混沌的哲学——从科大两位校长说起由刀豆文库小编整理,希望给你工作、学习、生活带来方便,猜你可能喜欢“华中科大校长”。
混沌的现代哲学
kyding 我对哲学兴趣不大,看冯友兰的《中国哲学简史》刚开了没几页,便觉得兴趣不大,一旦手边有其他的书籍,便将此书束之高阁,偶尔想起或再翻翻,但以不十分记得前面看到哪了,如此不了了之。
最近学校出现的关于两个人的新闻让我突然间对哲学又有了点兴趣,第一个人是科技大学的老校长---朱清时。看一下报到朱清时院士的新闻标题:
《用身体观察真气和气脉》,很难想象,这是一位中国科学院院士、顶尖大学原校长的讲座题目。朱清时院士这次早就引起争议的讲座,今天就在北京中医药大学如期举行
中科院院士朱清时:我没有盲从佛法而是一直在求证
看到这些新闻标题,我的第一反应是老校长是不是老糊涂了?不过理智告诉我,老校长即使老糊涂了,也不会这么糊涂,这里面可能有其他我不清楚的原因。
第二个人是科大的潘建伟教授。我们也看一下报道潘建伟院士的新闻标题:
潘建伟:量子力学和意识的产生可能是有关系的。潘建伟:这3个原因使中国成为量子卫星首发国家。这两个人在中国科学技术大学都是响当当的人物,也都是院士,都在各自的领域做出过杰出贡献,但是他们两个近期的新闻让我觉得以前我深信不疑的一些观念受到了极大的挑战,碾压了我本就没有什么根基的哲学观。对于我而已,如果非要让我选出两个最能代表我所认知的哲学词汇来,我只能给出这两个“唯物主义”与“唯心主义”。我自诩为一个“唯物主义者”,虽然我也经常干“唯心主义”的事。但是通过这两个人的新闻,我感觉我的“唯物主义”开始崩溃坍缩了。
既然潘教授说“量子力学”和意识可能有关系,那么就必须先聊一下“量子力学”,聊一下“量子力学”,就不得不提著名的杨氏双缝干涉实验。
杨氏双缝实验比量子论的历史还要早上100年。当初的法国物理学家托马斯·扬用这个简单实验挑战牛顿的微粒说,证明了光的波动性。原始的实验装置异常简单,这实验的影响却波及了几百年。托马斯·扬用经过一个小孔的光作为点光源,点光源发出的光穿过纸上的两道平行狭缝后,投射到屏幕上。然后,观测者可以看到,屏幕上形成了一系列明暗交替的干涉条纹。干涉是波特有的现象,因此,实验中出现的干涉条纹是光的波动性强有力的证明。(图1-a)
2002年,《物理世界》杂志评出十大经典物理实验,„杨氏双缝实验用于电子‟名列第一名。费曼认为,杨氏双缝电子干涉实验是量子力学的心脏,“包括了量子力学最深刻的奥秘”。
首先,为什么说双缝实验中的干涉条纹是波的特征呢?让我们简单说明一下条纹的形成。再看图1(a),点光源发出的光,作为一种波,抵达狭缝。根据惠更斯原理,波面上的每一点都是一个子波源。因此,经过两条狭缝之后的波,可看作是位于两条狭缝处的子波源所发出的两列波的叠加。„波的叠加‟意味着„振幅的叠加‟:如果两列波到达同一位置时,振动方向相同,叠加后振幅增大;反之,如果振动方向相反,互相抵消,使得叠加后振幅减小。因为叠加后的振动在不同位置的增大或抵消,便形成了屏幕上明暗相间的干涉条纹。(图1(a)右边的图案)
1(c)表示的是光波在屏幕上的强度分布。我们看到的曲线p是一条上下振动的图像,这对应于明暗相间强度变化的干涉条纹。】
如上所述,图中的(a)和(c)说明的都是„双缝实验‟的情形,图(b)又是什么呢?那是两次„单缝实验‟的结果。如果将一条狭缝遮住,就可以分别作两次单缝实验,我们发现,这两次单缝实验的结果都没有条纹,单缝实验光强度的分布,即波动振幅的平方,分别由(b)中的曲线p1和p2表示。
