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1700961582 延迟实验示意图2
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1700961584 想象你去看电影,虽然你对电影内容一无所知,但很明显,既然已经剪完上映,说明这部电影早已杀青。但走到电影院门口的时候,你却被告知,只要你从左门进去,就会发现它是周星驰主演的,而只要从右门进去,它就会是周润发主演的。换句话说,这部电影当初的主演是谁,可以由你当场来决定!
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1700961586 如果你觉得这件事情很奇妙,那么延迟实验表达的是同样的意思。虽然听上去古怪,这却是哥本哈根派的一个正统推论!惠勒后来引用玻尔的话说,“任何一种基本量子现象只在其被记录之后才是一种现象”,光子是一开始还是最后才决定自己的“历史”,这在量子实验中是没有区别的,因为在量子论看来,历史不是确定和实在的―除非它已经被记录下来。更精确地说,光子在通过第一块半透镜到我们插入第二块半透镜之间“到底”在哪里,它是个什么,这是一个没有意义的问题。我们没有权利去谈论这时候光子“到底在哪里”,因为在观测之前,它并不是一个“客观真实”!
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1700961591 延迟实验示意图3
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1700961593 惠勒用那幅著名的“龙图”来说明这一点:龙的头和尾巴(输入和输出)都是确定的、清晰的,但它的身体(路径)却是一团迷雾,没有人可以说清。因为直到你采用一种特定的方式来观测它之前,这条龙压根儿就不存在一个“真实”的身体!
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1700961595 也许你会觉得这纯粹是痴人呓语,然而,在惠勒的构想提出5年后,马里兰大学的卡洛尔·阿雷(Carroll O.Alley)和其同事当真做了一个延迟实验,其结果真的证明,我们何时选择光子的“模式”,这对于实验结果是无影响的!与此同时,慕尼黑大学的一个小组也作出了类似的结果。
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1700961597 这样稀奇古怪的事情说明了什么呢?
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1700961599 这说明,宇宙的历史说不定可以在已经发生后才被决定究竟是怎样发生的!在薛定谔的猫实验里,如果我们也能设计某种延迟实验,我们就能在实验结束后再来决定猫是死是活!比如说,原子在一点钟要么衰变毒死猫,要么就断开装置使猫存活。但如果有某个延迟装置能够让我们在两点钟来“延迟决定”原子衰变与否,我们就可以在两点钟这个“未来”去实际决定猫在一点钟的死活!
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1700961601 这样一来,宇宙本身由一个有意识的观测者创造出来也不是什么不可能的事情。虽然从理论上说,宇宙已经演化了几百亿年,但某种“延迟”使得它直到被一个高级生物观察之后才成为确定。我们的观测行为本身参与了宇宙的创造过程!这就是所谓的“参与性宇宙”模型(The Participatory Universe)。宇宙本身没有一个确定的答案,而其中的生物参与了这个谜题答案的构建本身!
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1700961606 惠勒的龙
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1700961608 这实际上是某种增强版的“人择原理”(anthropic principle)。人择原理是说,我们存在这个事实本身,决定了宇宙的某些性质为什么是这样的而不是那样的。也就是说,我们讨论所有问题的前提是:事实上已经存在了一些像我们这样的智能生物来讨论这些问题。我们回忆一下笛卡儿的“第一原理”:不管我怀疑什么也好,有一点我是不能怀疑的,那就是“我在怀疑”本身,也就是著名的“我思故我在”!类似的原则也适用于人择原理:不管这个宇宙有什么样的性质也好,它必须要使得智能生物可能存在于其中,不然就没有人来问“宇宙为什么是这样的?”这个问题了。因此,关于宇宙的问题必然是有前提的:无论如何,你首先得保证有一个“人”来问问题,不然就没有意义了。
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1700961610 举个例子,目前宇宙似乎是在以一个“恰到好处”的速度在膨胀。只要它膨胀得稍稍快一点,当初的物质就会四散飞开,而无法凝聚成星系和行星。反过来,如果稍微慢一点点,引力就会把所有的物质都吸到一起,变成一团具有惊人密度和温度的大杂烩。而我们正好处在一个“临界速度”上,这才使得宇宙中的各种复杂结构和生命的诞生成为可能。这个速度要准确到什么程度呢?大约是1055 分之一,这是什么概念?你从宇宙的一端瞄准并打中在另一端的一只苍蝇(相隔300亿光年),所需准确性也不过1030 分之一。类似的惊人准确的宇宙常数,我们还可以举出几十个。
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1700961615 自指的宇宙
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1700961617 你肯定很奇怪:为什么宇宙恰好以这样一个不快也不慢的速度膨胀?人择原理的回答是:宇宙必须以这样一个速度膨胀,不然就没有“你”来问这个问题了。因为只有以这样一个速度膨胀,生命和智慧才有可能诞生,从而使问题的提出成为可能!从逻辑上来说,显然绝对不会有人问:“为什么我们的宇宙以一个极快或者极慢的速度膨胀?”因为如果这个问题的前提条件成立,那这个“宇宙”不是冰冷的虚空就是灼热的火球,根本不会有“人”存在于此,也就更不会有类似的问题被提出。
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1700961619 参与性宇宙是增强的人择原理,它不仅表明我们的存在影响了宇宙的性质,甚至我们的存在创造了宇宙和它的历史本身!可以想象这样一种情形:各种宇宙常数首先是一个不确定的叠加,只有被观测者观察后才变成确定。但这样一来它们又必须保持在某些精确的范围内,以便创造一个好的环境,令观测者有可能在宇宙中存在并观察它们!这似乎是一个逻辑循环:我们选择了宇宙,宇宙又创造了我们。这件怪事叫作“自指”或者“自激活”(self-exciting),意识的存在反过来又创造了它自身的过去!
