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一切皆有可能吗?

来源:用户上传      作者: 林德宏

  收稿日期:2011-09-28
  作者简介:林德宏(1930―),男,江苏南京人,南京大学哲学系教授、博导;研究方向:科技哲学。
  摘要:现代物理学出现了一些奇思怪想,如波包坍塌、多重宇宙、时间旅行、量子纠缠,其基本观点是一切皆有可能,把“不可能”理解为出现几率很小的“可能”。这容易导致想象全真、技术万能、随心所欲等观念,应引起我们重视。
   关键词:波包坍塌;多重宇宙;时间旅行;量子纠缠;可能
  中图分类号:G305文献标识码:A文章编号:1008-2646(2012)01-0001-06
  
  量子力学诞生以来,许多物理学观点不仅同以往的科学基本原理迥异,而且同人们的生活常理相悖,显得十分怪异。一只猫可以是既死又活,每一个人在不同的宇宙中都会有一个“自己”;人们可以回到过去,杀死婴儿时期的祖父;一个人可以在瞬间从宇宙的一端,被传送到另一端。这些在科学和常理看来是根本不可能的事,可是在一批著名科学家看来,却是完全可能的。霍金、费曼、惠勒、盖尔曼、温伯格、维格纳、冯•诺依曼、加来道雄等人都热衷于这类问题的讨论,其中不乏诺贝尔物理学奖获得者。
   人们不禁要问,难道这是现代物理学的研究课题吗?物理学怎么会变得这样怪异?
   一、波包坍塌、猫的死活、灵魂决定
   量子力学一直使人感到困惑,甚至觉得怪异荒诞。玻尔说:“任何人如果没有对量子理论感到震惊,说明他还不理解它。”[1]“如果你认为自己完全理解了,那只说明你对它仍一无所知。”[2]费曼说:“我想我可以相当有把握地说,没有人理解量子力学。”[3]1“从常识的角度来看,量子电动力学理论将自然描述得非常荒谬。……因此,我希望你能够接受自然的本来面目――荒谬。”[4]1-2
   量子力学最诱人的说法是叠加态,即每个粒子都可以同时处于许多不同的状态。从理论上讲,任何一颗电子都可以在宇宙中任何一个位置出现,只是出现的几率不同,但所有的几率都大于零。几率呈波状分布,一旦我们在某一位置观察到电子,这颗电子在这儿出现的几率变为1。与此同时,它在其他各个位置出现的几率为零,这个现象便是“波包坍塌”。对一个状态的测量,是如何消除其他无数个状态的?真是匪夷所思。
   针对这一观点,薛定谔提出了“薛定谔之猫”的假想实验。密封的箱内有一只猫和一个毒气瓶。如果原子衰变放出一个粒子,就会击碎毒气瓶,猫便被毒死,原子衰变的几率为1/2。所以这只猫处于生与死的两种叠加态之中,亦死亦活。只有当我们打开箱子观察猫,它才死或活。难道我们的观察决定猫的死活?无论是医学还是生活经验,都不会产生这种诡谲的看法。
   有人会问:箱内的猫能知道自己的死活吗?答曰:猫没有意识。量子场论奠基人之一、诺贝尔物理学奖获得者维格纳设计了一个“维格纳的朋友”的思想实验。他的朋友戴着防毒面具在箱内观察猫,维格纳对箱内情况一无所知。他可以假定他的朋友同猫一样也处于两种叠加态:见猫活而高兴和见猫死而悲伤。事后他的朋友却说他在箱内根本就没有看到什么叠加态。于是维格纳认为他的朋友有意识,当意识进入箱内后,箱内就没有叠加态了,由此可见,意识可以直接改变世界。他写了《对于灵肉问题的评论》一文,论证意识可以使波包坍塌。
   如果不是人的观察,而是仪器的测量呢?冯•诺依曼提出了“无限回归”的数学模型。他认为仪器也是由不确定的粒子构成的,也有自己的波包。当我们用仪器观测对象时,对象的波包坍塌了,但仪器却处于叠加态之中,这可以看作是对象的叠加态转移到仪器。若用第二台仪器观测第一台仪器,第一台的叠加态又转移到第二台。如此类推。只有当人观察最后一台仪器时,这种转移才会结束,即只有人才不会处于叠加态,因为人有意识。人为什么有意识?因为人有灵魂,所以灵魂可使波包坍塌,人的灵魂决定猫的死活。美国物理学家斯塔普出版了《精神,物质和量子力学》,有人对此评论说:“物理学――以前被认为是所有科学中最客观的科学,正在重新需要人的灵魂,并把它放置在我们对宇宙理解的中心。”[5]
