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论量子论引发的对唯物主义和唯心主义的思考

论量子论引发的对唯物主义和唯心主义的思考

作者: 熊建文 | 来源:发表于2017-09-11 00:12 被阅读526次

    如果你了解量子论,你也会被它颠覆性的思想所折服。它会改变你对这个世界的看法,改变你最深信不疑的那部分。

    唯物主义和唯心主义一直想把科学作为盟友,人以为世界是神所造的时候,经典物理说这个世界是原子粒子构成的,唯物主义被深信不疑;人以为世界是物质的时候,量子理论说这个世界是人所观测的样子,唯心主义又占了上风。上帝似乎总是在跟人开玩笑,让人看不到这个世界本来的样子。

    让我们先从光的波粒二象性说起。

    光,最平常,也最不可思议的东西,人们对光的思考从未停止,而最为古老的话题就是,光是什么?

    光的波粒大战持续了数百年,有人认为光是粒子,有人认为光是波(准确的说是横波),现在我们都知道光既是波,也是微粒,也就是光的波粒二象性。但是怎么理解这一点呢? 怎么光既是波,又是微粒了?

    先说光是一种微粒。最为直观的理解是光能够被阻隔,我拿块板子遮住光源,光就无法继续传播了。如果光是波,类似声波,它就应该能穿过去继续前进。普朗克发现光不是连续的,而是一个接一个不连续的能量子,它称之为光量子,也就是后来的光子。光子从光源一个接一个的发射出来,以光速传播,直到到达障碍物停下。

    光子的不连续性,是个革命性的思想。在此之前,人们以为世界上的一切都是连续的,从数中的无理数,到时间的无限可分,再到原子的无限可分,连续是世间一切事物存在的状态,当然电磁波等能量的辐射也应该是连续辐射出去的。然而普朗克通过对一个关键公式的解读(物理都是从严密的公式计算得来的,现象用公式来表示,公式也可以说明现象),发现能量的发射不能是连续的,而是一份一份的,量子一个接一个的发出,就像小鸭子过马路,一个接一个的过,才是能量辐射的状态。这一发现将原来连续的观念,从最微观的层面给否定了。

    光是一种微粒,即光量子,从光源处一个接一个的发射出来,以光速前进。类似水龙头水流,看起来水不断地流出,是个连续的过程,实际上你放慢水流就会发现,水流是一滴一滴的水不断流出而形成的。

    那怎么理解光是一种波呢?首先,波是什么?波是振动的传播形式,是没有实体的。考虑声音,声音是因为声源的振动,在空间逐点运动传播的形式。声波大多是一种纵波,也就是振动方向和声波前进方向平行的波,而光是一种横波,也就是振动方向和声波前进方向垂直的波。光是电磁波的一种,是光源的电磁场振动使能量传递的运动形式。

    那光到底是什么?光子,一种有实体的微小能量子,还是波,一种能量的传播形式?答案是两者都是,光既是波,也是微粒。既有实体,又没实体。

    看起来很矛盾,实际上问题出在我们怎么问这个问题。光是什么?或者说,光在我们观测它的时候是什么?在我们不观测它的时候是什么?

    答案取决于我们的观测方式,光用这种方式观测的时候是微粒,用那种方式观测的时候是波,它在不观测的时候,是无法确定的波动态。

    在我们理解上面这句话之前,我们先认识一下量子理论的三大原理,波恩的概率解释,海森堡的不确定性原理,和波尔的互补原理。

    波恩的概率解释是说,电子,没有固定的运行轨迹,它不是固定在某个地方待着,也不是围绕原子核转圈,而是它以一定的概率,出现在原子核外的各个能量层。可以理解为,它以一定的概率存在于任何地方。量子论对经典物理说,看,上帝是掷骰子的。

    海森堡的不确定性原理,是说原子的位置和速度无法同时知道,因为测量原子的时候,一定会有光,也就是有光子,测量原子的过程,就是用光子去撞击原子的过程,由于一个光量子的能量就足以改变一个原子的位置和速度,所以你对原子位置的测量越精准,你对原子速度的测量越不准确,反之你对原子速度的测量越精准,你对原子位置的测量越不准确。人无法知道原子的位置和速度,也就不确定原子处于怎样的状态。

