作者 | 秦志偉
一本約25萬(wàn)字的書(shū)的初稿已經(jīng)被放在盒子的底部五年多了。 這次，程素梅把它挖出來(lái)，準(zhǔn)備在國(guó)家社科基金后期資助項(xiàng)目的支持下出版。 在她看來(lái)，是時(shí)候回應(yīng)科學(xué)哲學(xué)中的“丑聞”了。 程素梅是上海社會(huì)科學(xué)院哲學(xué)研究所副所長(zhǎng)，研究量子力學(xué)哲學(xué)30余年。 近日，她的新書(shū)《轉(zhuǎn)變觀念：量子糾纏引發(fā)的哲學(xué)革命》舉行新聞發(fā)布會(huì)。
這一“丑聞”是美國(guó)哲學(xué)家約翰·塞爾在回顧和展望世紀(jì)之交科學(xué)哲學(xué)的發(fā)展時(shí)提出的。 塞爾將其描述為科學(xué)哲學(xué)中的“丑聞”，科學(xué)哲學(xué)家仍未消化量子力學(xué)帶來(lái)的哲學(xué)挑戰(zhàn)。
《轉(zhuǎn)變觀念：量子糾纏引發(fā)的哲學(xué)革命》，程素梅著，科學(xué)出版社2020年8月出版，售價(jià)：128元
支持與反對(duì)：無(wú)休止的辯論
1900年，德國(guó)物理學(xué)家普朗克首次提出量子概念，以解決困擾物理學(xué)家的“紫外線災(zāi)難”問(wèn)題。 他假設(shè)黑體輻射的能量不是連續(xù)的，不能取任何值，而是一塊一塊地進(jìn)行，“量子”代表最小的能量單位。 但普朗克本人最初對(duì)“量子”這個(gè)概念深惡痛絕，并想方設(shè)法將其融入經(jīng)典物理學(xué)。 但最終他失敗了。
慢慢地，越來(lái)越多的物理學(xué)家進(jìn)入量子世界，將量子概念引起的革命與牛頓引力概念引起的革命進(jìn)行比較，因?yàn)榍罢邽槿祟惔蜷_(kāi)了通往“不連續(xù)”世界的大門。
這一時(shí)期，天才愛(ài)因斯坦是第一個(gè)認(rèn)識(shí)到普朗克量子假說(shuō)革命性意義的物理學(xué)家。 那時(shí)，他還是一名技術(shù)員，只是利用業(yè)余時(shí)間從事科學(xué)研究。 愛(ài)因斯坦在普朗克能量量子概念的基礎(chǔ)上提出了“光量子”的概念，很好地解釋了經(jīng)典框架內(nèi)無(wú)法解釋的“光量電效應(yīng)”現(xiàn)象。 后來(lái)他因此獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
起初，普朗克甚至不認(rèn)可愛(ài)因斯坦提出的“光量子”概念，認(rèn)為他“有時(shí)推測(cè)得太過(guò)分了”。 但后來(lái)愛(ài)因斯坦成功了。
隨后，量子世界的大門越開(kāi)越大，與量子相關(guān)的假設(shè)和概念也越來(lái)越多。 終于，到了20年代，一種新的理論——量子力學(xué)誕生了，深刻影響了20世紀(jì)乃至21世紀(jì)的科技發(fā)展。 然而，這一體系的建立并不意味著物理學(xué)家對(duì)其認(rèn)識(shí)已達(dá)成共識(shí)。 當(dāng)時(shí)，這場(chǎng)爭(zhēng)論尚未公開(kāi)。
程素梅介紹，以玻爾為代表的哥本哈根學(xué)派崛起后，其所堅(jiān)持的哲學(xué)立場(chǎng)與愛(ài)因斯坦所堅(jiān)持的哲學(xué)立場(chǎng)相差甚遠(yuǎn)，導(dǎo)致后者從量子理論最初的推動(dòng)者和重要?jiǎng)?chuàng)始人變成了最有力的反對(duì)者。 。 愛(ài)因斯坦與玻爾之間的概念之爭(zhēng)也是量子力學(xué)發(fā)展史上的一大亮點(diǎn)，被稱為20世紀(jì)的“世紀(jì)之爭(zhēng)”。
他們最初爭(zhēng)論的焦點(diǎn)集中在量子力學(xué)固有的自洽性和不確定關(guān)系的有效性上。 然而，兩次爭(zhēng)論都以愛(ài)因斯坦的失敗告終。 隨后，愛(ài)因斯坦改變了辯論策略，以量子力學(xué)原理為基礎(chǔ)，證明了量子力學(xué)在用來(lái)描述世界時(shí)是“不完整的”。 最終，1935年，他在與他人共同發(fā)表的質(zhì)疑論文中提出了著名的“EPR悖論”。 ”。