我们再次研究(b)、(c)中的曲线:p1、p2是单缝实验的强度分布,p是双缝实验的强度分布。显然,p并不等于p1、p2的简单叠加,事实上,它是单缝实验的振幅叠加后的平方。这是波动的特点,也是干涉条纹的来源。
如果用粒子来作双缝实验,会产生什么结果呢?读者会说:是用粒子,不是波,那就得不到干涉条纹了。答得很对,但是,不要忘了,我们的所谓粒子,有两种,除了经典意义下的粒子外,还有一种量子力学中的行为古怪的粒子。因此,我们遵循费曼设计的实验,对比一下水波、子弹和电子分别通过双缝时的不同行为。
水波的情况刚才已经说明过了,由图1表示。下面的图2则是用子弹(经典粒子)进行双缝实验的结果。设想用一挺机关枪向狭缝扫射(图2(a)),子弹的发射服从经典概率统计规律。我们假设:一粒一粒发射出来,而又穿过狭缝到达了屏幕的子弹中,50%的几率是通过第一条縫而来,50%的几率通过第二条縫而来。假设每个打到屏幕上的子弹形成一个亮点的话,发射一定数目的子弹之后,在屏幕上就有了一个亮点聚集而成的图像(图2(a)右)。我们从实验结果发现:这个图像不同于波动的情形,它不是明暗相间的干涉条纹,而是从中心到两边,亮度逐渐下降的图像,如图2(c)的曲线p所示。
类似于波动双缝实验,我们也可以分别将狭缝之一关闭,对另一个开缝做两次子彈单缝实验,实验结果的两条亮度分布曲线由图2(b)中的p1、p2表示。比较图1(b)和图2(b),不难看出,子弹单缝实验结果与水波单缝实验结果是相同的。然而,两种情形的双缝实验结果完全不同。子弹双缝实验的结果p,是两个单缝实验结果p1和p2的简单叠加,这是由概率的叠加性决定的。
总结以上所述,水波的双缝实验结果是相干叠加,体现水的波动性;子弹的双缝实验结果是非相干叠加,体现子弹的粒子性。如果我们用电子(或是光子及其它微观粒子)来作实验,结果又将如何呢?
我们可以类似于子弹的情形,用电子枪将电子一个一个地朝着狭缝发射出去。如图3所示: 电子单缝实验的结果如图3中的(b),曲线p1、p2与水波和子弹时一致。然而,电子双缝实验的结果p却是与水波的一样,出现了干涉条纹!
这个结果令经典物理学家们感到意外,因为,实验中的电子,和机枪发射子弹一样,是由电子枪一个一个发射出去的。因为在经典物理中,我们认为电子是粒子。既然是粒子,它的宏观轨道行为,应该和子弹没有实质的差别。双缝实验时,虽然两条缝都是打开的,但是每一个电子,应该象一个子弹那样,只能通过其中的一条缝到达屏幕。这样,结果就应该和子弹的结果一样,应该属于非相干叠加。
实验观察结果也显示,电子的确是像子弹那样,一个一个到达屏幕的,如下图所示,对应于到达屏幕的每个电子,屏幕上出现一个亮点。随着发射的电子数目的增加,亮点越来越多,越来越多……。当亮点多到不容易区分的时候,接收屏上显示出了确定的干涉图案。这是怎么一回事呢?这干涉从何而来?从电子双缝实验,我们会得出一个貌似荒谬的结论:一个电子同时通过了两条狭缝,然后,自己和自己发生了干涉!
以上解释使用的基本上是以波尔为代表的哥本哈根学派对量子理论的诠释。换言之,孙悟空具有分身而同时穿过两个洞的本领。但是,你无法得知他这功夫究竟是怎么回事,他绝不让你看到他玩分身术的详情,他只让你知道几个概率,上天派他到人间来掷骰子!爱因斯坦不同意哥本哈根派的诠释,生气地说:“玻尔,上帝不会掷骰子!” 玻尔一脸不高兴:“爱因斯坦,别去指挥上帝应该怎么做!”
