選擇。在我們的科學時代，哲學的意義是什麼？

阿爾伯特：我不確定我是否看到了這種聯絡。這就像問，“在我們的科學時代，冰淇淋的意義是什麼？” 人們喜歡它。人們——或者說有些人——想了解事物，在最廣泛的意義上，是如何聯絡在一起的。而且（更重要的是）碰巧的是，試圖弄清楚這一點的業務對世界歷史產生了顯而易見、巨大且無數的影響。如果有人認為大學科學系最近以某種方式接管了這項職能，那麼這顯然是大錯特錯的——而且正如我在回答你上一個問題時解釋的那樣，它是錯誤的這一事實是我從科學系轉到哲學系的部分原因。

霍根：冰淇淋？嗯。哲學對人類的主要貢獻是什麼？

阿爾伯特：清晰。驚奇。某種焦慮。我上面提到的對世界歷史的顯而易見、巨大且無數的影響。我不知道。

霍根：您在 2012 年駁斥了勞倫斯·克勞斯的《無中生有的宇宙》，指出克勞斯所說的產生宇宙的量子場並非虛無。我的問題是：科學能否告訴我們為什麼存在存在而不是虛無？

阿爾伯特：我看不出這怎麼可能。這個問題本身——即“為什麼存在存在而不是虛無？”的問題——在我看來是基於對解釋某事物，或者（無論如何）科學地解釋某事物的意義的錯誤或混亂的理解。科學解釋（即：對“為什麼”問題的科學答案）是向我們展示如何從事物的某些方面推匯出事物的其他方面的方法。人們根據事物的某些其他方面來解釋事物的某些方面。例如，人們根據彈丸的初始位置和速度、質量、大氣條件、重力條件和物理定律來解釋彈丸最終落在哪裡。人們根據工資停滯或現實電視的普及程度，或者我不知道什麼來解釋特朗普的崛起。因此，為了使任何類似科學解釋的東西甚至能夠開始，需要已經擺在桌面上（你可以說）事物的某些方面。而且我無法想象那些會是什麼——那些已經擺在桌面上的——在“解釋”為什麼存在存在而不是虛無的情況下。

霍根：我將此理解為否定。您花了很多時間思考量子力學。您弄明白了嗎？

阿爾伯特：是的。算是吧。我認為我比以前更瞭解它了，也比我以前想象的要了解得多。

霍根：您最喜歡的量子力學詮釋是什麼？為什麼？

阿爾伯特：曾幾何時，物理學渴望為我們提供一個客觀、字面、現實、全面和機械的關於世界實際樣子的描述。在 20 世紀初的幾十年裡，在量子力學的巨大沖擊下，這種渴望突然變得古怪、幼稚和毫無希望。我喜歡的量子力學詮釋（儘管“詮釋”在這裡實際上是錯誤的詞——因為所提供的各種所謂的“詮釋”實際上是不同的物理理論，它們經常做出不同的經驗預測）是那些透過明確的例子表明仍然可以獲得這種描述的詮釋——（也就是說）像玻姆力學和自發局域化理論這樣的詮釋。在這些詮釋中，我沒有最喜歡的。我認為所有這些詮釋都很有趣且很有希望，而且由於它們對某些可執行實驗的結果做出了不同的預測，因此將由這些實驗而不是像我這樣的哲學家來決定其中哪些詮釋（如果有的話）實際上是正確的。

但這裡還有一個更深層次的難題——（可以這麼說）更精細的東西，人們只是在最近才開始思考。我上面提到的所有“詮釋”都至關重要地使用了稱為量子力學波函式的東西。即使我們已經確定了一種或另一種“詮釋”，關於量子力學波函式是什麼型別的東西仍然存在一個問題。對於這個問題的各種可能答案已經進行了 15 或 20 年的激烈辯論。每個人都一直同意，思考波函式是什麼的最簡單、最直白和最明顯的方式是將它們視為具體的物理物件。但是波函式存在於其中的空間，如果我們想將波函式視為具體的物理物件，那麼我們有義務將其視為世界的基本物理空間的空間，恰好具有巨大的維度數。而這在所有人看來一直都是一個問題。而我最近確信事實並非如此。我最近確信（實際上）它是整個問題的關鍵。事實證明，如果你想象世界的基本物理空間與我們日常經驗的三維空間不同，更大且不同，那麼量子力學中一直以來似乎很神秘的一切突然變得清晰、直接、易於理解，並且在某種意義上是可以預期的。無論如何，這就是我在回答你之前的問題時想到的工作。[有關更多詳細資訊，請參閱此預印本。]

霍根：為什麼量子力學激發瞭如此多的新時代胡說八道？

阿爾伯特：我猜正是因為量子力學長期以來一直被（錯誤地）理解為推翻了以客觀、字面、現實和機械的方式理解世界的每一種希望。

霍根：意識是一個可以解決的問題嗎？

阿爾伯特：當我試圖思考這個問題時，我有點感覺腳下的地面正在消失。我不明白物理學如何可能為我們提供對意識的完全令人滿意的解釋，而且我不明白物理學最終如何可能未能為我們提供對意識的完全令人滿意的解釋。

霍根：您是奇點崇拜的成員嗎？

不是。

霍根：我很高興。尼采說“絕對沒有道德事實”，並且“道德和宗教判斷的共同之處在於相信不真實的事物。” 他是對的嗎？道德規則是否具有任何接近科學和數學真理地位的東西？

阿爾伯特：我猜我認為不是。我猜（也就是說）我認為道德規則的性質和地位與科學和數學真理非常不同。但我的同事（賈斯汀·克拉克-杜安）提出了一個巧妙的論點，即數學真理的認知地位與倫理真理的認知地位相差不大。

霍根：為什麼大多數哲學論文都如此難以理解？您是在試圖阻止烏合之眾嗎？

阿爾伯特：它們並沒有那麼難理解，而且在難懂的地方，只是因為人們正在盡力小心謹慎，力求正確。你會問量子場論學家為什麼他們的論文如此難以理解嗎？

霍根：我想我不會。期望哲學家比非哲學家更明智、更道德，這公平嗎？

阿爾伯特：感覺期望我們的領導人做到這一點更有意義。