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像量子的語(yǔ)言和被語(yǔ)言說出的世界

2021-10-09 08:10
來源:澎湃新聞·澎湃號(hào)·湃客
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著名的量子物理學(xué)家費(fèi)曼曾經(jīng)說過這樣一句話——“我想我可以相當(dāng)有把握地說,沒有人理解量子力學(xué)”,當(dāng)然這也包含了他自己。

我想費(fèi)曼這句話包含了兩層意思,其一就是量子物理學(xué)本身并不像牛頓經(jīng)典物理學(xué)那樣統(tǒng)一和規(guī)整,而是由很多科學(xué)家在諸多層面分別發(fā)現(xiàn)的理論結(jié)合起來形成的一套針對(duì)極小的量子層面的數(shù)學(xué)表述,所以要想全面的了解量子物理學(xué)是一件很難的事情。

其二,也是更為關(guān)鍵的一點(diǎn)是,就連費(fèi)曼也經(jīng)常告誡周圍的人,不要去試圖問量子物理學(xué)為什么會(huì)這樣,而是在已經(jīng)得到的量子理論之上去探索會(huì)發(fā)生什么。

可能這么說起來有些空洞,如果單拿出來一個(gè)量子理論中的現(xiàn)象,比如說量子糾纏,兩個(gè)相距甚遠(yuǎn)的例子,竟然可以實(shí)現(xiàn)一種超光速的協(xié)同,如果這種現(xiàn)象放在現(xiàn)實(shí)生活里,就是心靈感應(yīng)或者隔空取物了。

不斷追問量子物理學(xué)為什么會(huì)是這樣,最終可能會(huì)導(dǎo)向形而上學(xué)或者神學(xué)的境地。所以大多數(shù)物理學(xué)家會(huì)采取一種工具主義或?qū)嵱弥髁x的態(tài)度,把量子理論看成數(shù)學(xué)公式,去使用就好了,至于為什么,交給無聊的哲學(xué)家吧。

費(fèi)曼的這個(gè)斷言也仿佛可以成為討論量子物理學(xué)的免責(zé)聲明,下面就針對(duì)量子理論的一些關(guān)鍵問題,進(jìn)行一點(diǎn)點(diǎn)的思維探索,雖然并不會(huì)給量子理論帶來什么進(jìn)展,但也許會(huì)改變一些認(rèn)知方式和模式,對(duì)理解日常的一些現(xiàn)象會(huì)有所幫助。

量子理論最關(guān)鍵的基石就是所謂的“波粒二象性”。在牛頓的經(jīng)典物理學(xué)中,一切都是以粒子形態(tài)存在的,這世界仿佛是一個(gè)布滿縮小版的臺(tái)球空間,一個(gè)個(gè)原子都像臺(tái)球一樣,如果沒有外力作用它們是不會(huì)動(dòng)的,而只有碰撞之后,原子就會(huì)遵循牛頓定律運(yùn)動(dòng)。

在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)以及后續(xù)的一系列證據(jù)的確認(rèn)下,現(xiàn)代的物理學(xué)家已經(jīng)達(dá)成了共識(shí),所有的物質(zhì)除了具有粒子性之外,也具有波動(dòng)性。粒子性很好理解,它就像我們現(xiàn)實(shí)世界的不斷細(xì)分的模式。但波動(dòng)性又代表了什么呢?說一個(gè)物質(zhì)是波動(dòng)的,究竟是什么意思?

用一種通俗的比擬方法來說,粒子性代表的就是一種實(shí)體狀態(tài)的存在,而波動(dòng)性則代表了一種關(guān)系性。粒子就仿佛是一顆顆的珍珠,而波動(dòng)性就是將這些珍珠串成串之后的項(xiàng)鏈。

設(shè)想一下,當(dāng)我們把物質(zhì)不斷細(xì)分,到最后不可再分的時(shí)候,會(huì)出現(xiàn)什么狀況?按照常識(shí)去想,可能會(huì)得到一個(gè)非常小的物質(zhì),這就是粒子性的想象。但我們?cè)贀Q個(gè)角度去思考,如果把一個(gè)人無限細(xì)分,得到了非常多的小的物質(zhì)之后,那么人的思維、感覺都去哪兒了,這些性質(zhì)在細(xì)分中被忽略掉了。所以必然有一些特性是無法切分下去的,也就作為整體所獨(dú)有的,局部所不具備的特性是無法細(xì)分下去,我們可以把它們稱作關(guān)系,而由這些關(guān)系所構(gòu)成的一個(gè)類似于物體的東西,就是波動(dòng)性。

可以說粒子就是一種孤獨(dú)的存在,而波動(dòng)表現(xiàn)的就是粒子之間的關(guān)系。但量子理論中還有一個(gè)更加詭異的測(cè)不準(zhǔn)原理,也就是說在粒子性和波動(dòng)性之間,我們只能更精準(zhǔn)的測(cè)量一種,當(dāng)我們選擇觀察粒子性,那么波動(dòng)性就變得模糊,反之亦然(如果用物理學(xué)的語(yǔ)言來說,就是無法同時(shí)獲得位置和動(dòng)量的準(zhǔn)確測(cè)量)。