受這篇文章的影響，物理學(xué)家薛定諤設(shè)計(jì)了“貓實(shí)驗(yàn)”來(lái)揭示經(jīng)典測(cè)量和量子測(cè)量的區(qū)別。 他提出，在量子測(cè)量中，兩個(gè)糾纏的粒子即使在分離之后也失去了它們的個(gè)性。 ，它們也處于整體狀態(tài)，這種現(xiàn)象被概括為“量子糾纏”。
量子糾纏是量子力學(xué)的本質(zhì)特征，是一種純量子效應(yīng)。 這也是最讓人難以接受、最令人費(fèi)解的效果。 然而后來(lái)，薛定諤和愛(ài)因斯坦一樣，加入了量子理論哥本哈根解釋的反對(duì)者行列。
需要進(jìn)行徹底的改變
這一概念不斷受到質(zhì)疑，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證難以進(jìn)行，但技術(shù)的應(yīng)用已初見(jiàn)曙光。 具體來(lái)說(shuō)，現(xiàn)實(shí)社會(huì)中，從電腦、手機(jī)等電子產(chǎn)品，到核電、激光、光纖、半導(dǎo)體等技術(shù)，都離不開(kāi)量子力學(xué)。
“沒(méi)有量子力學(xué)，就不會(huì)有計(jì)算機(jī)控制主導(dǎo)的現(xiàn)代工業(yè)。”程素梅說(shuō)。
諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者斯坦伯格估計(jì)，當(dāng)代經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，國(guó)民生產(chǎn)總值的1/3來(lái)自于某種方式基于量子力學(xué)的高科技。
如果科幻小說(shuō)中量子糾纏的魔力是正確的，那么另一個(gè)問(wèn)題就會(huì)出現(xiàn)。 也就是說(shuō)，如果物理學(xué)家接受從量子力學(xué)的角度看待世界，他們就必須在概念上放棄一系列基于經(jīng)典物理學(xué)的概念。 哲學(xué)概念，而是接受量子力學(xué)的一系列假設(shè)。 “這不再是對(duì)傳統(tǒng)哲學(xué)的修正或補(bǔ)充，而是需要徹底的轉(zhuǎn)變。”
令人不解的是，專注于物理學(xué)基礎(chǔ)理論問(wèn)題的物理學(xué)家和科學(xué)哲學(xué)家仍然無(wú)法完全理解量子力學(xué)的概念本質(zhì)。 這一任務(wù)已成為21世紀(jì)科學(xué)哲學(xué)必須面對(duì)的重大課題。
在程素梅看來(lái)，當(dāng)這種看似荒唐奇妙的現(xiàn)象成為實(shí)驗(yàn)事實(shí)并在技術(shù)上得到有效應(yīng)用，當(dāng)以量子糾纏為核心的量子力學(xué)成為不得不接受的世界觀時(shí)，就是科學(xué)哲學(xué)家們的時(shí)候了。緊急對(duì)量子糾纏帶來(lái)的科學(xué)革命進(jìn)行系統(tǒng)研究。
“遺憾的是，科學(xué)哲學(xué)家從未真正消化這些爭(zhēng)論的前提假設(shè)以及爭(zhēng)論本質(zhì)背后的概念變化物理學(xué)家 普朗克，”程素梅說(shuō)。 因此，約翰·塞爾在20世紀(jì)末預(yù)言21世紀(jì)哲學(xué)的發(fā)展時(shí)，提出了科學(xué)哲學(xué)中的“丑聞”。
如果有一天基于量子態(tài)疊加原理和量子糾纏的量子通信普及，甚至量子計(jì)算機(jī)問(wèn)世，人們的觀念將會(huì)發(fā)生怎樣的變化？
“對(duì)科學(xué)技術(shù)的研究越深入，就越迫切需要研究科學(xué)技術(shù)哲學(xué)。” 程素梅說(shuō)道。 但她并不否認(rèn)哲學(xué)改變的過(guò)程比科學(xué)技術(shù)改變的過(guò)程慢。