    海森堡的不确定性原理,是建立在电子的粒子性和波动性两者的基础之上的,既可以从粒子的角度推出这一原理,也可以从波动的角度推出这一原理,这说明,电子既是波,也是微粒。

    电子是波,也是微粒,和光子一样,但是在我们观测时,只能表现出一种特性,或者是波,或者是微粒。表现出哪种特性,取决于我们的观测方式。

    电子的波粒二象性,包含着电子波和微粒的对立,又说明波和微粒在更高的层面是统一的。这就是波尔的互补原理。

    量子论的三大基本原理,引出一个非常重要的结论——电子因观测方式的不同,既是波,又是微粒。世界因观测方式的不同,既是波动态,又是微粒物质。

    从颜色的角度来理解,颜色是物质本身材质对光的反射形成的,普通人看到的颜色,跟色盲看到的颜色是不一样的,并不是普通人看到的就是正确的颜色,只是两者观测方式不同而已。

    这个世界也是一样。组成这个世界的微观粒子,既是波,也是微粒,在同一时间只能表现出一种特性,表现出什么特性取决于我们怎么去观测它。

    在微观上,这一点能够被众多的实验所证明,因为实验方式的不同,微观粒子表现出不同的特性。但在宏观上,要理解人这么大的物体,由数不清的微观粒子组成的物体,为何不是波动态,而是实体态,是很困难的。有个著名的实验说的就是这个问题——薛定谔的猫。

    薛定谔的猫是一个理想实验,假设有一只猫,被关在一个密封的笼子里,笼子里有一个毒气瓶和一些铀元素,铀元素衰变发射出粒子会打破毒气瓶,猫会立即死去。如果我们不打开笼子的,猫会处于以一定概率形式运动的波动态,既是死的,又是活的。如果我们打开笼子观察,只能观察到猫要么死了,要么活着。

    量子论主流的理论对此的解释是,猫在我们观测的时候要么是死的,要么是活的,在我们不观测的时候是死的和活的两种状态的叠加态。世界在我们观测的时候是粒子态,在我们不观测的时候是不确定的波动态。在我们进行观测的那一瞬间,观测对象从波动的概率,瞬间塌缩成为粒子。(还有平行宇宙、退相干历史等假说解释这一问题)

    观测,是一种带有人类意识的行为,人进行观测的时候,世界表现出粒子性,人不观测的时候,世界是不确定的波动态。那对于其他主体,比如动物,它们观测到的世界是否和我们一样,就无从得知了。

    世界的状态因为人的观测而确定,如果没有人的干预,世界是不确定的形态,这不是唯心主义吗?

    对,量子理论观测假说继续前进,就是唯心主义。但是物理学家不是哲学家,他们说到电子在被观测的瞬间塌缩成粒子,就不再往后了。很多科学都是如此,一个理论一直深究,最后一定会归结到哲学问题。

    但是哲学,就是一门深究到底的学问,它就是要探讨世界的本质,就是要回答这个问题——世界是什么?怎么它就观测的时候是粒子的实体,不观测的时候就是波动的非实体了?

    世界到底是它本来就有的样子?还是因为意识的参与,而成为我们眼中的样子?

    我无从得知。这个哲学最古老的问题,让所有思考它的人痴迷,它是如此的美丽,以至于古往今来这么多的伟大哲学家不断欣赏它,思考它,尝试去寻找答案。哲学的魅力就在于此,最平常的问题,最难回答的问题,世间一切的本质,苦苦追寻的真实。

    你可以尝试去思考,当你找到你自己的答案,并且能够跟任何人解释清楚而不被别人所说服的时候,你就找到了属于你自己的答案。

    本文不是要回答世界是什么的问题,而是要说说唯物主义,这个被无数中国人深信不疑的哲学派别,多大程度上是可信的。

    我认为一切都是可以被怀疑的,往往被我们深信不疑的那部分理论,也是最富有争议的理论,我们不应该根据自己固执的相信,就在没有深入全面的思考下认为与我们所深信的那部分相反的理论,就是错的。更何况在哲学领域,没有绝对的对错。