几十年后的霍金,看着历年的实验记录,有些垂头丧气地说:“上帝不但掷骰子,他还把骰子掷到我们看不见的地方去!”
让我们运用量子论的概念,来理解电子这种不同寻常的非经典行为:实验中的电子同时穿过了两条狭缝,不就是相似于我们在第一节中说过的:„电子处于一种叠加态,既在位置A,又在位置B‟的情形吗?作为量子论中的叠加态粒子,每个电子(或光子)真是像孙悟空一样,有分身术,一个孙大圣到了两条狭缝处,就变成了两个大圣,同时穿过了两条狭缝!然后,两个真假孙悟空又自己跟自己打起来了!争斗的结果,有可能是双赢,变出一个大孙悟空,打得屏幕上异常明亮;也有可能两败俱伤,真假悟空全死光,那时,就对应于屏幕上暗淡的地方。
因此,双缝实验的结果表明:电子的行为既不等同于经典粒子,也不等同于经典波动,它和光一样,既是粒子又是波,兼有粒子和波动的双重特性,这就是波粒二象性。
读者也许会说:每个电子到底是穿过那条狭缝过来的,我们应该可以测量出来呀。不错,物理学家们也是这样想的。于是,他们便在两个狭缝口放上两个粒子探测器,以判定真假孙悟空到底走的那一边?然而这时,奇怪的事又发生了:两个粒子探测器从来没有同时响过!那好呀,这说明还是只有一个孙悟空,并没有分身。实验者感觉松了口气,刚刚想思考思考这干涉条纹的事,回头一看屏幕,咦?哪有什么干涉条纹呀。物理学家们反复改进、多次重复他们的实验,却只感到越来越奇怪:无论我们使用什么先进测量方法,一旦想要观察电子到底通过哪条狭缝?干涉条纹便立即消失了!也就是说,假孙悟空太狡猾了,他好像总能得知我们已经设置了抓他的陷阱,便隐身遁形不露面。悟空不用分身术,没有真假大圣间的战争,战场上也就没有了叠加和死伤,一切平静,实验给出经典的结果:和子弹实验的图像一模一样!后来,物理学家们给这种“观测影响粒子量子行为”的现象,取了一个古怪的名字,叫做:“波函数坍塌”。就是说:量子叠加态一经测量,就按照一定的概率,塌缩到一个固定的本征态,回到经典世界。而在没有被测量之前,粒子则是处于„既是此,又是彼‟的混合叠加不确定状态。因此,我们无法预知粒子将来的行为,只知道可能塌缩到某个本征态的概率。
以上只是量子力学相关的一个基本实验,但是却使得我对整个世界的认识发生了动摇,开始怀疑自己以前的所有基本观念。
首先让我感到难以接受的是“为什么人类的观测会影响量子的行为”?而且这个事件切切实实的发生了。一旦这个理论成立的话,那么我们以往所有的实现可能从根本上失去了意义。因为在人类的观测下发生的一些实验,可能并不反映事物的本质,得到的结论很有可能也是错误的,至少是片面的。这样以来,目前在各个研究方向上进行辛苦研究的科研工作者,可能在做毫无意义的劳动,简直就是生活给我们开了个巨大的玩笑。用一句话来形容再恰当不过“人类一思考,上帝就发笑”。
其次,另一个重要的问题是“物质的本质是什么”?首先让我们看看代表唯物主义的列宁是怎么说的:物质是标志客观实在的哲学范畴,这种客观实在是人通过感知感觉的,它不依赖于我们的感觉而存在,为我们的感觉所复写、摄影、反映。注意这里强调的是“物质的客观实在不依赖于我们的感觉而存在”。但是上面的实验恰恰证明了,物质的客观存在受到了我们的感觉(观测)的影响,甚至可以说是因为我们的感觉而存在,或者改变了存在的状态。这里我们不由得想起了我国明朝的心学大家王阳明。王阳明在500年前提出了一个著名的“岩花”说。《王阳明全集》卷三有这样一段记载:先生游南镇,一友指岩中花树问曰:“天下无心外之物,如此花树,在深山中自开自落,于我心亦何相关?”先生曰:“你未看此花时,此花与汝心同归于寂。你来看此花时,则此花颜色一时明白起来。便知此花不在你的心外。”这是王阳明自己对“心外无物”的注解。这段描述与量子力学有异曲同工之妙,在你未观测量子时,量子自身可以发生干涉,在你观测量子时,量子表现出量子特性。由此可以得出量子和你的心是息息相关的。这样以来,唯物主义就变得站不住脚,有被推翻的感觉。
我们再思考一下,不论是量子的状态,还是薛定谔的猫,都使得我们觉得在自然面前觉得渺小,感觉到所谓的科学的乏力,不论怎么样,我们都无法给出准确的描述和定义。我们通过以下的对话可以感受到人类能力的孱弱:
爱因斯坦不同意哥本哈根派的诠释,生气地说:“玻尔,上帝不会掷骰子!”