正如新書(shū)終于出版一樣，這是程素梅30多年來(lái)對(duì)量子力學(xué)哲學(xué)和科學(xué)哲學(xué)的系統(tǒng)思考。 早在5年前，程素梅就完成了初稿英語(yǔ)作文，并將其命名為《量子糾纏引起的哲學(xué)問(wèn)題》。 她表示，目前的版本比原稿長(zhǎng)了1/4，以進(jìn)一步完善觀點(diǎn)的論證。
研究表明，以量子糾纏為核心特征的量子力學(xué)在每個(gè)發(fā)展階段都帶來(lái)了不同的概念變化。 例如，量子假說(shuō)改變了自然觀，量子概率改變了概率觀，概念之爭(zhēng)改變了理論觀。 ，狀態(tài)疊加改變了現(xiàn)實(shí)觀，非局域性改變了整體觀，量子相關(guān)性改變了因果觀等等。
在程素梅看來(lái)，這些變化是相互關(guān)聯(lián)的，組合起來(lái)就構(gòu)成了對(duì)傳統(tǒng)哲學(xué)框架的擴(kuò)展。
創(chuàng)新認(rèn)知≠理性推理的結(jié)果
“在探索這些概念變化的同時(shí)，也展示了物理學(xué)如何依靠天才的直覺(jué)認(rèn)知能力取得創(chuàng)造性成果的歷史背景。” 程素梅說(shuō)，這需要科學(xué)哲學(xué)家改變科學(xué)哲學(xué)的研究范圍，從以前關(guān)注理論與實(shí)驗(yàn)的關(guān)系，現(xiàn)在關(guān)注科學(xué)家如何獲得認(rèn)知能力的遺傳問(wèn)題。
她進(jìn)一步解釋說(shuō)，傳統(tǒng)的科學(xué)認(rèn)識(shí)論很少關(guān)注與主體認(rèn)知能力相關(guān)的問(wèn)題物理學(xué)家 普朗克，從而忽視了與認(rèn)知技能相關(guān)的程序性知識(shí)。
伽利略如何提出自由落體概念，愛(ài)因斯坦如何創(chuàng)立廣義相對(duì)論，普朗克如何提出量子假說(shuō)，達(dá)爾文如何建立進(jìn)化論……“這些科學(xué)認(rèn)知的結(jié)果不僅沒(méi)有統(tǒng)一的模式遵循，但他們沒(méi)有嚴(yán)格計(jì)算結(jié)果。” 程素梅說(shuō)道。
為此，程素梅總結(jié)道：“越是創(chuàng)新的認(rèn)知，越不是理性推理的結(jié)果，而是科學(xué)家在認(rèn)知實(shí)踐中直觀洞察的產(chǎn)物。” 正如中國(guó)科學(xué)院院士、諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者楊振寧所說(shuō)，最重要的科學(xué)發(fā)現(xiàn)并不是邏輯推理的結(jié)果。
那么，突破性的科學(xué)創(chuàng)造和技術(shù)創(chuàng)新方法從何而來(lái)？
“通常解決問(wèn)題的目的是敢于打破傳統(tǒng)模式、善于激發(fā)直覺(jué)判斷的結(jié)果。” 程素梅說(shuō)道。 這與諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者丁肇中的觀點(diǎn)相似，“科學(xué)是多數(shù)人服從少數(shù)人，只有少數(shù)人推翻多數(shù)人的想法，科學(xué)才能前進(jìn)”。
在程素梅看來(lái)，對(duì)于科學(xué)家來(lái)說(shuō)，當(dāng)他們的哲學(xué)固化為固定思維模式時(shí)，就會(huì)成為他們接受新思想的障礙。
她做了一個(gè)形象的比喻：哲學(xué)對(duì)科學(xué)的作用就像空氣對(duì)人、海水對(duì)魚(yú)的作用一樣看不見(jiàn)。 只有當(dāng)空氣或海水受到嚴(yán)重污染，甚至威脅到人類或魚(yú)類的生存時(shí)，人們才會(huì)意識(shí)到新鮮空氣對(duì)自己的重要性以及清潔海水對(duì)魚(yú)類的重要性。
然而，在這一研究過(guò)程中，程素梅試圖將科學(xué)發(fā)現(xiàn)重新納入科學(xué)哲學(xué)研究的范圍，希望為推動(dòng)當(dāng)代科學(xué)哲學(xué)的發(fā)展提供新的視角。