這就好像是給了我們一副近視鏡和一副遠(yuǎn)視鏡,可以通過它們看到不同的東西,但我們無法把它們同時(shí)戴上。其實(shí)這并不意味著實(shí)在的情況,只不過是針對(duì)人的測(cè)量能力,或者說認(rèn)識(shí)能力,但卻也詭異的表現(xiàn)出,當(dāng)我們想測(cè)量粒子時(shí)物質(zhì)就是粒子的,當(dāng)我們想測(cè)量波動(dòng)時(shí),物質(zhì)就是波動(dòng)的。

由此還可以引申出一些的就是,我們認(rèn)識(shí)到的世界其實(shí)很大程度上取決于我們認(rèn)識(shí)的方式,或者說分類的方式。所以世界也不是非此即彼的,而是這些認(rèn)識(shí)方式的疊加,只有當(dāng)我們從某個(gè)角度認(rèn)識(shí)的時(shí)候,這個(gè)世界就向我們呈現(xiàn)出我們要看的那個(gè)方面。

而這種世界存在的方式,就可以被看作量子理論中的“疊加態(tài)”,著名的薛定諤的那只貓,就是處在生與死的兩種可能的疊加態(tài)當(dāng)中。在量子理論中,世界仿佛是可能性的疊加態(tài),只有當(dāng)我們?nèi)ビ^察并且參與其中的時(shí)候,疊加態(tài)的方程才會(huì)坍縮成某一種可能并向我們呈現(xiàn)。

以上這些就是在不涉及任何數(shù)學(xué)和物理實(shí)驗(yàn)的情況下,能談?wù)摰牧孔永碚摿?,在深入了解這些理論的時(shí)候,還有一個(gè)意外的發(fā)現(xiàn),就是我們?nèi)粘J褂玫恼Z(yǔ)言,和量子理論之間的“糾纏”。

語(yǔ)言的量子隱喻

語(yǔ)言也具有粒子性和波動(dòng)性,如果我們把粒子和波動(dòng)抽象為個(gè)體和關(guān)系這兩種模式的話。

語(yǔ)言是由最小單位詞匯構(gòu)成的,這些詞匯可以被看成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的粒子存在,當(dāng)然這些詞匯是有其代表的意義的,只不過含義可能不唯一。當(dāng)我們把詞匯匯聚在一起,形成一句話的時(shí)候,更重要的往往是語(yǔ)境,而不是具體某個(gè)詞的意思,也就是說這些詞之間的關(guān)系成為了表達(dá)一句話的關(guān)鍵,這也就是語(yǔ)言的波動(dòng)性。

有一個(gè)著名的例子:

一個(gè)女孩種的樹上有一些黃色的葉子,她把它們?nèi)境闪司G色。她的鄰居正在找一個(gè)綠色的主題,這個(gè)女孩就對(duì)攝影師說,拍我的樹葉吧,它們都是綠色的。

第二天,一位植物學(xué)家來找女孩,想要研究一下她樹的綠色葉子,可女孩又說,這些葉子不是綠色的。

同樣的一棵樹,對(duì)不同的人,女孩說出了不同的判斷,表達(dá)了不同的意思。在這兩個(gè)判斷中,說給攝影師的綠色指的就是顏色,而說給植物學(xué)家的綠色就是指生命的、自然的顏色。

如果語(yǔ)言僅僅是粒子的,就無法把這兩句話區(qū)分開,這是必須要用到波動(dòng)的關(guān)系特性,也就是通過語(yǔ)境來去判斷這個(gè)綠的到底指的是什么。但這樣一來,也會(huì)帶來語(yǔ)言的測(cè)不準(zhǔn)問題,當(dāng)我們關(guān)注某一個(gè)詞的真實(shí)含義,往往就會(huì)忽略掉語(yǔ)境的關(guān)系,但當(dāng)我們把焦距拉開,關(guān)注語(yǔ)境的時(shí)候,這個(gè)詞的具體含義也會(huì)被模糊掉。

實(shí)際情況就更不是如此的簡(jiǎn)單,設(shè)想一下當(dāng)我們想要表達(dá)的時(shí)候,是如何挑選出一個(gè)個(gè)的詞組成的句子?是什么力量,讓我選擇了用“選擇”而不是“選出”或者“選中”?如果說背后是我們的意識(shí)或思維在其作用的話,那么在詞語(yǔ)被選出前,意識(shí)或思維是以什么樣的形態(tài)存在的(因?yàn)樵谌粘5捏w驗(yàn)中,思維和意識(shí)大多是以語(yǔ)言的形式存在的)?

