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1702208920 ·部分的总和与构成的对象(由两个或多个个别物组成的部分的总和[mereological sum],即个别物构成的整体。布鲁德的福特车是一群原子构成的部分的总和。这福特车也是由汽车部件构成的。它还是用钢铁造就的。福特车与各种成分、部件之间的关系是什么?)
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1702208922 思想的力量(第9版) [:1702204300]
1702208923 元本体论
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1702208925 成为哲学论争话题的,不光是普遍物的本体论性质等问题。如今本体论自身也是讨论的对象:本体论研究能揭示出客观真理吗?
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1702208927 本体论实在论(ontological realism)认为它能,而本体论反实在论(ontological anti-realism)认为它不能。反实在论者中就包括斯特劳森这样的“描述的形而上学家”,他把形而上学限制在概念研究的范围内。反实在论者还包括这样一些人,他们把形而上学问题看成琐碎的语义学问题而予以忽略。孰是孰非至今尚未有定论。
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1702208929 思想的力量(第9版) [:1702204301]
1702208930 量子力学中的哲学问题④
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1702208932 量子力学堪称人类所创造的最为成功的科学理论之一。它所做的无数的大胆而精确的预言一次又一次地被实验所证实。它能解释各个领域的现象,从天空为什么是蓝色的到放射性到原子的结构。不仅如此,它还直接导致了大量技术上的奇迹,如硅片、激光和磁共振成像,倘若没有量子力学,它们根本不可能被发明出来。量子理论和爱因斯坦的相对论一道,构成了当代物理学的基础。但量子力学不光是最成功的科学理论之一,它也是最为古怪的。它和我们常识中关于世界的图景大相径庭,同先前的经典物理学理论也格格不入,以至于物理学家面对量子力学的主流态度基本上可以用一句话来概括:“闭上嘴,只管计算吧。”⑤也就是说,很多物理学家并不追问这个理论关于世界说了什么,他们专心致志地解方程,这方程可以给出准确的预言,也可以让工程师们造出智能手机、DVD 播放器等好东西。然而哲学家们关注的,恰恰就是量子力学关于世界说了什么,尤其是当它和我们习以为常、不加反思的日常观念产生冲突的时候。在这一小节,我们将讨论一些和量子力学相关的问题并给出一些可能的回答。
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1702208934 量子力学中的古怪可多了,与之相关的饶有趣味的哲学问题也很不少,在这短短的一节中我们不可能穷尽它们。我们将聚焦于量子力学的这样一些特征,无论对于哲学家还是对于其他认真思考过这一理论的人而言,这些特征都至关重要。
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1702208936 量子力学有这么个特征,可以说这一理论所产生的大部分哲学难题都与此有关。为了阐明这一点,我们不妨设想这样一个简单的系统,它由两个盒子和一个粒子构成。倘若我们知道盒子中的某个地方有个粒子,一般来说,我们会认为这里存在着两个可能性:粒子不是在第一个盒子里,就是在第二个盒子里。可以说,以上两者都是这一系统的可能状态。由此,一般观点是这样的:这一系统有两个可能状态,我们可以称之为粒子在盒子 1 中、粒子在盒子 2 中。在量子力学中,我们可以写成“|粒子在盒子 1>”和“|粒子在盒子 2>”。从此处开始,我们将一直使用这样的符号。
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1702208938 对于这么个简单系统,量子力学说的就有点特别了。上文说的两个状态固然是可能的,而量子力学还允许它处于无限个其他状态,即上述两个状态的“联合”。例如,有这样的状态,我们可以描述为 50%|粒子在盒子 1>和 50%|粒子在盒子 2>。⑥还可以有 75%|粒子在盒子 1>和 25%|粒子在盒子 2>,10%|粒子在盒子 1>和 90%|粒子在盒子 2>,如此等等——总之你能想象得到的一切联合都属于可能状态。由两种原始状态构成的每一个联合都被称为一个叠加(superposition)。把叠加描述成状态的“联合”,这只是个权宜的说法;这一观念在数学上是十分严格和明晰的。我们来看看,一个系统处于叠加态,这意味着什么。
