从王阳明的岩中花到量子力学
(2014-01-02 23:19:39)
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杂谈 |
王阳明有一个著名的关于岩中花的论断,说的是“心外无物”。
《王阳明全集·卷三》:先生游南镇,一友指岩中花树问曰:“天下无心外之物,如此花树,在深山中自开自落,于我心亦何相关?”先生曰:“你未看此花时,此花与汝心同归于寂。你来看此花时,则此花颜色一时明白起来。便知此花不在你的心外。”
不联系这段引文的上下文解释的话,可能让人摸不着头脑,是这么回事:王阳明主张“心外无物”,他的朋友诘问他说:“你不是说心外无物吗?这棵岩中花自开自落,和你的心有何相关?”王阳明于是说了上面那段话,我就不作扣字眼的翻译了,那样可能就失了原意,略为:“你不看它时,它什么都不是;你一看它,它才是一朵鲜艳的花。”这就是他说的“心外无物”的具体例子,长期以来,被当作“意识决定物质”的唯心主义典型。
然而,现代量子力学对世界有类似的体会,王阳明真的与量子力学不谋而合吗?下面首先解释量子力学的世界观,然后说明两者的区别。
量子力学的开创者们逐渐认识到,世界万物尽管纷繁芜杂,但这只是表象,其背后更为基本的却是一个抽象的未知形态,抽象到只能用一个符号来表示,他们称其为“算子”。每个具体的可观测的事物,都是一个算子的表象;而一个算子,却可以有许多不同的表象,这是因为,算子可以具有许多不同的“本征态”,也就是能表征其本质属性的形态。一个算子究竟表现为哪一种表象,是不确定的,这取决于它坍塌到哪一种本征态上去。
算子的坍塌是怎么回事?这可以用投影来粗略比拟。大家一定知道三维空间中一个点有三个直角坐标,坐标数值取决于这个点在坐标轴上的投影。在此可以把算子看成一个点,本征态看成三个坐标轴的取向,而表象就是点的坐标数值。点只是一个抽象意义上的存在,只有让它在一个坐标轴上投影,才能把它的位置具体化为一个数值(当然一个数值还不够描述它准确的位置,但在此作为比拟已经足够了)。算子也一样,只有让它投影到一个本征态上去,才能显出表象来,不过,在此要用一个更具色彩的词——坍塌。
这里碰到一个更深入的问题:坍塌是怎么造成的?一个点在坐标轴上投影,是谁让它这么做的?是你的大脑的主观想象吗?不,我们从点投影这个比拟中跳出来,它已经完成了使命,不再适合参与下面的讨论。
坍塌是算子的相互作用造成的。在构成这个世界的非常非常细微的层次上,无数的算子相互作用,使得它们都随机地坍塌到某一个本征态,并最终把世界呈现为我们所看到的这个样子,小到电子,大到星系,莫不是算子坍塌的结果,然而,在宏观的尺度上,这个驱动世界运行的机制隐匿无踪,只有在微观粒子的尺度上,才略显端倪。
量子力学的先驱们发现,在电子的双缝干涉实验中,任何试图确定电子穿过哪条缝的企图,都造成了干涉的失败,因而只能认为,电子同时穿过了两条缝。这是一个意义深刻的事实,揭示了电子行为背后的抽象形态,也就是一个未受影响和破坏的算子,它有两个本征态,一个是通过缝A,另一个是通过缝B,而任何企图确定电子通过哪条缝的观测,不管多么轻微,都将造成算子的坍塌,它要么坍塌到缝A,要么坍塌到缝B,两者只能居其一,且是随机的。
人的主观意识在其中起到什么作用了吗?没有。尽管试验中的观测结果最终要反映到人的主观意识中去,但是意识并非观测行为的直接施与者,也就不是造成算子坍塌的直接原因。在上例中,要靠遮挡物、光子等手段去判断电子的路径,如同抛出一个球,借撞击来判断另一个球的动向一样,结果必然是改变另一个球的运动,而改变的直接原因当然是这个球的撞击,而不是抛出者主观的意识。如果意识真能够作用到算子造成算子的坍塌,那又何必借助物理的手段呢?只要凭空动一下心念就足以了。
前文已经述及,人的主观意识并不能成为改变世界表象的凭借,世界终究是唯物的,不是唯心的,无论这世界在未坍塌前如何抽象,依旧是脱离精神的客观实在。
爱因斯坦问道:Is the moon there when nobody looks? (在没有人看的时候,月亮果真在那里吗?)
对王阳明先生来说,这正是他已经想通的问题,答案是否定的:你未看月亮时,月亮便归于沉寂,直到你投去一瞥,它才明亮起来。他的岩中花随便换成别的什么,无论月亮还是太阳,都是一样。
爱因斯坦则的月亮实际上是微观粒子的夸张说法,旨在造成一种强烈的对比——在微观世界里,粒子的量子力学行为是如此不寻常,不进行一次观测,就无从断言其存在的位置;而在月球这样尺度的宏观世界里,显然是不是这样的。这就是爱因斯坦之所以只设问不给出答案的原由。