量子力學最「恐怖」的真相：不是你在被動地看世界，而是你的「看」正在創造世界

寂靜的深夜 當你閉上雙眼 你熟悉的世界 你的牀 你的窗 以及你窗外的街道與星空 似乎都隨着光線的消失而一同隱去 這時你有沒有想過一個問題 當你不再感知它們時 它們還存在嗎? 大家好,我是Freya 剛纔我們描述的這個場景 以及由此產生的疑問 可以說是人類最古老 最本能的哲學思考之一 一方面 我們的理智和全部生活經驗都在告訴我們 這當然是一個不成問題的問題 世界是客觀的 它不會因爲我們閉上眼睛就憑空消失 但另一方面 我們又無法否認 我們確認世界存在的一切依據 都來自於我們自身的感知 今天 我們就來深入探討這個看似簡單 實則觸及了現實本質的終極問題 這個問題的答案不僅困擾了哲學家 更是在過去一個世紀裏 徹底顛覆了我們對物理世界的認知 在正式開始之前 咱們需要先建立一個討論的基準 也就是我們每個人在日常生活中 都默認的一個基本觀念 這個觀念就是實在論 也就是認爲我們所生活的世界 是客觀存在的 獨立於我們的意識之外 據物理學家派斯回憶 有一次 他和好友愛因斯坦 正在普林斯頓高等研究院散步 愛因斯坦突然停下腳步 問了他一個足以載入史冊的問題 你真的相信 月亮只有在你看着它的時候才存在嗎 在愛因斯坦看來 這個問題的答案不言而喻 宇宙就像一臺巨大而精密的時鐘 它遵循着固有的規律 精準無誤地運行 無論我們是否在看它 它都在那裏 獨立而客觀 這種確定性 給了我們探索世界 理解規律的信心 然而在人類思想的長河中 一直存在着另一種截然不同的聲音 早在18世紀 一位名叫喬治·貝克萊的愛爾蘭哲學家 就提出了一個顛覆性的主張 其核心思想可以概括爲一句話 存在即是被感知 這個理論要如何理解呢 我們可以舉一個例子 要如何向一位天生的盲人 去證明紅色這種顏色是真實存在的 您可以用盡所有華麗的詞早去描述它 說它像火焰一樣溫暖 像雪葉一樣醒目 但對於這位盲人來說 由於他從未在視覺上感知到紅色 那麼在他的世界裏 紅色這個概念就無從談起 也就相當於不存在 貝克萊將這個邏輯推而廣之 認爲我們之所以能確認世間萬物的存在 無論是山脈 河流還是我們身邊的任何一個物體 其根本原因都在於我們能夠通過感官去感知它們 那麼一個絕對無法被任何心靈所感知的物體 我們又該如何去證明它的存在呢 貝克萊的結論是 我們無法證明 因此一個事物只有在被心靈感知的那一刻 才從一種純粹的可能性 轉變爲我們所說的現實 在很長一段時間裏 貝克萊的這種唯心主義觀點 更多的被看作是一種純粹的哲學思辨 一種邏輯上的思想遊戲 然而進入二十世紀以後 一門新興的物理學分支 卻用一系列無法辯駁的實驗 將這個古老的哲學難題 帶入到了科學研究的前沿陣地 這個領域就是量子力學 它所揭示的微觀世界 其運行規律 完全顛覆了我們基於宏觀世界 建立起來的全部常識 其中最核心也最著名的實驗 就是雙縫干涉實驗 這個實驗的設置並不複雜 我們有一個發射器 可以保證一次只發射一個電子 在它前方放置一塊帶有兩條平行狹縫的擋板 擋板之後是一塊感光屏幕 電子打在上面就會留下一個亮點 根據我們的日常經驗 一個電子就像一個微小的粒子 它一次只能通過一條縫 因此當我們發射大量的電子後 屏幕上理應出現兩條與狹縫位置對應的亮帶 然而實驗結果卻讓當時的物理學界感到了巨大的震撼 當實驗中沒有任何儀器去監測電子究竟通過了哪條縫時 屏幕上出現的並非兩條亮帶 而是一系列明暗相間的干涉條 紋這種條紋是典型的波所具有的特徵 就如同水波同時通過兩個縫隙後 相互疊加干涉所形成的圖樣 這個結果似乎在暗示 那個我們本以爲是粒子的單個電子 竟然像一個無形的波一樣 在同一時刻同時穿過了兩條狹縫 並且自己與自己發生了干涉 這種一個物體同時處於兩個位置的現象 已經足夠挑戰我們的認知極限了 但接下來發生的事情才真正觸及了現實的根本 科學家們爲了弄清楚電子到底是如何運動的 決定在狹縫旁安裝探測器 以便看清楚每一個電子究竟是從哪條縫經過的 而就在探測器啓動 觀察這一行爲發生的瞬間 不可思議的一幕出現了 屏幕上的干涉條紋瞬間消失 