如果不是意識(shí)在主動(dòng)的挑選詞匯,那么就是冥冥之中自有天意,意識(shí)恰好碰到了那個(gè)他想用的詞,就說出了自己想要表達(dá)的意思么?而且我們還要面臨著在不同情況下用不同的程度的詞匯這種復(fù)雜的情況,在一個(gè)沒有語(yǔ)言的大腦深淵中的意識(shí),究竟如何點(diǎn)亮自己,在神經(jīng)元中劃過一道閃電,將詞語(yǔ)找出并連成句子的呢?

符號(hào)學(xué)家羅蘭·巴特的一句話也許能夠帶來啟示,他說,圖像激發(fā)幻想,言語(yǔ)刺激占有欲。意思就是圖像往往能夠描繪出諸多的可能性,而文字最終把這些可能性固定下來。

如果用量子理論來構(gòu)造一個(gè)語(yǔ)言的隱喻的話,就是圍繞著要表達(dá)的意思,在意識(shí)中會(huì)有一種疊加態(tài)的存在,很多種表達(dá)的可能性疊加在一起,當(dāng)我們的思維說話的時(shí)候,這些可能性坍縮為我們真正說出的那句話。

當(dāng)然,有的物理學(xué)家并不認(rèn)為這是一種隱喻,目前有一些理論傾向認(rèn)為人類大腦就是一個(gè)量子系統(tǒng),語(yǔ)言也就是這個(gè)量子系統(tǒng)的一種表達(dá)產(chǎn)物,所以語(yǔ)言就具有量子特性。對(duì)此在人類還沒有充分了解大腦產(chǎn)生意識(shí)的原理之前,也只能被當(dāng)作是一種合理的假設(shè),對(duì)此不能太當(dāng)真,也不能輕易否認(rèn)。

但當(dāng)從量子過渡到語(yǔ)言的時(shí)候,這種同構(gòu)帶來的發(fā)現(xiàn),可以將我們帶入一個(gè)新的領(lǐng)域,也就是對(duì)世界整體的認(rèn)識(shí)上。

從量子、語(yǔ)言再到整個(gè)世界

量子理論帶來的一個(gè)重大啟示就是當(dāng)我們將某些物體無限細(xì)分下去的時(shí)候,總有一些屬性是無法再分的。反過來看,量子理論會(huì)帶來一種被稱作“涌現(xiàn)”的特性,也就是整體具有局部不具備的特性。這一點(diǎn)在人類身上最為明顯,單獨(dú)組成人體的那些原子、分子甚至器官都不具備思考的能力,但當(dāng)它們組成在一起,就形成了一個(gè)能思考的生物。

由此我們可以得出一個(gè)明確的結(jié)論,總體并不等于局部的加總,或者說局部在構(gòu)成總體的時(shí)候,它們的排列關(guān)系,互相之間的組成方式會(huì)帶來總體的一些全新特性。如果用粒子性和波動(dòng)性的抽象來說,就是實(shí)體和關(guān)系構(gòu)成了我們所看到的世界的整體。

大多數(shù)時(shí)候,我們的感官能認(rèn)識(shí)到的首先是實(shí)體,每一個(gè)存在的物品,春花秋月,潮起潮落,這些都是一種實(shí)體化的認(rèn)識(shí)。但在這背后,諸如牛頓定律、相對(duì)論、量子力學(xué)這些都是代表著種種關(guān)系。除去這些高深的內(nèi)容,哪怕是走在路上,我們依然能通過鞋子感受到摩擦的存在,在磁鐵吸引中感受到磁場(chǎng)的存在,關(guān)系也同樣是可以被間接感知的。

世界仿佛是一塊蛋糕,能被認(rèn)識(shí)到的最終形狀取決于我們?cè)趺辞兴覀円膊灰?,看到的不僅僅是一塊快的蛋糕,還有蛋糕之間的縫隙,那種關(guān)系,代表著我們當(dāng)時(shí)切它的痕跡。而且當(dāng)我們真的切割開的時(shí)候,可能就割斷了一些關(guān)系,世界就不再是那個(gè)原本的世界,而只是被我們?nèi)藶榉蛛x的世界。

世界是粒子的,也是波動(dòng)的,是靜止的,也是運(yùn)動(dòng)的,是實(shí)體的,也是關(guān)系的,是局部的,也是整體的,世界還可以是很多,也許我們根本就認(rèn)識(shí)不到,也許我們可以不斷發(fā)展自己的認(rèn)識(shí)方法,從而可以還原那個(gè)坍縮的波函數(shù),接近那個(gè)真實(shí)的世界,但我們?nèi)耘f永遠(yuǎn)也無法觸達(dá)它,那個(gè)整體的、現(xiàn)實(shí)的、存在并變化著的世界,而只能根據(jù)我們自己的認(rèn)識(shí)來獲得一個(gè)屬于我或我們的世界。

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