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因此,在新量子理论中所规划的世界的构造内,只要受偶然振荡影响的任何事物能够说成是预先确定的话,那么现在处于“状态3”里的500个原子之中能够预先设定大约400个将变为状态1,100个将变为状态2。这四比一的概率在原子的图景中得到了合适的表现,此即4∶1这个符号代表的某种情形存在于所有500个原子中的每一个原子里,但是并不存在将属于100个原子群的原子与属于400个原子群的原子里区分开的标记。或许大多数物理学家会认为,虽然在原子的图景中并未表现出这种标记,但它们还是有可能存在于“自然”之中,它们属于时机适宜就会到来的理论的精密化。当然了,这些标记不必处于原子自身以内,它们可以位于与之交互作用的环境里。例如,我们可以把色子掷出,希望得到6的概率为4∶1,转出6的与那些没转成6的两类色子由于重心位置的偏移本质上都具有这个概率。某次特定的色子投掷的结果并未标记在色子之上,然而它确实是有所涉及的外部影响所决定的严格的因果关系(或者与在投色子的人的因素无关)。在这个阶段,我们自身的位置在于物理学未来的发展可能揭示出这种因果关系的标记(或在原子里面或在外部影响之中),也有可能揭示不出。迄今,无论何时,只要我们想着已经在自然现象中探察到了因果关系的标记,它们通常都被证实存疑。因此,我们倾向于认同或许到处都不存在因果关系标记的可能性。
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但是,有人会说,在世界各处依然没有存在这种终极决定因子的迹象,一个原子却能够如此均衡地进行二选一过程是不可想象的。这是对直觉的一个求助,它可能受到另一个对直觉求助的公平的反对。我有一个较之于与物理世界的物体相关联的其他任何直觉都强烈的一个直觉,它告诉我,世界上尚无何处存在我即将举起右手还是左手的决定因子的任何迹象,这取决于尚未进行或尚未预示的意志力的自由的行动,[2]我的直觉是未来能够把并未秘密藏匿在过去的决定因子呈现出来。
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我们的立场是,支配物理世界微观要素(单个的原子、电子和量子)的法则并未对这些个体后续做什么给出明确的预测。在此我说到的法则是实际已经发现了的并按照传统量子理论和新量子理论做过调整的法则。这些法则指出了未来中的多种可能性,并阐述了各种可能性的概率。一般地,这种概率受到适度的平衡,并不会诱导出一个启示性的预言。但是,小概率的个体行为集聚起来就成了众多个体的适度选择的统计性大概率行为,小心翼翼地预言家能够发现这种冒着失信风险——尽管并没冒重大的风险的预言,迄今所有归于因果性的成功的预言都可在这儿找着踪迹。确实,对于个体的量子法则与因果性并非不能并存,只不过忽视了因果性。但是,如果我们利用这种漠视,在世界构造的基础上重行引入宿命论,这是因为我们的哲学事前倾向于那种方式,而非我们知道它所支持的任何实验的证据。
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为说明起见我们可以与宿命论的教义做一比较。神学教义,不管怎样地反对它,但到现在为止似乎依然与物质宇宙的宿命论和谐地交融。但是,如果我们求助于物理法则的新概念通过类推方法来解决这个问题,那么答案为:微观的个体并未事先被确定为处于这两个状态中的一个,这两个状态或许在此足以区分成“状态1”和“状态2”,能够认为最为确定的是其达到这两个状态的各自的概率。
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物理世界的本质 新认识论展望
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科学研究得不到事物内在性质的知识,“无论何时,只要我们采用物理量来表示一个物体的性质,就只是在传播对于其存在的各种计量示数的响应有关的知识,无他。”(参照第十二章指针读数中的物理知识的限度一节)但是,如果一个物体不依照严格的因果性行动,如果对指示器的响应存在不确定因素,我们似乎便斩断了这种知识的根基。如果物体被放置在称重机上时其读数并不能事先确定,所以物体没有确定的质量,也不会发现物体何时处于称重机上,所以它没有确定的速度,也不会知道物体所反射的光线能否汇聚到显微镜内,所以它没有确定的位置,等等不一而足。回答说物体确实有一个我们所不清楚的确定的质量、速度、位置等是无用的,那种说法,如果有意义的话,意指是科学知识领域以外的事物的内在本质。我们不能从我们所知道的任何事物精密地推断这些性质,原因在于因果性的破坏打断了推导链条。因此,对于物体存在的示数响应有关的知识并不存在,所以我们完全不能确定关于物体的知识。如此一来讨论物体有什么用处呢?作为所有这些(仍未确定的)指针读数的抽象概念的物体在物理世界里成为多余的了——旧的认识论在我们开始怀疑严格的因果性时就把我们引到了这种两难的境地。
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在宏观尺度现象里能够规避这种困难。一个物体可以没有确定的位置,但依然在很近的范围内具有非常可能的位置。当可能性巨大时,可能性代替确定性只会产生很小的差异,只会对世界附加上一层几可忽略不计的朦胧。尽管实际的变化并不重要,但还是有根本性的理论结果。所有的可能性都依赖于预置可能性的基础之上,如果不假定这一基础,我们不能说可能性大还是小。在同意接受我们计算出的可能性——这种可能性很大,实际上等同于旧理论体系中的确定性的情形下,我们把不能在旧体系里表示的一种符号结构添加到世界里——如同它把我们所采用的预置可能性的基础变成了世界构造的一种组成一样。