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1702208940 说一个系统处于上述这些叠加态中的一个,这究竟是什么意思?这是量子力学中最具争议性的问题之一。请看第一个叠加态,即 50%|粒子在盒子 1>和 50%|粒子在盒子 2>。一个想法是,这里有两个粒子,一个在盒子 1,另一个在盒子 2;而每一个粒子都“灰化”了,正如马蒂·麦克弗莱(Marty Mcfly)在《回到未来》(Back to the future)中的样子。或许在 10%|粒子在盒子 1>和 90%|粒子在盒子 2>的系统中,盒子 1 中的粒子比较“微弱”而盒子 2 中的粒子比较“结实”。不过,这样来思考叠加态却是个误导:实际上,只有一个粒子。说白了,只要你打开盒子看,你就只能看见一个粒子,不是在盒子 1 就是在盒子 2。叠加态是你永远看不见的。
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1702208942 所以量子力学描述的叠加态是难以理解的,当我们观察或测量这一系统时,我们永远观察不到它。解释叠加态究竟是什么,以及它何以在我们测量的时候貌似消失,这或许是量子力学的哲学中最令人困惑的问题——我们称之为测量问题(measurement problem)。
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1702208947 诸位或许会有这样的疑惑:既然物理学家从来看不见叠加态,而且叠加态又如此令人困扰,那么他们何必预设这么个状态呢?在此,只能给出一个简短的回答:对于量子力学的数学而言,叠加态是个必要的特征;只有这样,才能在数学中重现无数次实验的经验结果。放弃叠加态,你就能轻松摆脱测量问题;但这样一来你就得面对精确性问题——因为缺少叠加态的理论没法做出精确的预测。
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1702208949 对测量问题的回答,就是对量子力学的诠释。诠释的方式多种多样,它们在古怪的方向上各异其趣。标准的或正统的诠释通常被称为哥本哈根诠释(Copenhagan interpretation)⑦,接受这一诠释的物理学家为数最多。哥本哈根诠释认为,当系统处于 50%|粒子在盒子 1>和 50%|粒子在盒子 2>这一状态时,就粒子究竟是在盒子 1 还是在盒子 2 这个问题而言,并不存在与之相应的事实;也就是说,这时追问粒子在哪个盒子里是没有意义的。然而,当有人决定打开盒子中的一个以此来测量这个系统的时候,系统便会在状态|粒子在盒子 1>和状态|粒子在盒子 2>之间“选择”一个。当系统完成了二选一之后,我们就说它坍缩(collapse)到了那个状态。至于系统如何选择,这是个神秘过程,仅仅服从概率规则。拿眼下这个情况来说,我们有 50% 的机会看到粒子在盒子 1,50% 的机会看到粒子在盒子 2。也就是说,假如你设置一群系统,让它们都处于上述叠加态;然后你打开一个个盒子进行测量,那么你将有大约一半的次数看到粒子在盒子 1,也将有大约一半的次数看到粒子在盒子 2。假如你最初设置的是另一种叠加态,如 10%|粒子在盒子 1>和 90%|粒子在盒子 2>,那么你看到粒子在盒子 1 的机会就只有 10% 而看到粒子在盒子 2 的机会有 90%。
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1702208951 哥本哈根诠释的好玩之处在于,它给测量行为赋予了一种因果效力。当你测量一个系统并因此让它坍缩至两个状态中的一个时,你让它的物理状态发生了变化,正如点燃炸药让炸药的物理状态发生了变化;而这变化对于系统的未来行为是有实际影响的。于是自然就有了这么个疑问:测量究竟是什么?是什么使得它如此特别,以至于它竟能有如此力量来影响世界?许多物理学家乐于采用斯图尔特法官(Justice Stewart)的测试标准(“我看到它我就知道了”)来确定测量是什么,但是这样的标准依然让事情留在神秘中:这样一个叙述含糊的、显然是非物理的过程何以能够影响现实状态?有一条路径是由物理学家约翰·冯·诺依曼(John von Neumann)和尤金·维格纳(Eugene Wigner)提出的,他们主张,在观察者的性质中,有那么些东西引发了量子系统的坍缩。我们通常把意识设想为非物质的存在,而在上述路径中,意识具备某种特殊的能力,这种能力是单纯的物理事物——如电子、质子——所不具备的。于是有人就把量子力学看成是身心二元论的一个证据,不过也有对量子力学的其他诠释,认为坍缩的产生和意识没什么关系。电影《我们到底知道多少!?》(What the Bleep Do We Know!?)可算是对这一观点的通俗描述。在电影中,意识观察能够直接影响现实,甚至能根据自己的意志塑造现实。不过说实在的,这是对量子力学的赤裸裸的误读。哥本哈根诠释固然认为你的行为能够影响现实,但那只是以概率为基础的影响。你可以选择看或不看盒子,由此造成系统坍缩与否的差别;但是你没法选择让粒子出现在盒子 1 中。
