本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
量子力学最奇怪的理论含义之一是,不同的观察者可以对同一系列事件给出不同但同样有效的描述。正如物理学家卡洛·罗韦利在他的关系量子力学(RQM)中所强调的那样,这意味着应该不存在绝对的、独立于观察者的物理量。所有的物理量——整个物理宇宙——都必须相对于观察者而言。因此,我们都共享相同的物理环境这种观念必定是一种错觉。
这种违反直觉的预测——似乎有陷入唯我论的危险——已经呼吁进行实验验证几十年了。但直到最近,技术才发展到足以实现这一目标。所以现在,马西米利亚诺·普罗耶蒂和英国赫瑞瓦特大学的合作者似乎已经证实了RQM;正如量子力学所预测的那样,可能根本不存在客观的物理世界。
然而,我们对自身之外世界的感知在不同的观察者之间是相当一致的:如果你现在坐在我旁边,我们会以非常相似、相互一致的方式描述我的书房。显然,观察者必须共享某种环境,即使这种环境不是物理的——即,不能用物理量来描述。
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对于这个难题,已经有人提出了可能的解决方案。例如,我去年为本杂志撰稿时认为,物理量仅仅描述了我们的感知,因此相对于我们每个人作为观察者而言。真正存在于我们感知之下的东西,不是由物理的而是由超个人的精神状态构成。感知的物理性仅仅是对周围精神环境的表征,由观察行为所产生。
这并不是一个新观点。事实上,它非常古老。例如,早在19世纪初,亚瑟·叔本华就论证说,时空中离散物体的物理世界仅仅是观察者头脑中的主观表征。真正存在的是叔本华称之为“意志”的东西:具有意志特征的超个人精神状态,它超越了我们感知或测量的能力。正是这些状态的意志特征解释了宇宙按照因果链的演化;宇宙的运动和变化是因为它自身潜在的意志模式所迫使的。
尽管人们可能对叔本华的观点持有异议,但它们似乎确实解释了RQM违反直觉的预测:物理学的发展是为了描述仅仅是感知状态,而不是内在的精神状态,例如意志。因此,物理描述总是依赖于观察者的;它们并没有捕捉世界本身的样子,而仅仅是它呈现给我们的样子,考虑到我们在环境中的各自观点。不要误会:仍然存在一个超个人的意志状态的共同环境,我们都沉浸其中;只是这个环境不是物理学直接描述的对象。
通过推断我们周围的环境本质上是精神的来理解RQM——这种观点被称为“客观唯心主义”——避免了唯我论。然而,它也带来了一个看似棘手的问题:如果真正存在的是超个人的意志状态,那么为什么视觉或听觉感觉与欲望或恐惧如此不同?如果我的感知代表着类似于欲望和恐惧的潜在状态,那么为什么我会看到形状和颜色呢?
如果我们能够为这种质的转变提供令人信服的理由,我们就能够利用客观唯心主义来理解RQM和最新的实验结果。但是我们能做到吗?事实证明,我们完全可以;甚至不止一种方式。
在过去的几年里,加州大学欧文分校的唐纳德·霍夫曼小组表明,我们的感知机制并没有进化到如实地代表世界,而是代表世界本身;如果我们看到的世界的本来面目,我们会迅速走向灭绝。相反,我们看到世界的方式有利于我们的生存,而不是我们表征的准确性。用霍夫曼的比喻来说,感知的內容就像电脑桌面上的图标:一组视觉隐喻,通过说明文件和应用程序的显著属性来促进工作,但这些隐喻并不能描绘这些文件和应用程序的真实样子。
卡尔·弗里斯顿和他的合作者从不同的角度探讨这个问题,他们表明,如果一个有机体要表示外部环境的状态以便正确地导航这个环境,它必须以一种编码的、推断的方式进行。原因是,如果有机体只是在其内部状态中镜像外部环境的状态,它将无法维持其结构完整性;其内部状态会变得过于分散,有机体会瓦解成熵汤。感知编码对于有机体抵抗熵并因此保持生命是必要的。
这两条论证路线都表明:感知的屏幕更像是仪表盘,而不是通向环境的窗口。它以一种间接的、编码的方式传达关于环境的相关信息,帮助我们生存。我们看到的形状和颜色,我们听到的声音,我们尝到的味道都像是刻度盘:它们一目了然地向我们展示信息,这些信息以一种根本上超出我们认知能力的方式,与外界的精神状态相关联。
我们不需要感受周围无数的精神状态——这就像一个心灵感应者在喧闹的人群中感到不知所措和迷失方向一样——而是将它们整齐地编码到感知屏幕的像素中。
进化为我们每个人提供了一个仪表盘,上面的刻度盘可以告知我们所生活的环境。但我们没有窗口可以直接观察外部,我们拥有的只是刻度盘。我们所犯的错误是将刻度盘误认为是外部环境本身。
物理学建模并预测刻度盘的行为。尽管我们都沉浸在一个共同的环境中,但我们每个人都以不同的方式、从不同的角度与之互动。因此,我们每个人都会收集关于环境的不同信息,所以我们各自的刻度盘可能并不总是一致。这并不意味着没有共同的环境;这仅仅意味着这个环境不是物理的。
只要我们坚持认为,世界本身必须具有感知屏幕上图像的形状和轮廓,量子力学就会继续是自相矛盾的。只要我们相信物理理论对我们感知的基础的共享环境进行建模——而不是对感知本身进行建模——量子力学就会继续令人费解。正如在我的最新书中更广泛地讨论的那样,只有一种合理的出路:将我们的感知视为一个仪表盘,上面的刻度盘提供关于外界精神宇宙的显著但间接的信息。