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关于“真实性”的几点未解的思考

(2010-11-28 18:17:56)
标签:

真实

观察

悖论

杂谈

分类: 学生习作

伍 毅

(华中科技大学化学与化工学院)

 

摘要:我们所生活的世界是如此的多姿多彩,栩栩如生。而随着科学的发展,我们对世界的观察在宇观,介观,微观领域都取得了重要进展,但这并不能说明我们的观察是绝对客观的,也不能证实观察就真的如实反映了客观存在的本质。此外,我们所用的科学理论是否足够正确,足够真实也有待考证,甚至于我们所生活的这个世界,到底是真实存在的,还是虚拟的,都不得而知。

关键词:真实性;红绿色盲;观察客观性;延迟选择;引力透镜;黑客帝国

 

问题的由来

 

  小的时候,总爱纠结一些奇奇怪怪的问题,比如人何来的旦夕祸福,生老病死,还有男女之分从何出现,月亮又为何总有阴晴圆缺,天究竟多高,地究竟多厚,宇宙的在何处开始又在何处结束,诸如此类,不可胜举。后来,随着年龄的渐增,知识的积累,问题似乎都能找到应有的答案。天文物理解释了月亮所谓的阴晴圆缺,生物进化与基因遗传则对人的出现和性别的划分给出了答案。天无所谓高,因为我们观念里天空的尽头只是宇宙的开始,地却是有厚度的,因为地表两端总是能直线相连的,宇宙则是没有尽头的,因为宇宙是有界无边的。
  世界是如此的真实,色彩斑斓,栩栩如生,而科学更提供了认识世界的桥梁,似乎可以征服也正在征服着世界,乃至宇宙的每一处未知。但随着知识的广泛涉猎,意识的不断提高,才发现科学也有它所谓的盲区,比如用来解释宇宙加速膨胀的标准宇宙模型,其中95%的未知物质是什么就没有统一的答案,如果其中真的含有25%的暗物质和70%的暗能量,那么这些物质和能量的神秘面纱又该如何去揭开呢?如果采用反物质替代模型,那么根据宇宙大爆炸理论,在宇宙诞生之时,创造出的物质和反物质是等量的,那么反物质现在究竟藏身于何处,科学也不得而知,至少现在是这样。即使放眼平常生活,令人纠结而不可置否的问题也比比皆是,比如说“是先有蛋,还是先有鸡” ,“先有男还是先有女”,“外星人是否真的存在” ,很多的问题都开始找不到想要的答案。
  我开始思考,我们所谓的科学理论是否真实,我们所看到的世界又是否真实,我们所观察到的客观存在是否就是真正客观的本体,客观在主观中的反映与客观的真实存在究竟介于怎样的一种关系,主体的意识在观察的过程中起到什么样的作用呢?

 

观察的真实性

 

  第一个有趣的问题便是熟悉不过的关于“红绿色盲眼中的世界”的讨论。按物理学原理,一个物体之所以呈现红色(或绿色),是因为它吸收了其他颜色的可见光而反射了红光(或绿光)。在正常人眼中,视网膜上有感受红光或绿光的锥体细胞,因而能区分红绿色,而红绿色盲患者由于X连续隐性遗传,视网膜上可能缺少相应的感受锥体细胞,或者有锥体细胞,但是把来自这两种细胞的信息混合在一起,使得大脑分不清红绿光。

  首先,我们能说红绿色盲患者眼中的世界不真实吗?我想不能,因为那确实是他们实实在在看到的,但随之而来的问题是假如95%的人都是色盲,都分不清红绿色,那么关于颜色的定义还有什么意义,反正大家都一样的模糊不清。我甚至假想了这样一个实验,将现在的一所房子在真空中密封起来,不受外界的任何影响,使其能在若干年代后依旧能维持现在的面貌,那么,随着人们的观念和意识的改变,那么很久以后他们对我们所定义的“房子”,肯定会有观念上不一样的认识,即描述客观存在的约定语言本身存在某种程度的不真实,就如同“把温度这一概念带到同非洲土著人的生活中”一样的效果。