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1702208953 哥本哈根诠释的另一个重大特征在于,概率成了现实的基本特性。在量子力学之前,经典物理学家把概率概念视为本质上属于认识的(epistemic)(“认识的”概念是说,这概念涉及的是认识论)。投掷硬币时,我们说正面朝上的概率是 50%;在经典物理学家看来,这只不过反映了我们对于事实的无知,而事实本身实际上是确定的。我们固然不知道硬币会正面朝上还是反面朝上,但是假如有一台足够强大的计算机,它配备了一切物理法则也配备了硬币落地前的一切事实,那么它就能够精确地预测接下来会发生什么。从这一经典视角看,世界上发生的一切全都是决定论(determnistic)的,也就是说,完全由先前状态决定。然而,哥本哈根诠释下的量子力学却让世界成了非决定论(indeterministic)的。也就是说,在硬币落地前,不存在任何事实能够决定硬币是正面朝上还是反面朝上。它彻底地成了一个偶然事件。量子力学的这一特征是对经典物理学的极大背离,爱因斯坦所说的“上帝不掷骰子”便是由此而来。非决定论让很多人感到惊异,但也有些哲学家从中看到了恢复自由意志说的希望。假如一切物理事件根本上是非决定论的,而我的行为也是物理事件,那么或许可以说我的行为是自由的并且我对自己的行为负有最终责任。但不幸的是,这事没那么顺理成章。有人会说,和被决定的事件相比,随机事件并不显得更自由。设想我在决定说谎还是讲真话的时候,一个电子在我的大脑中随机地坍缩至某个状态,于是我讲了真话——和我的大脑状态决定论地导致我说真话而我得为之负责相比,让我为随机事件负责任并不显得更有道理。这方面的论争还远远没有定论,不过很显然,量子非决定论并不能自动解决自由意志问题。
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1702208955 大家都知道爱因斯坦反对量子非决定论,而他对于量子力学最深刻的挑战在于,他认为这一理论不完备。爱因斯坦与他的合作者波里斯·波多斯基(Boris Podolsky)、内森·罗森(Nathan Rosen)一起提出了一个思想实验,我们称之为 EPR。这一实验旨在表明有些物理现象是量子力学没法表现的。这个思想实验让我们对量子力学、对我们身处其中的世界有了更深的洞见。在 EPR 思想实验的一个版本中,有两个粒子从共同的源头出发朝着相反方向行进,一个往左,一个往右。在他们行进过很长距离之后,左手粒子进入了一个装置,会把它放进盒子 1 或盒子 2;而右手粒子进入了另一个装置,会把它放进盒子 3 或盒子 4。根据量子力学,我们可以如此设定粒子,让左手粒子最终处于叠加态 50%|左手粒子在盒子 1>+50%|左手粒子在盒子 2>,而右手粒子最终处于叠加态 50%|右手粒子在盒子 3>+50%|右手粒子在盒子 4>。然而理论中还说,这两个粒子可以是彼此相关的,即当左手粒子在盒子 1 时,右手粒子就在盒子 3;当左手粒子在盒子 2 时,右手粒子就在盒子 4。这样一来,整个状态可以被描述为 50%|左手粒子在盒子 1>|右手粒子在盒子 3>+50%|左手粒子在盒子 2>|右手粒子在盒子 4>。
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1702208957 那么,根据哥本哈根诠释,倘若你打开左手边的盒子,你就令叠加态坍缩了,于是左手粒子不是在盒子 1 就是在盒子 2。我们就当它在盒子 1 吧。由于两个粒子彼此相关,因此假如你的朋友看右边的盒子,她就会看到右手粒子在盒子 3。如果你看到你的粒子在盒子 2,那么你的朋友当然就会看到她的粒子在盒子 4。我们刚才忘记说了,你在地球上的实验室里,而你朋友正在宇宙飞船里绕着半人马阿尔法(Alpha Centauri)航行,距离你四光年开外(这实验可费工夫了)。于是在爱因斯坦看来,当你看你的盒子时,根本没有路径能够使叠加态的坍缩影响到半人马阿尔法附近的盒子。所以爱因斯坦主张坍缩根本不存在——你的粒子在你看之前就在盒子 1,而你朋友的粒子在她看之前就在盒子 3。量子力学没能说出粒子在哪里,因此这个理论不完备。
