相对论把有关绝对空间和时间的幻想打破了;量子力学把有关可控测量过程的牛顿式的梦打破了;混沌理论把拉普拉斯有关决定论式可预测的幻想打破了。人们对于世界的认识在不断加深中,追求真理永不止步。
爱因斯坦与玻尔之间的争论从1927年的第五届索尔维会议一直持续到1955年爱因斯坦去世,其争论的焦点集中在关于哥本哈根解释预测性的一系列思想实验中。爱因斯坦和他的合作者们提出了一个著名的“EPR佯谬”,试图证明哥本哈根解释的不完备性,进而捍卫决定论。
该佯谬设定两个相互作用的粒子,通过研究其中一个粒子来推算另一个粒子。根据不确定性原理,我们会因对所观察的那个粒子产生影响而“测不准”,但是并不会影响到另一个粒子,因此,我们可以推算出另一个粒子的准确位置以及动量。如果不是这样,那就直接违背了因果律,说明在空间中存在“即时通信”,是“幽灵般的超距作用”。
结果呢,经过贝尔不等式的实验检验,爱因斯坦被判决败诉,玻尔又胜一局!它说明了微观客体(或者说量子态的纠缠)的确具有“非局域性”的性质,可以延伸到很远的距离,并不是超距作用,也可以被利用,但不会破坏因果关系,局域隐变量并不存在。
贝尔实验起始于宇宙的局域现实观点,由于光速是宇宙的速度上限,不可超越的光速屏障不仅让我们进行星际旅行非常困难,而且也保证了宇宙具有“局域性”,使得超距作用不能发生。实验结果否定了贝尔不等式,这就让我们进一步审视宇宙的局域现实观点。对贝尔不等式进行成功检验的艾斯帕特克实验告诉我们,在某种意义上,曾经发生过相互作用的粒子将始终保持为同一系统的部件,它们共同对进一步的相互作用做出反应。
实际上,我们看到的、摸到的、感觉到的一切事物都是由相互作用的粒子集合组成,而这些粒子与其他粒子之间的相互作用可以追溯到大爆炸时期。构成我身体的这些粒子和构成你身体的那些粒子曾经靠得很近并且发生过相互作用。我们是同一个系统的两个部分,就像在艾斯帕特克实验中从中心源飞出的两个光子一样。我们必须承认,任何事物都与其他事物联系着。
EPR佯谬、薛定谔的猫佯谬,对问题的解决还没有到使大家都满意的程度。有位科学家说过,如果他在有生之年搞清楚“量子纠缠”到底是怎么回事,那他就可以瞑目了。
当我们对亚原子系统进行测量时,那些使波函数发生坍塌的、幽灵般的量子世界将发生什么情况呢?当我们进行测量的时候,这些重叠的现实怎么能够简单地消失,而与我们实际测量的那个结果恰好一致呢?一个回答是:这个两者挑一的现实并没有消失,薛定谔的猫实际上既是活的,同时又是死的,但分别处于两个或更多个不同的世界中。哥本哈根解释及其实际含义完全包含在一个更完整的现实观点—多世界解释中,或称平行宇宙!
量子力学的多世界解释起源于1957年普林斯顿大学的埃弗莱特。埃弗莱特的解释是:在整个宇宙中所叠加的波函数和相互作用,它们在量子层面上产生相互干涉,当人类对其进行测量时,波函数并不坍塌,所有可选择的现实并不会消失,它们中的每一个都是同样真实的,在“超空间”内自己那一部分中存在。
我们在量子水平上做一次测量,这个测量或观察的过程就会迫使我们从各种可能的选择之中挑出一个,于是这个被挑出来的便成为我们所看到的“真实”世界。进行观察活动,就等于切断了将各种可供选择的现实连接在一起的纽带。在每一个可供选择的现实之中,都包含着它自己的观察者。观察者虽然做出同样的观察行为,但是每一次都会获得不同的量子“答案”,于是他就认为,波函数是因为他而坍塌成一个独立的量子选择对象的。
多世界解释还不是一个大众化的观点,也具有一个令人感到不舒服的特性,这个特性使得这个改进的解释不能迅速得以推广。这个特性就是它表明还存在许多其他的世界,它们可能有无穷多个,以某种方式存在,从时间的这头到那头,位于我们现实的旁边,与我们自己的宇宙平行,但永不分开。
人择原理提出,也许存在很多可能的世界,我们是这个宇宙不可避免的产物。但是,其他世界在哪里呢?难道它们也属于幽灵,就像哥本哈根解释中相互作用的世界那样?宇宙为什么会是这样的?
对这个基本迷惑的解决,可以减轻埃弗莱特解释的负担。虽然有无穷无尽的量子现实可供选择,但是大多数的量子现实并不适合生命的产生,它们是空的。生命的产生所需要的条件是十分特殊的,因此,当生命体逆向追溯产生它们的那些量子路径时,就会看到特殊的事件。在无穷无尽的量子道路上,生命体所能看到的分支并不是随机的,而是那些能够导致生命出现的路径。实际上,是选择,而不是偶然的概率,从一系列的量子可能性中挑选出了适合生命的特殊条件。也许所有的世界都是真实的,但是只有在一个合适的世界中,才可能存在观察者。在人类所生活的这个世界中,你看到的就是你所得到的,隐变量并不存在,一切都是真实的。
在爱因斯坦与玻尔的决定论与非决定论之争中,占上风的似乎是非决定论。如此一来,我们是否可以认为,应该用非决定论来描述这个世界,决定论已经没用了?
相对论描述的是大尺度宇宙和高速运动的物体,牛顿的经典物理在描述宏观世界的低速运动物体上很有效,量子力学是研究微观物理世界粒子的奇妙特性。这是三个不同的层次,不同的层次符合不同的规律,呈现出不同的特点。
法国哲学家柏格森说过,在实在的世界中,整个存在由不同的阶层构成。这些阶层必须从本体论上加以确定,首先要确定它们固有的范畴,其次要确定它们之间的关系,我们不能把一个阶层的范畴不假思索地套用到另一个阶层中。范畴之间的跨越只会从低到高,范畴的再现总是有一定条件的,在跨越的过程中再现的范畴会发生转变,被高阶层的特性消化吸收。从低到高的过渡是连贯的,那么微观、介观、宏观、宇观就是由低到高的四个阶层,它们所遵循的规律和体现的特性就是阶层的范畴。
好