取而代之的正是我們最初預想的那兩條獨立的亮帶 那個如同鉢一樣彌散開來的電子 彷彿察覺到了自己正在被窺視 便立刻收起了它所有的奇異特性 表現得如同一個規規矩矩的粒子 老老實實地只選擇一條路徑通過 這個現象在物理學上被稱爲觀察者效應 即觀察這一行爲本身深刻的影響甚至決定了實驗的結果 微觀粒子的狀態它究竟是以鉢的形式存在 還是以粒子的形式存在 竟然取決於我們是否去觀察它 在這裏觀察不再是一種被動的發現 而變成了一種主動的參與 現實似乎是在我們與世界互動的過程中被創造出來的 這個結論的顛覆性是如此之強 以至於連量子力學的奠基人之一艾爾溫·薛定諤都感到難以接受 爲了展示這一理論在宏觀世界中可能會引出何等荒謬的推論 他設計了一個著名的思想實驗 也就是我們所熟知的薛定諤的貓 設想一個完全密閉的箱子 裏面有一隻貓 一個放射性原子核 以及一套由原子核衰變所控制的毒氣釋放裝置 在一個小時內 原子核有50%的概率發生衰變 從而觸發裝置殺死這隻貓 同時也有50%的概率不發生衰變 貓則安然無恙 根據量子力學的哥本哈根詮釋 只要箱子沒有被打開 那個原子核就處在一種衰變與未衰變的疊加態 那麼與它的命運緊密相連的貓也必然處在一種 既死又活的疊加狀態 只有當觀察者打開箱子的那一刻 這個不確定的疊加態纔會瞬間坍縮 隨機地呈現出一個確定的結果 要麼是活貓 要麼是死貓 這個思想實驗尖銳地指出 如果我們承認微觀世界的不確定性 那麼在被觀察之前 宏觀世界的現實又該如何定義呢 面對量子力學所揭示的這幅奇異圖景 物理學界也產生了不同的詮釋 以尼爾斯·波爾爲代表的哥本哈根學派 認爲追問在觀察之前世界究竟是什麼樣子 是沒有意義的 物理學的任務是描述我們能夠觀測到的現象 而不是那個可能獨立於我們之外的實在 在被觀測之前 萬物都只是一系列概率的集合 觀測行爲本身就是從這些概率中選取出一種 使其成爲現實 而另一種更爲大膽的假說 是休·埃弗雷特提出的多世界詮釋 他認爲波函數從未坍縮 所有的可能性都成爲了現實 每一次量子測量都會導致宇宙分裂 當你打開箱子時 宇宙變一分爲二 在一個宇宙裏你看到了活貓 而在另一個平行的宇宙裏 另一個你則看到了死貓 當然也有以大衛·波姆爲代表的物理學家堅持認爲 量子的隨機性只是一個假象 其背後必然存在着我們尚未發現的 更深層次的確定性規律 即所謂的引變量 他們相信宇宙的客觀實在性不容置疑 只是其複雜程度遠超我們目前的理解 當我們把視線從深奧的物理學 拉回到我們自身的體驗時 這個問題又呈現出了新的維度 我們所說的觀察 我們所感知的世界 真的是對外部現實的真實反應嗎 神經科學的研究告訴我們 我們的大腦並非一臺被動的攝像機 而是一個主動的現實構建者 我們的感官如眼睛和耳朵 所能接收到的信息其實極爲有限 我們只能看到可見光這個狹窄的光譜範圍 只能聽到特定頻率區間的聲波 大腦接收到這些碎片化的感官數據後 會根據我們過往的經驗 記憶和預期 進行大量的加工 補充和渲染 最終在我們意識中 構建出一個連續而穩定的世界模型 從某種意義上說 我們每個人都生活在 大腦爲我們量身打造的虛擬現實之中 當我們閉上眼睛那個由視覺系統所構建的 佔據了我們絕大部分感知體驗的斑斕世界 它的確是暫時關閉了 因此當我們再次回到最初的問題 當你閉眼時 宇宙還存在嗎 我們會發現 它已經無法用一個簡單的 是或否來作答 它像一個多棱鏡 從不同的角度折射出不同的圖景 經典物理的實在論 爲我們提供了堅實的立足之地 哲學的唯心論 則向我們揭示了意識在構建現實中的重要作用 而量子力學 更是將觀察者與被觀察的世界 緊密地聯繫在了一起 或許宇宙的真相 並非孤立地存在於這些理論的某一個之中 而是蘊含於它們複雜的交織之內 宇宙可能是一個客觀的舞臺 但我們每一個人的每一次觀察 都在某種程度上參與了劇本的創作 我們既是這個宏大敘事的讀者 也在某種程度上是它的作者 那麼下一次當您在寂靜中閉上雙眼 不妨也思考一下這個問題 您與這個浩瀚的宇宙之間 究竟是怎樣一種關係 這個問題的答案或許並不唯一 但思考本身 就是一次對現實邊界的探索