  更进一步,倘若随着基因的变异,某一天人能够看到紫外线,那么就不仅仅只是在观念上不认可我们所描述的“房子”,而且看到的实体也定将不同于我们现在眼中看到的。但“房子”这种客观存在却一直在规定的条件下不曾改变,那么究竟谁看到的更真实呢?房子最本真的状态该是怎样呢?我回答不了。再回到红绿色的问题上,物理学认为,物体因为反射了某种光才呈现相应的颜色,那么不去观察时,或者观察者不再是人,比如是一头大象,那么这种客观的存在又该是怎样的一种状态呢?
  此外,还有一些有趣的事,比如用来检测和表征化学材料性质中的一些技术,如我们耳熟能详的XRD,SEM,AFM和STM,在此我们先不去细究在背后支持它们的物理光学电学等诸多理论是否正确,我们只要稍微想一想,就会觉得很不可思议。如果对采用光学放大理论的传统光学显微镜让我们还能在意识和经验领域中接受的话,那上述的几种观察理论,如SEM利用电子束在样品表面进行扫描,则并不是直接的观测,而是通过各种不同的信息后续处理和分析加以解释和说明的,这其中的可靠性和准确度究竟达到什么程度有待考量,虽然你可以用一系列的理论支持这些观测手段,标榜其划时代的价值,但意识里,除了敬畏,我们也应保留足够的理智和怀疑。

  细细想来,绝对客观的观察是不存在的,观察者的介入不仅引入了一些约定的概念,比如颜色,首先这种概念会随着时间而变化,而且其介入也必然对客观的存在产生某种影响。由于知识背景,生理限制等诸多原因,我们所观察到的或许也只能是相对真实的存在。

 

理论和时间的真实性

 

  既然我们观察到的只是相对真实的存在,那么作为观察的理论基础是否具有真实性,相对论中的光速不变是否真的成立呢?还是只是能够解释诸多难以想象和捉摸的现象而使得人不得不信服,这也是科学实在论和反科学实在论争论的地方,这里不做过多阐述。最简单的便是物理学上“场”这一概念,磁场究竟是真实存在的,还是我们人为引入以便解释小磁针放入其中会旋转这一现象而携带的实用性,我不得而知。而在最近的一门课程学习中—《高分子物理》,这种情况更是层出不穷,比如为了解释黏弹性物质的力学松弛现象,设想了不同的力学模型,比如Maxwell模型,Voigt模型,四元件模型和多元件模型,但是每种模型都有很多的局限性,Maxwell模型不能解释蠕变过程,,Voigt模型不能模拟应力松弛过程,而在实际应用中,则是按自我需求选择,那么这种理论的真实性到底在哪里呢?
  更有趣是惠更斯的延迟选择实验,其基本思路如下:设光源S发出光子射向涂着半镀银的半反镜A,其中反射镜和光子入射途径成45度角,则一个光子透射和反射的几率均为50%,在被反射成90度角与直飞透射的两条光路上分别放置反射镜B和C,使两条光路能在D处相交。两个光子计数器置于R1,R2处。(1)当D处不放置其他装置(如半反镜),R1,R2就能断定光子是从路径C来或是从B来。(2)当D处放置半反镜(并调整好)时,R1,R2的相对计数率将确定光路的相位差,是两束光相干的证明,它证明:一个光子同时在走两条路径C和B。简单的说,如果在终点D不放入半反镜,光子就沿着B,C中的一条路径而来,反之它就可以同时经过两条路径,而关键是在终点插入半反镜的时间可以在光子通过第一块反射镜A而快要到达D之前选择,即延迟选择效应。

  而且,由于这个思想实验没有实验室中尺度的限制,线路原则上可以是几米,几十米,几千米乃至达到宇观尺度上的数亿光年。换句话说,我们不仅可以在现实生活中,等到事情发生之后再决定它应该怎样按照自己的意愿发生,而且我们现在的行为可以决定到遥远的过去,更甚至是人类远没诞生的宇宙早期,如果这样,说不定白垩纪时期恐龙的灭绝,都可能与我们今天的行为有关。
  真的很不可思议,时间的因果顺序遭遇了挑战,经典物理上的定域性也受到挑战。按照常理,我们认为世界具有实在性和定域性,无论我们去不去观察,学校的门牌“华中科技大学”依然存在,宿舍的华硕笔记本电脑也没消失,即使有一天我们驾鹤西去,世界也照旧旋转。但延迟选择实验却告诉我们,观察(即实验中D处半反镜的放与不放)可以创造了实相,而且还可以在事情发生之后再逆时间地创造实相。用玻尔的话说,物理学不告诉我们世界是什么,我们只能说观察到的世界是什么,量子处在多种可能性的迭加态,只有当我们进行观测时,几率波函数才会塌缩,一种状态才会被决定下来。