玻尔一脸不高兴:“爱因斯坦,别去指挥上帝应该怎么做!” 几十年后的霍金,看着历年的实验记录,有些垂头丧气地说:“上帝不但掷骰子,他还把骰子掷到我们看不见的地方去!”
上帝掷骰子吗?至今仍然是个悬而未决的问题。这是不是给不可知论做了最好的注脚呢?
我们再来看一下这个实验里还蕴含了很多非常本质的问题,这个实验似乎对唯心主义比较友好,但是真的是这样吗?也许我们看到了人类的观测或者说意识是对物质有影响的,这个实验确实是验证了这一点,但是我想问的一个问题是,没有人类以前呢?这个实验是什么结果呢?没有人类的意识,量子依然存在,不被观测的时候处于叠加状态,观测以后变成确定状态,这并不能说意识决定了物质,难道没有人类以前,宇宙都不存在吗?即使是量子,你看或者不看他,他都在哪里,不悲不喜。
对于一些基本的简单实验,现有的哲学理论都不能解释,科学也不能解释,所以就有很多人开始求助于玄学或者宗教,我想朱清时校长可能也是由于这个原因,开始研究佛学的,试图利用佛学对世界做更完美的解释。基于此,我想我就能理解老校长的近期做的一些看似匪夷所思的事情了。
佛学中的意识是:意识的本体是“一念不生”的境界,处于这种境界的人,面对所有事物都对境无心,这时意识处于不确定状态,不住相。如来的法身其实不在任何具体的空间,不住相,又存在于任何地方;不在某处又存在于任何一处。人的意念也是不住相,没有任何具体的色相。
在量子物理中,这种没有确定的状态,一被观测,也就是人的意识一参与,基本粒子的波函数就开始坍缩了,电子就会出现在个确定的位置,就出现某种客观实在,所以客观实在产生于意识参与的测量。
在量子力学中,物质是由测量而确定的,而起心动念的实质我们也可以把它叫做一种测量。起心动念的时候意识本身就不再自由了,它突然就坍缩到个具体的概念之上了。
套用朱校长的话:“一切唯心造”是佛法的一个基本结论,但是现在量子物理的研究只是初步,初步的程度是:当你没有意识的时候,整个客观世界都处于一种不确定的状态之中,一旦意识参与进去了,它再迅速地突变,突变成一种确定的状态呈现出来。所以从这个意义上说,物质世界确实是意识参与的结果,也就是“唯心造”。这些话从某些角度来看是有道理的,确实佛学在一些方面解释起来比自然科学更顺畅。
那么量子力学的尽头是什么呢?是宗教?是玄学?还是新的哲学体系?我想至少不是现在的哲学,现在的哲学处在混沌的状态,她走到了一个十字路楼,需要新一代的大师出现,为我们指引方向,这个大师会是上帝吗?谁知道呢?