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在现象的原子尺度上,概率通常都很好地保持着平衡,不容科学赌徒置喙其间。如果一个物体仍然被定义为一组指针读数(或者很可能的指针读数),那在原子尺度上就不存在物体了。我们能够抽取的所有东西是一组可能性,实际上,那恰是薛定谔试图描述的原子图景——作为他的概率实在ψ的一个波心。
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通常我们都不得不处理由无知所引发的可能性,如果有充分的知识,我们应撇清与可能性的关系,而代之以确切的事实。但是,在薛定谔理论中的一个基本点是他的可能性不能如此代替。在他的ψ函数足够集中时便指示电子所在的位置,在ψ函数发散时,它仅仅给出模糊的位置,但这种模糊的指示并非理想地应为准确的知识所代替的某种东西。ψ函数本身成为从原子放射出的光的源头,光的周期便是ψ的频率。我想这意味着,ψ的散布对由于信息缺乏而引发的不确实性而言并不是一个标志,它是因果性失灵——此即原子特性之一部分的原子行为的间歇性的标志。
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我们有两个主要的方法来研究原子内部,我们能够观察电子的出入,也能观察光的出入。波尔假定了通过严格的因果性法则与第一种现象相关联的结构,海森堡以及他的追随者对第二种现象开展相关的工作。如果这两个结构是相同的,那么原子将涉及一个完整的对这两类现象完全的因果性关联,但很显然并不存在这种因果联系,所以我们不得不满足于将一个模型的实体表示为第二个模型中的可能性这种关联。或许这两个理论中有着与此不一致的细微之处,但是,它好像表达了其目的在于描述一个不完全的因果世界的法则的理想,即,一个现象的因果来源将代表另外一个现象的因果来源的可能性——薛定谔的理论至少提供了一个实际的世界是基于此项计划而被支配的强烈暗示。
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物理世界的本质 不确定性原理
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到此,我们已经表明,现代物理已经偏离了未来是预先确定的假定,忽略它而非有意排斥它。随着不确定性原理(第十章新量子理论中不确定性原理一节)的发现,现代物理学态度的敌意就变得越来越确定了。
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我们来考察我们以为能够预言未来的最简单的情形,假定我们在现在这一瞬间有一个位置和速度已知的粒子,假设没有任何干扰,我们可以预测随后时刻的位置(严格说来,无干扰应该是另一个预测的主题,但为使事情简单化,我们将做出让步),而恰恰是这种简单的预测是不确定性原理特意要禁止的。它阐明,在现在时刻,我们不能同时准确地获知粒子的速度和位置。
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乍看起来似乎存在一种矛盾,如果我们也不希望知道速度的话,我们可以无限地获知位置的准确性。很好,那么现在我们来进行高度准确的位置确定,稍后再来进行另外一个高度准确的位置的确定。把两个精确的位置相比较,我们可计算出准确的速度——用我们的手指拍一拍不确定性原理。这一速度对于预测毫无益处,因为在进行第二次准确确定位置时,我们已经非常粗糙地对待粒子,以致它不再具有我们所计算的速度。它是一个纯粹回溯性的速度,速度在现在时刻并不存在而在未来是完美的。它从未存在,将来也绝不存在,但总有它将已经存在的那一刻,在包括一个绝对的未来和一个绝对的过去而非一个绝对完美的未来的图4中并没有速度的位置。
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如今我们归之于一个粒子的速度能够被视为它的未来位置的一个预期,说它是不可知的(除了某种程度的不精确以外)等同于说未来不可预测,即刻到达了未来,以致它不再是一个预测时,速度就变得可知了。
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经典观点认为一个粒子必须具有确定的(但不必是可知的)的速度,如今总起来要把一片未知的未来装扮成现今的一个不可知因素。经典物理学搞了一个障眼法,用一个宿命体系蒙骗了我们,它把未知的未来偷带进现在,确信我们将不会追问未知的未来是否已经以此方式成为任何更可知的东西。
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只要对精确度的要求不被大量平均所淹没,同样的原理对我们试图预测的每一种现象都适用。每个坐标都对应一个动量,根据不确定性原理,确定坐标越精确,则动量的确定便越不准确。因此,“自然”规定:世界一半的知识将确保对另一半的无知——这种无知,正如我们所看到的,在稍后对世界的同一个部分回溯考察时或可补救。我们绝不能满足于包含着太多不可知的世界的图景,我们已经试着去除不可知的事物,即除去那些与我们的经验毫无因果关系的概念。出于这个理由,我们已经把通过以太中的速度,“正确”空间体系等消除了。这个巨大的新的不可知因素也必然同样从“现在”被清扫出去。它的固有的场所在于未来,那它将不再是不可知的,它已经过早地作为一个不能预想的事物的一个预想了。
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要评价物理学家在外部世界中所散布的符号是否足以预先确定未来,我们必须警惕回溯性的符号,在事情发生以后再来预言很容易。
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物理世界的本质 自然与超自然
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