放棄「上帝視角」

作者 胡翌霖 (清華大學助理教授)

責編 許嘉芩 劉愈

量子力學在數學上是極端精確的，但在物理意義上令人困惑。量子力學蘊含著劇烈的思想變革，傳統的或者說日常的關於實在性和因果性的概念似乎都被動搖了。

然而我們倒也不必把量子力學過分妖魔化了。事實上與其說量子力學揭示的是世界的曖昧不明，不如說揭示的是人類語言的曖昧性。我們之所以感到量子力學難以理解，是因為我們用以理解和描述世界的語言和概念本身是有限的。

玻爾說：「我們人類從根本上依賴於什麼？……我們依賴於我們的言詞。……我們的任務是與別人交流經驗和觀點。我們必須不斷為擴展我們描述的範圍而奮鬥，……『實在性』也是一個詞，一個我們必須學會正確使用的詞。……不存在什麼量子世界。只存在一種抽象的量子力學描述。認為物理學的任務是去探求大自然是怎樣的想法是錯誤的。物理學討論的是我們對於大自然可能說些什麼。」

海森堡則說：「人們能夠談論原子本身嗎，這是一個物理學問題，同時也是一個語言學問題。」他指出，「量子論的哥本哈根解釋是從一個佯謬開始的，它從我們用經典物理學術語描述我們的實驗這樣一個事實出發，同時又從這些概念不能準確地適應自然這樣一個認識出發。這樣兩個出發點間的對立關係，是量子論的統計特性的根源。」

另一方面，我們注意到，在相對論和量子力學中，觀測者的地位都被突顯出來，在相對論中，測量取決於測量者所處的參照系，而在量子力學中，甚至一件事情的發生與否都要取決於測量。但這種觀測者的突顯並不意味著某種神秘的主觀意志的加入。事實上，關鍵問題與其說是引入了某種神秘的主觀視角，不如說是驅逐了「上帝視角」。我們在經典力學視野下談論的所謂「客觀」，往往就是「上帝觀」，是一個匿名的、全能的觀察者在與觀察對象完全隔離的狀態下看到的東西，但談論這種東西是不合法的。

比如說，當我們描述電子時，我們就不能說：如果在X處出現了一個記號，那麼這枚電子就是從a路徑（或b路徑）過來的。因為只有X處出現了一個記號這件事情是由實驗者觀察到的，而說這枚電子通過了a路徑，這並不是觀察到的現象，而是一種理論的重構，是因為按照我們的理解（其實是把電子當作日常的小球來理解），我們只能想像它由a路徑通過而到達X屏幕。但總而言之，「電子通過了a路徑」這件事情只是想像的結果，而不是一個事實。

甚至說所謂的「電子」本身也是一種想像的建構。說它是想像的建構，並不是說它是虛幻的，是依賴於人的意志的，恰恰相反，在這裡電子的行為並不依賴實驗者的意志。所謂建構意思是說，它的狀態和性質是我們根據自己所能觀察到的現象而設定出的一個理論工具。如果一個實體或性質的概念不能給出任何與我們的觀察相關的東西，那麼設定這個概念就是無意義的。

從我們的觀察出發來理解世界，並不是某種自我中心的狂妄自大，相反，這倒是一種謙卑——因為我們不是上帝，所以我們不能跳出自己所處的有限位置，站到整個世界之外來審視萬物。

放棄上帝視角，也就是說我們只能老老實實地，根據我們自己的觀察，用我們自己的語言，來描述所發生的事情。而談論某種根本沒有人可以以任何方式現實地觀察到的，基於某個抽象的上帝視角來陳述的事件，這是不合法的。

除此之外，量子力學還需要打破的一個東西是「充足理由律」，但並不是反對「因果性」。所謂因果性，說的是事物之間的相互聯繫，沒有一個事件是孤立發生的，比如說張三的一記悶棍是導致李四死亡的原因。說「因果性」普遍存在，也就是說張三的一棍子打下去肯定會產生某些結果，或者說李四被打死了肯定有某種原因；然而一般我們所談論的因果性並不是「充足理由律」，充足理由律認定每一個事件都有導致其發生且必然發生的充足理由，也就是充要條件。這種充足理由本來就是理論的空想，實際上人們除了在抽象的數學世界，從來沒有窮盡過哪個現實事件的充要條件。

量子力學破除了對充足理由律的幻想，但沒有破壞因果性。比如在延遲選擇實驗中，去除了上帝視角後，我們所能實際談論的只有這三個事件：1逐個發射電子——2插入或拔出感應器——3出現光斑。我們可以問：為什麼光斑如此這般出現，答：因為發射了電子並且插入了光屏等等。這就是提供了並非充足理由的理由，在這裡因果性沒有錯亂，先後次序毫無問題。只有當我們額外插入了一些基於上帝視角重構出來的非法事件時，所謂「延遲實驗」才會出現因果倒錯的悖謬。比如說「在選擇觀測之前電子就已經通過了雙縫」這一事件，這個「通過」沒有人觀測到，這個「已經」是從上帝視角推想出來的，非要去描述這種只有上帝能看到的事件的前因後果，因果先後次序才倒錯了。

最終章推薦書目

艾薩克森：《愛因斯坦：生活和宇宙》，張卜天譯，湖南科學技術出版社2009年（2014年再版改名為《愛因斯坦傳》）。——喬布斯傳的作者所寫，市面上最好的一部愛因斯坦傳記，其中也包括對相對論的通俗講解。

曹天元：《上帝擲骰子嗎：量子物理史話》，遼寧教育出版社2008年。——我見過的最好的一本國內作者寫的高端科普書，在歷史場景下娓娓道來。作為歷史書不夠嚴謹，但作為科普書非常成功。

吳國盛：《反思科學講演錄》——裡面有一篇「百年科技的歷史回顧與哲學反思」可以補充20世紀科學史的其它方面。

《過時的智慧——科學通史十五講》

【本文摘自《過時的智慧——科學通史十五講》第十五講 相對測量：20世紀物理學革命，上海教育出版社，2016年7月出版。】

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