   二、多重宇宙、多重历史、多重的我
   波包坍塌的确难以理解,连波动力学创建者薛定谔都不喜欢这个想法。惠勒的学生埃弗莱特不同意哥本哈根学派的这种解释,在博士论文中提出了另一个古怪的构想。他认为,我们观察猫时波包根本就没有什么坍塌,而是世界分裂为两个,在一个世界中猫死,在另一个世界中猫活。他说:“因为没有实验证据,所以宇宙劈裂成多个世界是真实的。”[6]因为没有实验证据,所以是真实的,这个逻辑也很怪异。
   眼睛一看,世界便一分为二,用“宇宙分裂”来代替“波包坍塌”,这个代价也太大了。有一个笑话,国王说:“我的国家禁止物理学家进行测量。因为一旦测量,国家就会发生分裂。”[7]66
   根据多世界理论(又称多宇宙理论),各个宇宙不发生联系,都是“平行宇宙”。这一理论可以通过几种途径提出。暴胀理论提出者古斯说:“膨胀一旦开始,它创造的就不仅仅是一个宇宙,而是无穷多个。”[8]104-108林得认为宇宙膨胀时各个宇宙像泡沫一样爆裂出来。维兰金在计算机上模拟多重宇宙。人择原理被认为是多重宇宙的有力论据。里斯说:“如果有许多宇宙,每个宇宙受到一套不同数字的支配,那么其中就会有一套数字特别适合于生命。而我们就在那样一个宇宙中。”[9]189在弦理论中,额外维空间以各种方式卷缩,导致各种模型,苏斯金德认为多种模型对应多重宇宙。有人说弦理论可以有10,100,000个变体,宇宙也可以有这么多。
   宇宙学家泰马克认为每一个数学结构都相当于一个真实存在的宇宙。加来道雄说:“事实上,在每一个量子的结合点宇宙分成两半,宇宙分裂的过程绝不会停止。在这种情景下所有的宇宙都是可能的,每一个宇宙都像别的宇宙一样真实。”[9]124在他看来,多重宇宙是可能的,而且是真实的。
   众多宇宙共存,互不干扰。加来道雄说:“根据量子力学的解释,所有可能的世界都与我们共存,认识到这一点让我们感到头晕目眩。尽管为了到达其他的这些世界也许需要虫洞,但是这些量子世界就存在于我们所住的这个房间里。无论我们走到哪,它们都和我们在一起。”[9]125为什么我们看不见这些世界呢?温伯格把多重宇宙比做多频率的广播节目,我们的卧室里充满各种无线电波,可是我们每次只能听一个频率。
   有多重宇宙就自然会有多重历史,不同宇宙的历史各不相同。霍金谈到有人感到又死又活的猫很难接受时说:“使他们为难的原因在于,他们隐含地利用了实在的一个典型概念,一个对象只能有一个单独的确定历史。量子力学的全部要点是,它对实在有不同的观点,一个对象不仅有单独的历史,而且有所有可能的历史。”[10]80多重宇宙共存,多重历史当然也可共存。加来道雄说:“就在此时此刻,你的身体与处在生死搏斗的恐龙的波函数共存。与你所在的房间中共存的是另一个世界的波函数,在这个世界里德国嬴得了第二次世界大战,在这个世界里外星人在漫游。”[9]124
   有多重宇宙、多重历史,就会有多重生命、多重个“我”。物理学家维兰金提出了“貌合神似论”,即在每一个宇宙中都会有一个同“我”外貌相同、精神状态相似的另一个“我”。“我们正在进行的谈话,在其他的众宇宙中也同样是和相同的人们进行着无穷无尽的次数。”“我们人有很多副本。”[8]87不同的“我”,可以有不同的历史,那个“我”早已去世,这个“我”还很年轻。《多重宇宙》一书在叙述这种想法时写道:“我们中的每个人在外面都有着数不清的版本生活着……凡是在我们的地球上死去的人,都继续生活在其他的某个地球上,有着同样的思想、同样的感觉和同样的回忆――而在不同的地方又会发生些不同的事情。……在外面的某个地方,一个貌合神似者还在实施骇人的谋杀;另一个貌合神似者去年生意上冒出了一个天才绝伦的想法,现在成了地球上――他那个地球上最富有的人。”[8]138

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