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1700961621 请各位读者确信,我写到这里已经和你们一样头大如斗,嗡嗡作响不已。这个理论的古怪差不多已经超出了我们可以承受的心理极限,我们在“意识”这里已经筋疲力尽,无力继续前进了。对此感到不可接受的也绝不仅仅是我们这些门外汉,当时已经大大有名的约翰·贝尔(John Bell,我们很快就要讲到他)就嘟囔道:“难道亿万年来,宇宙波函数一直在等一个单细胞生物的出现,然后才坍缩?还是它还得多等一会儿,直到出现了一个有资格的、有博士学位的观测者?”要是爱因斯坦在天有灵,看到有人在他的诞辰纪念日上发表这样古怪的、违反因果律的模型,不知作何感想?
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1700961623 哪怕从哥本哈根解释本身而言,“意识”似乎也走得太远了。大多数“主流”的物理学家仍然小心谨慎地对待这一问题,持有一种更为“正统”的哥本哈根观点。然而所谓“正统观念”其实是一种鸵鸟政策,它实际上就是把这个问题抛在一边,简单地假设波函数一观测就坍缩,而对它如何坍缩,何时坍缩,为什么会坍缩不闻不问。量子论只要在实际中管用就行了,我们更为关心的是一些实际问题,而不是这种玄之又玄的阐述!
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1700961625 但是,无论如何,当新物理学触及这样一个困扰了人类千百年的本体问题核心后,这无疑也激起了许多物理学家的热情和好奇心。的确有科学家沿着维格纳的方向继续探索,并论证意识在量子论解释中所扮演的地位。这里面的代表人物是劳伦斯国家物理实验室的美国物理学家亨利·斯塔普(Henry Stapp),他自1993年出版了著作《精神、物质和量子力学》(Mind, Matter, and Quantum Mechanics )之后,便一直与别的物理学家为此辩论至今(3) 。这种说法也获得了某些人的支持,2003年,还有人(如阿姆斯特丹大学的Dick J. Bierman)宣称用实验证明了人类意识“的确”使波函数坍缩。不过这一派的支持者也始终无法就“意识”建立起有说服力的模型来,对于他们的宣称,我们在心怀敬意的情况下最好还是采取略为审慎的保守态度,看看将来的发展如何再说。
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1700961627 我们沿着哥本哈根派开拓的道路走来,但或许是走得过头了,误入歧途,结果发现在尽头藏着一只叫作“意识”的怪兽,这让我们惊恐不已。这早已经远离了玻尔和哥本哈根派的本意,现在还是让我们退回到大多数人站着的地方,看看还有没有别的道路可以前进。嗯,我们发现的确还有几条小路通向未知的尽头,倒不如试着换个方向,看看它是不是会把我们引向光明的康庄大道。不过首先,还是在原来的那条路上做好记号,醒目地写下“意识怪兽”的字样并打上惊叹号,以警醒后人。好,各位读者,现在我们出发去另一条道路探险,这条小道看上去笼罩在一片浓雾缭绕中,并且好像在远处分裂成无数条岔路。我似乎已经有不太美妙的预感,不过还是让我们擦擦汗,壮着胆子前去看看吧。
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1700961629 饭后闲话:科学史上的神话(五)
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