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上帝掷骰子吗--量子物理史话 作者:castor_v_pollux-第58章

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和意识去互相联系,看起来似乎是一种层面的错乱,好比有人试图用牛顿定律去阐述经济

学规则一样。

  如果说“意识”使得一切从量子叠加态中脱离,成为真正的现实的话,那么我们不禁

要问一个自然的问题:当智能生物尚未演化出来,这个宇宙中还没有“意识”的时候,它

的状态是怎样的呢?难道说,第一个有意识的生物的出现才使得从创生起至那一刹那的宇

宙历史在一瞬间成为现实?难道说“智能”的参予可以在那一刻改变过去,而这个“过去

”甚至包含了它自身的演化历史?

  1979年是爱因斯坦诞辰100周年,在他生前工作的普林斯顿召开了一次纪念他的讨论

会。在会上,爱因斯坦的同事,也是玻尔的密切合作者之一约翰?惠勒(John Wheeler)提

出了一个相当令人吃惊的构想,也就是所谓的“延迟实验”(delayed choice 

experiment)。在前面的章节里,我们已经对电子的双缝干涉非常熟悉了,根据哥本哈根

解释,当我们不去探究电子到底通过了哪条缝,它就同时通过双缝而产生干涉,反之,它

就确实地通过一条缝而顺便消灭干涉图纹。惠勒通过一个戏剧化的思维实验指出,我们可

以“延迟”电子的这一决定,使得它在已经实际通过了双缝屏幕之后,再来选择究竟是通

过了一条缝还是两条!

  这个实验的基本思路是,用涂着半镀银的反射镜来代替双缝。一个光子有一半可能通

过反射镜,一半可能被反射,这是一个量子随机过程,跟它选择双缝还是单缝本质上是一

样的。把反射镜和光子入射途径摆成45度角,那么它一半可能直飞,另一半可能被反射成

90度角。但是,我们可以通过另外的全反射镜,把这两条分开的岔路再交汇到一起。在终

点观察光子飞来的方向,我们可以确定它究竟是沿着哪一条道路飞来的。

  但是,我们也可以在终点处再插入一块呈45度角的半镀银反射镜,这又会造成光子的

自我干涉。如果我们仔细安排位相,我们完全可以使得在一个方向上的光子呈反相而相互

抵消,而在一个确定的方向输出。这样的话我们每次都得到一个确定的结果(就像每次都

得到一个特定的干涉条纹一样),根据量子派的说法,此时光子必定同时沿着两条途径而

来!

  总而言之,如果我们不在终点处插入半反射镜,光子就沿着某一条道路而来,反之它

就同时经过两条道路。现在的问题是,是不是要在终点处插入反射镜,这可以在光子实际

通过了第一块反射镜,已经快要到达终点时才决定。我们可以在事情发生后再来决定它应

该怎样发生!如果说我们是这出好戏的导演的话,那么我们的光子在其中究竟扮演了什么

角色,这可以等电影拍完以后再由我们决定!

  虽然听上去古怪,但这却是哥本哈根派的一个正统推论!惠勒后来引玻尔的话说,“

任何一种基本量子现象只在其被记录之后才是一种现象”,我们是在光子上路之前还是途

中来做出决定,这在量子实验中是没有区别的。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,光子在通过第一块透镜到我们插入第二块透镜这之间“到底”在哪

里,是个什么,是一个无意义的问题,我们没有权利去谈论它,它不是一个“客观真实”

!惠勒用那幅著名的“龙图”来说明这一点,龙的头和尾巴(输入输出)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。

  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(和玻尔预言的一样,和爱因斯坦的相反!),与此同时慕尼黑大学的一个小组

也作出了类似的结果。

  这样稀奇古怪的事情说明了什么呢?

  这说明,宇宙的历史,可以在它实际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1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2点钟来“延迟决定”原子衰变与否,我们就可以在2点钟这个“未来”

去实际决定猫在1点钟的死活!

  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

宇宙的行为在道理上讲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

所观察才成为确定。我们的观测行为本身参予了宇宙的创造过程!这就是所谓的“参予性

宇宙”模型(The Prticipatory Universe)。宇宙本身没有一个确定的答案,而其中的生

物参予了这个谜题答案的构建本身!

  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。“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。随便什么问题也好,你首先得保证有一个“人”来

问问题,不然就没有意义了。

  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,变成一团具有惊人的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10^55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10^30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。

  我们问:为什么宇宙以这样一个速度膨胀?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

慧才可能诞生,从而使问题的提出成为可能!显然不会有人问:“为什么宇宙以1米/秒的

速度膨胀?”因为以这个速度膨胀的宇宙是一团火球,不会有人在那里存在。

  参予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,更甚,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。这件怪事叫做“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!

  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上发

表这样古怪的,违反因果律的模型,不知作何感想?

  就算从哥本哈根解释本身而言,“意识”似乎也走
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