跳出量子框架的思考

思維如何以多種方式理解量子物理 

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量子理論的反直覺預測現在已經得到了前所未有的嚴格實驗證實。然而,如何解釋這些預測的含義仍然存在爭議。在撰寫本文時,維基百科上總結量子力學不同解釋的表格中,包含了不少於十四個條目。新的解釋還在不斷出現。

問題在於,量子理論與我們對“真實”的直觀理解相矛盾。根據該理論,如果兩個真實粒子 A 和 B 以特殊的方式製備,那麼當 Alice 觀察粒子 A 時所看到的情況取決於 Bob 同時觀察粒子 B 的方式,即使粒子(以及 Alice 和 Bob)被任意距離分隔開。正如愛因斯坦所稱的,這種“幽靈般的超距作用”要麼與局域因果關係相矛盾,要麼與粒子 A 和 B 是“真實的”(指獨立於觀察而存在)這一概念相矛盾。事實證明,觀察結果的某些統計特性(已經過實驗證實)表明後者:即粒子並非獨立於觀察而存在。由於觀察最終是在心理感知的螢幕上被理解的,因此可能意味著“宇宙完全是精神的”,正如理查德·康·亨利在他的2005年《自然》論文中所說的那樣。

當然,問題在於,一個宇宙的存在取決於我們頭腦的假設與主流科學的直覺相矛盾。因此,物理學家們爭先恐後地解釋量子理論,以容納一個獨立於心靈的現實。一種流行的方法是假設想象的、經驗上無法驗證的、定義為獨立於觀察者的理論實體。當然,這不僅僅是解釋;它給量子理論增加了多餘的包袱,因為該理論不需要這些東西就可以成功地預測它所預測的內容。


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有些人對試圖修改量子力學以使其符合自己的世界觀(而不是調整自己的世界觀以使其與量子力學一致)的做法感到畏縮。因此,自然而然地產生的問題是:如果我們堅持普通的量子理論,它告訴我們關於現實的什麼?物理學家卡洛·羅韋利試圖嚴格地回答這個問題,結果現在被稱為關係量子力學(RQM)。

根據RQM,沒有絕對的——即獨立於觀察者的——物理量。相反,所有物理量——整個物理世界——都相對於觀察者,這與運動類似。這受到以下事實的激勵:根據量子理論,不同的觀察者可以對同一系列的事件做出不同的解釋。因此,每個觀察者都被推斷為“居住”在自己根據自己的觀察背景所定義的物理世界中。

這種在承認量子力學含義時毫不妥協的誠實所付出的代價是一些哲學上的顧慮。首先,一個人所居住的物理世界是其個人觀察的產物這一觀點似乎暗示了唯我論,這在哲學中是不可接受的。其次,RQM意味著“對世界的完整描述被系統中彼此相關的[夏農]資訊所窮盡”。然而,根據夏農的說法,資訊本身並不是一種東西。相反,它是由基質的可辨別配置構成的。

然而,如果沒有絕對的物理基質,那麼是什麼構成了資訊?第三——也許是最成問題的——RQM的原則,即所有物理量都是相對的,提出了一個顯而易見的問題:相對於什麼?我們只在運動等相對量中看到意義,因為我們假設存在彼此相對運動的絕對物理體。但是RQM否認所有可以作為相對量含義基礎的物理絕對量。

請注意,所有這些哲學顧慮的根源是假設只存在物理量。如果物理量來自個人觀察,並且它們是全部,那麼確實暗示了唯我論。如果物理量以資訊為基礎,並且它們是全部,那麼資訊確實缺乏基質。如果物理量是相對的,並且它們是全部,那麼確實沒有絕對量來作為它們含義的基礎。我稍後將回到這個見解。

然而,就目前而言,似乎吞下普通量子理論的苦果(而不為其裝飾想象的華麗辭藻)會迫使我們陷入無法解決的哲學顧慮。然而,這個結論是錯誤的。要了解我們如何擺脫這個困境,我們只需要對物理學的認識範圍保持嚴格的態度。

斯坦福大學宇宙膨脹領域的物理學家安德烈·林德在觀察時提供了一個重要的線索:“我們對世界的認識不是從物質開始的,而是從感知開始的......後來我們發現我們的感知遵循一些定律,如果我們假設在我們的感知之外存在一些潛在的現實,這些定律可以最方便地表達......這個假設幾乎與我們之前的假設一樣自然(也可能一樣錯誤),即空間只是描述物質的數學工具。”因此,在沒有絕對的、獨立於觀察者的基質的情況下,RQM的物理世界只能是感知的內容。它不可能是別的。

現在回想一下,RQM的哲學顧慮是基於假設只存在物理量——即感知的內容。然而——這裡的關鍵是——除了感知的內容之外,當然還有非感知的心理範疇,例如思想。許多物理學家認為,思想應該可以用物理量來解釋,因此,透過還原成為物理世界的一部分。但這是一種哲學假設,它並沒有改變數子力學不預測思想的科學事實;它只預測感知的展開,即使所預測的(後來被感知的)是儀器的輸出。

因此,擺在我們面前的可能性是,思想是RQM相對物理量含義的基礎。換句話說,感知螢幕上的所有物理量都可能作為思想之間的關係而出現。此外,由於思想和感知本質上都是心理的,這種推理指向心靈作為自然的主要基質,其可辨別的狀態構成了資訊。

這裡的假設(我在其他地方詳細闡述過)是,思想(其特徵性的模糊性實際上可能最終代表了量子疊加狀態)是所有自然的基礎,並且不限於生物體。觀察生物體的物理世界可能來自生物體的思想與周圍無生命宇宙的潛在思想之間的相互作用(一種干涉模式)。儘管每個生物體(根據RQM)可能確實居住在自己私有的感知世界中,但所有生物體都可能被一個共同的思想環境所包圍,這至少在精神上避免了唯我論。

康恩·亨利勇敢地斷言“宇宙完全是精神的”,這不僅是最近實驗觀察的一個看似的暗示,它也可能為量子力學最嚴格和最簡約的解釋提供一個優雅的哲學基礎。似乎,心靈可以以多種方式提供擺脫量子困境的途徑。

注:本文基於論文“理解精神宇宙”,發表於《哲學與宇宙學》,第19卷,第33-49頁。

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