    没错,我说的就是马克思主义哲学,这个无数中国人从小被教导的理论,这个如此符合常规,如此被我们深信不疑的理论。

    对马克思主义的怀疑,来自于很多方面,其中最有说服力的一点是,当一个理论既不能被证实,也不能被证伪的时候,这个理论就不能作为科学的理论而接受。而马克思主义的理论,大多符合这一特点,既不能被证实,也不能被证伪,马克思主义政治经济学,马克思科学社会主义。

    这里要说的是马克思主义哲学,辩证唯物主义。

    对哲学的怀疑并不适用于上面的那个准则,因为哲学不是科学。哲学的观念不需要能够被证实,也可以在被证伪的情况下继续存在,它是人对世界的一般看法,是思考的总结。

    但是因为深信马克思主义,就认为唯心主义显然是错的,那这种看法其实显然就是不合理的。

    马克思主义认为世界是物质的,世界的唯一特性是客观实在性。这里马克思用了一个很好的概念,客观实在性,来回避世界的本质问题,世界是什么。客观实在性是一个虚的概念,它无法告诉你这个世界的实体,它只是说这个世界是物质的,是不随人的意识而改变的。但它就是没说为什么这个世界是物质的,不说这个世界是什么物质组成的,不说为什么物质不随人的意识而改变。

    什么是客观实在性?我们无法从原子粒子的角度来理解这个概念。哲学是建立在科学之上的,如果哲学脱离了科学而存在,那哲学思想还可信不可信,就不一定了。

    考虑马克思眼中的其他唯物主义,他把将世界归为原子的唯物主义叫做机械唯物主义,是形而上的唯物主义,没有说明世界的本质。但是这里的唯物主义说世界的本质是原子,或者是夸克,或者更小的物理粒子,总之世界是由可以感知的微观粒子所组成的。如果世界是微观粒子所组成的,那么只存在于人体之中的意识,当然不能对不存在于人体之中的粒子有所改变,世界是物质的,物质不随意识而改变,世界是唯物的。

    但是马克思说世界的本质不是微观粒子,而是物质。物质的唯一特性是客观实在性。

    那,物质是什么?客观实在性又是什么?不能被感知的,只存在于概念之中的,就是物质?如此一来,这里的物质只是个语言学上的范畴,而没有语言所指代的含义。没有含义的概念,只是个概念。

    再考虑量子理论,量子论从微观的角度证明了微观粒子既是微粒,又是波动。它是因人的不同观测方式而表现出不同的状态的,为什么会这样虽然还不得而知,但是意识在这里所起的作用,是对物理世界有了影响的,它改变了物质,或者准确的说,改变了我们眼中的物质。哲学的观念是人对自己所感知的现象的总结,那世界因意识而改变,世界是唯心的,从理论上而言何错之有?

    唯心主义并不是过分强调意识作用,它不是说意识创造了物质,而是说因为意识,物质是我们眼中所看到的物质。可能是物理学中因意识的观测而塌缩的粒子态,也可能是我们头脑中所设想出来的形态。黑客帝国中,所有的场景都是梦境,但意识让人完全察觉不到这一点。理论上讲,因为超越意识之外的世界不可被感知,那我们所处的这个世界是否真实也不可被证实。我们可以证伪,证明为什么世界不是意识所创造的,但是无法证实意识不能影响物质。理论是不断前进的,一旦被证伪,再符合常规的理论都应该被抛弃,再不合常理的理论都是更接近真实的,正因为人意识到了这一点,才从中世纪的世界永远不变,发展起了经典科学,又从经典科学发展到了量子理论。唯心主义不能被证伪,那就是值得考虑的理论之一。

    也许唯物主义和唯心主义也和粒子和波一样,并不是完全的对立,它也取决于我们的思维方式,因思维方式的不同,而表现出不同的特性。要知道孰对孰错,世界的本质到底是什么,大概超出了人现在可达到的范围,也许是因为我们生活在低维的世界里,也许是因为思考的角度没有完全打开。原因是有的,答案是有的,不过要想获得解答,大概需要超出人的维度。

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