大卫·玻姆,《量子力学与启蒙》

这位有远见的物理学家,其思想至今仍具有影响力,他追求的是精神和科学上的启迪

大卫·玻姆(David Bohm,1917-1992)似乎受到双重、矛盾的冲动驱使,既要阐明现实,又要使现实神秘化。

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点


一些科学家试图阐明现实,另一些科学家则试图使现实神秘化。大卫·玻姆似乎受到这两种冲动的驱使。他因提倡一种明智的(根据爱因斯坦和其他专家的说法)量子力学解释而闻名。但玻姆也断言,科学永远无法完全解释世界,他 1980 年出版的著作《整体性与隐缠序(Wholeness and the Implicate Order)》深入探讨了灵性。玻姆对量子力学的解释近来引起了越来越多的关注。他是亚当·贝克尔的新书《什么是真实?量子力学意义的未竟探索(What Is Real? The Unfinished Quest for the Meaning of Quantum Mechanics)》中的英雄人物(该书由詹姆斯·格雷克(James Gleick)大卫·艾伯特(David Albert)彼得·沃伊特(Peter Woit)评论)。在《科学的终结(The End of Science)》一书中,我试图理解这位自相矛盾的真理追寻者,他于 1992 年去世,享年 74 岁。以下是该人物简介的编辑版本。另请参阅我最近关于另一位量子先驱约翰·惠勒(John Wheeler)的文章。——约翰·霍根

1992 年 8 月,我拜访了大卫·玻姆在伦敦郊区的家。他的皮肤异常苍白,尤其是与他紫色的嘴唇和黑色的、钢丝般的头发形成对比时。他的身躯陷在一张大扶手椅里,显得软弱无力、倦怠,但同时又充满了神经质的能量。一只手托着头顶,另一只手抓住扶手。他的手指修长,青筋暴露,指甲呈锥形,发黄,张开着。他说,他正在从心脏病发作中恢复。

玻姆的妻子给我们端来了茶和饼干,然后就消失了。玻姆起初说话断断续续,但逐渐地,语速加快,语调低沉而急促。他的嘴显然很干,因为他不停地咂嘴。偶尔,在做出一个让他自己发笑的观察时,他会咧开嘴,露出牙齿,勉强露出笑容。他还有一个令人不安的习惯,每说几句话就会停顿一下,然后说“清楚了吗?”或者只是“嗯?”我常常被搞得一头雾水,只能笑着点点头。但玻姆有时也很清醒。就像一种奇异的亚原子粒子,他时而清晰,时而模糊。


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玻姆在美国出生和长大,1951 年,在反共歇斯底里的高潮时期,他拒绝回答国会委员会关于他或他认识的人是否是共产党员的问题后离开了美国。在巴西和以色列短暂停留后,他在英国定居。玻姆也是一位科学异议人士。他反抗了量子力力的主流解释,即丹麦物理学家尼尔斯·玻尔提出的哥本哈根解释。

玻姆在 20 世纪 40 年代后期撰写一本关于量子力学的书时,开始质疑哥本哈根解释。根据哥本哈根解释,量子实体(如电子)的存在与我们对它的观察无关。我们不能确定地说它到底是波还是粒子。该解释还否定了量子系统看似概率性的行为源于潜在的、确定性机制的可能性。

玻姆发现这种观点无法接受。“到目前为止,科学的整个理念是说,在现象背后存在着某种解释事物的现实,”他解释说。“玻尔并没有否认现实,但他说量子力学意味着没有什么可说的了。”这种观点将量子力学简化为“我们用来进行预测或技术控制的公式系统。我说那是不够的。如果科学的全部意义仅此而已,我想我就不会对科学很感兴趣了。”

1952 年,玻姆提出,粒子确实是粒子——并且始终如此,而不仅仅是在以某种方式观察到它们时。它们的行为是由玻姆称之为“导波”的力决定的。任何观察粒子的努力都会通过扰乱导波来改变其行为。因此,玻姆赋予不确定性原理一种纯粹的物理意义,而不是形而上学的意义。玻姆解释说,尼尔斯·玻尔将不确定性原理解释为意味着“不是存在不确定性,而是量子系统中存在固有的模糊性”。

玻姆的解释消除了一个量子悖论,即波粒二象性,但它保留甚至突出了另一个悖论,即非定域性,即一个粒子瞬间影响遥远距离之外的另一个粒子的能力。爱因斯坦在 1935 年就注意到了非定域性,目的是表明量子力学一定存在缺陷。爱因斯坦与鲍里斯·波多尔斯基和内森·罗森一起提出了一个思想实验,涉及两个从共同来源产生并朝相反方向飞行的粒子。

根据量子力学的标准模型,在测量之前,任何一个粒子都不具有固定的属性,例如动量。但是,通过测量一个粒子的动量,物理学家会立即迫使另一个粒子(无论距离多远)呈现出固定的动量。爱因斯坦嘲笑这种效应为“鬼魅般的超距作用”,他认为量子力学一定存在缺陷或不完整。但在 1980 年,法国物理学家在实验室中演示了鬼魅般的超距作用。玻姆从未对实验的结果产生过任何怀疑。“如果结果相反,那将是一个巨大的惊喜,”他说。