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1702208959 面对爱因斯坦,一位名叫约翰·贝尔(John Bell)的物理学家扭转了局势。他用数学显示出,假如一个理论在爱因斯坦的意义上是完备的,那么它做出的经验预测将和量子力学的预测截然相反。此后,艾伦·爱斯派克特(Alain Aspect)等人对预测进行了测试(思想实验成了真的实验!),结果和量子力学的预测相符。爱因斯坦的错误在于,他假定你在地面上的观察所引发的坍缩没法影响发生在半人马阿尔法附近的事。他这么想是因为,他认为一切物理上的相互作用都是定域的(local)——大致意思是说,它们只能影响附近的事物。地球上的事件固然能影响到半人马阿尔法附近,但是那得经过四年的时间,让影响力在空间中定域地传送并最终抵达半人马阿尔法。爱因斯坦相信物理现象的定域性,因为他自己的相对论看上去要求定域性。但事到如今,非定域性(nonlocality)作为量子力学的本质特征已经被广为接受,尤其在哥本哈根诠释这样的涉及坍缩的版本中。换句话说,当你看地球上的盒子时,你在瞬间就导致了半人马阿尔法附近的物理变化。非定域性造成了量子力学和相对论之间的紧张,而且它还颠覆了我们对于自然的直觉。倘若我们的宇宙具有非定域性,那么在超出我们可见范围的极远的宇宙发生的事件就能立即对我们身边的事件产生直接的影响。不过,由于量子非决定性,这样的影响是独特的,没法付诸实用——例如,用来进行信号的即时传送。假如我们真的有宇宙飞船开往半人马阿尔法,那么它安全抵达的消息还是得经过四年时间才能传到我们地球上。
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1702208961 在哥本哈根诠释之外,最重要的诠释路径之一是多世界诠释(many-worlds interpretation)或埃弗雷特诠释(Everett interpretation)。根据这个多世界诠释,叠加态从不坍缩。可是当你打开盒子看的时候,你看不到叠加态。那么究竟发生了什么呢?你自己成了叠加态的一部分!具体说来是这样的:在叠加态的一个部分中,你看到粒子在盒子 1;而在叠加态的另一个部分中,你看到粒子在盒子 2——这两个事件同等真实并发生于相同的时空。你所经历的是看到两个盒子中的一个,但是还有“另一个你”在看着另一个状态。这两个不同的可能性被称为分支(branches),因为它们就如同一棵树的两根枝杈,这树是从最初的观察生长出来的。当你从分支出发观察更多的叠加态,更多的分支就被创造出来了。每一个分支事件创造出的不仅是新“版本”的你,它创造出的是完整的新世界。现在诸位该明白了,这个诠释为何叫多世界诠释——你观察的每个叠加态都导向新世界,我观察的每个叠加态也都导向新世界,对每个观察者而言都是如此。将存在的世界不计其数。
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1702208963 和从哥本哈根诠释导出的观点相比,诸位或许会觉得上面的观点更加古怪。但是这么个诠释在物理学家和哲学家当中都颇受欢迎,你说这是为什么呢?它确实具备优势。首先,多世界诠释是决定论的。在测量事件发生后,会发生的只有一件事:粒子将被看到位于盒子 1 和粒子将被看到位于盒子 2!再者,多世界诠释并不对测量概念做本质性使用,所以它无须对付这么个缠人的问题:意识是否在物理现象中扮演特别的角色。而且,多世界诠释可以是定域性的,因为这里不存在坍缩事件所以无须非定域影响。不过,这样的优势依然未必足以说服人,毕竟我们被它逼得去相信有大量彼此相似的世界在共存,而它们彼此都互不相见。我们该如何来比较如此奇异的世界图景的得与失呢?
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1702208965 除此之外,还有许多其他的量子力学诠释版本,我们没法一一细说了——例如波姆力学(Bohmian mechanics)、模态诠释(modal interpretations)、杰拉迪-里米尼-韦伯理论(Ghiradi-Rimini-Weber theory),如此等等。每一个诠释都会导出古怪的结果,挑战着我们对于世界的直觉。让我们稍作回顾:量子力学告诉我们的就是,世界比我们所能梦想的样子还要怪异得多——我们根本不知道在那么多匪夷所思的世界版本中,究竟哪一个是真的。
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1702208967 艾耶尔是英国逻辑实证主义传统中的著名代表人物。在以下部分中,艾耶尔提出了意义的可证实性原则,并将它进一步精练化。
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