但这就是玻姆的悖论:尽管他试图用他的导波模型使世界更加合理,但他还认为,完全的清晰是不可能的。他在电视上看到一个实验后得出了这个结论,实验中,一滴墨水被挤压到一个甘油圆柱体上。当圆柱体旋转时,墨水以看似不可逆转的方式扩散到甘油中。它的秩序似乎已经瓦解。但是,当旋转方向反转时,墨水又聚集回一滴。

这个实验启发了玻姆写了《整体性与隐缠序(Wholeness and the Implicate Order)》,该书于 1980 年出版。他提出,在物理表象“外显序(explicate order)”之下,存在着更深层次的、隐藏的“隐缠序(implicate order)”。玻姆将这个概念应用于量子领域,他提出,隐缠序是一个由无数波动的导波组成的场。这些波的重叠产生了我们看到的粒子,这些粒子构成了外显序。根据玻姆的说法,甚至空间和时间也可能是更深层次的隐缠序的表现形式。

玻姆说,为了探究隐缠序,物理学家可能需要抛弃关于自然的基本假设。在启蒙运动期间,牛顿和笛卡尔等思想家用机械论的观点取代了古代人对秩序的有机概念。即使在相对论和量子力学出现之后,“基本思想仍然是一样的,”玻姆告诉我,“一种用坐标描述的机械秩序。”

玻姆希望科学家最终能够超越机械论甚至数学范式。“我们现在有一个越来越强的假设,即数学是处理现实的唯一途径,”玻姆说。“因为它在一段时间内效果很好,所以我们假设它必须是那样。”

玻姆预测,有一天,科学和艺术将会融合。“艺术和科学的分裂是暂时的,”他观察到。“过去不存在这种分裂,将来也没有理由继续下去。”正如艺术不仅由艺术作品构成,而且由一种“态度,艺术精神”构成一样,科学也不在于知识的积累,而在于创造新的感知模式。“感知或思考不同的能力比获得的知识更重要,”玻姆解释说。

玻姆拒绝了霍金和温伯格等物理学家提出的物理学可以实现解释世界万物的最终“万物理论”的说法。他说,科学是一个无限的、“取之不尽”的过程。“知识的形式是在任何时候都有一些本质的东西,并且可以解释表象。但是,当我们更深入地观察这些本质的东西时,它们最终会表现出一些表象的特征。我们永远不会得到一个最终的本质,它也不是某种东西的表象。”

玻姆担心,对最终理论的信念可能会成为自我实现的预言。“如果你在一个鱼缸里养鱼,然后你在里面放一个玻璃屏障,鱼就会远离它,”他指出。“然后,如果你拿走玻璃屏障,它们永远不会越过屏障,并且它们会认为整个世界就是那样。”他干涩地笑了笑。“所以你认为这就是终结的想法可能会成为进一步探索的障碍。”为了让我相信最终的知识是无法获得的,玻姆提出了以下论点

“任何已知的事物都必须由其局限性来决定。这不仅是数量上的,也是质量上的。理论是这样的,而不是那样的。现在,提出存在无限是符合逻辑的。你必须注意到,如果你说存在无限,它就不可能是不同的,因为那样无限就会限制有限,通过说有限不是无限,对吧?无限必须包含有限。我们必须说,有限从无限中产生,在一个创造性的过程中。这符合逻辑。因此,我们说,无论我们走多远,都存在无限。似乎无论你走多远,总会有人提出另一个你必须回答的问题。而且我不明白你怎么能解决这个问题。”

让我松了一口气的是,玻姆的妻子走进房间,问我们是否要再喝点茶。当她给我续杯时,我指着书架上的一本关于佛教的书,问玻姆是否对灵性感兴趣。他点了点头。他曾是克里希那穆提的朋友,克里希那穆提是最早试图向西方人展示如何达到灵性宁静和恩典状态(称为启蒙)的现代印度圣人之一。克里希那穆提开悟了吗?“在某些方面,是的,”玻姆回答。“他的基本理念是深入思考,完全达到思考的尽头,然后思考就会变成一种不同的意识。”

当然,人们永远无法真正探究自己的思想,玻姆说。任何检查自己思想的尝试都会改变它——就像对电子的测量会改变它的轨迹一样。玻姆似乎暗示,我们无法获得最终的自我知识,就像我们无法获得最终的物理学理论一样。

克里希那穆提是一个快乐的人吗?玻姆似乎对我的问题感到困惑。“这很难说,”他回答。“他有时不快乐,但我认为他总体上还是相当快乐的。关键真的不是关于快乐。”玻姆皱起了眉头,似乎意识到了他刚才说的话的重要性。

我向玻姆和他的妻子道别,然后离开了。外面,下着小雨。我沿着小路走到街上,回头看了一眼玻姆的房子,那是一栋朴素的白色小屋,位于一条都是朴素白色小屋的街道上。两个月后,他因心脏病去世。

在《整体性与隐缠序(Wholeness and the Implicate Order)》中,玻姆坚持“玩耍精神”在科学和生活中的重要性,但玻姆,无论是在他的著作中还是在生活中,都绝非玩世不恭。对他来说,寻求真理不是一场游戏,而是一项可怕的、不可能的、必要的任务。玻姆渴望知道,渴望发现一切的秘密,但他知道这是无法实现的,对于任何凡人来说都是如此。没有人能活着走出鱼缸。

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