  既然观察这么重要,那世界不被观察时是否还真实的存在,或者又是怎样的一种存在形式?另外,按照延迟效应,现在的行为可能影响过去,那将来的行为也可能影响我们的现在,那时间上所谓的过去,现在,将来还有什么意义?那现在我们拼命努力所追求的进步与幸福又有多少是我们可以把握的呢?不得而知,是不是我们的理论相对论或者量子力学出了问题,毕竟爱因斯坦的相对论推翻了曾经深入人心的牛顿经典物理体系,我想是的,任何理论都只是相对真实的。
  还有一个著名的现象,即引力透镜现象,它直接验证了爱因斯坦的广义相对论,但有趣的是基于引力透镜的宇观尺度上的延迟选择实验却直接否定了相对论的基础(即光速为物理世界的最大速度),量子理论和相对论的矛盾在这一个实验中被彻底揭露。多么的神奇呀,上世纪物理学上两大划时代的理论竟在基于同一原理的实验中相互证伪,好比生理学上你既是男人也是女人一样。谁错了,我无法回答,但是我更疑惑的是,为什么物质所有的性质,如质量,长度,体积,动量中,爱因斯坦偏偏选定光速是唯一恒定的呢?如果光真的波粒二象性,可以表现为一种粒子,那如果我们在前进的轮船上抛出光这种粒子,不同的观察者,比如岸边静止的人和船上的乘客,所看到的光这种粒子的速度都只是光速吗?我们的理论到底是怎么一回事?我们真的认识它吗?在这一点上,我倒是更愿接受反科学实在论的观点,认为科学只是一种实用性的东西。因为所有的理论最开始都只是用来解释一些个别现象,达成共识基本形成后,会面对一些相冲突现象的挑战,只是理论会尽可能先做些修补,自圆其说,当矛盾无法避免才会发生科学的变革。所以理论的产生和变革都是以解释观察到的现象为基础的,而并不是自身真正独立而绝对正确的存在,而且理论去观察现象永远都只是在接近这种真实而已,却不可能真正到达,观察者有自身的限制,观察所用的理论也不具有真实性,只是具有很高的实用性,所以即使世界真的真实存在,我们也无法不在不改变其本质的前提下去观察它,绝对客观的观察和理论都不会存在。

 

世界的真实性

 

  基于上述的讨论,我们似乎总在一个迷宫中不断的前行,看似无限的逼近出口,却总是有新的路口出现迷惑我们,让我有时都禁不住怀疑起我们生活世界的真实性。佛经上说,我们是因为无明,产生分别心,又因分别心,产生执著念。分别心产生了幻象,而我们执著于幻象,因此我们就以虚幻的世界为真,从而迷失了自己的本来面目。

  当然,对世界真实性最震撼的感受,还是来源于美国科幻系列影片《黑客帝国》 。在电影中,具有人工智能的机器建立了一套复杂的模拟系统程序 Matrix,通过模拟人类以前的世界,控制人类使其生活在一个完全虚拟的电脑幻景—矩阵中,人通过接受电脑系统的感官刺激信号而虚拟的生活。影片所折射的便是有关世界真实性的深刻问题,这与前些年很流行的冯•丹尼肯德《众神之车》中的一些假想不谋而合,其中包括“动物园假想”、“隔离带假想”、“天文馆假想”,但不管是那一种假想,都认为我们所生活的世界是不真实的,要么是外星先进文明专门设置的宇宙动物园,要么是外星智慧生命为保留价值资源—知识而留下的隔离带,或者是高级智慧生命设计的一个高度仿真的“天文馆”。

  时而想想,如果真的那样,我们每天的衣食住行,我们每天的喜怒哀乐,我们所进行的科研活动,我们观念里的宇宙和人生,统统都只不过是别人,准确的说应该是某种高级智慧生命眼中一场设计的游戏,不管我们如何进步,命运终究是掌握在未知的确定轨迹中,这该是多么的悲哀和可怕呀。所以就世界真实性而言,我在感情上无法接受,也不愿深究,对这个问题,我倒是宁愿接受刘慈欣对于“费米佯谬”的精致解答—黑暗森林法则,他认为,由于猜疑链和技术爆炸,使得任何文明既无法相信其他文明的善意,也无法保证自己在技术上的领先优势,宇宙只能是一片弱肉强食的黑暗森林。如果真的这样,我们至少还是生活在一个较为真实的世界,无论从社会整体还是个人自身,才会有更多的动力和激情去发展,谋取进步,以便应付更多未知的险恶。
  所以,不管我们观察到的是不是真实的客观存在,我们观察所用的科学理论是不是真实的,甚或我们的世界是不是真实存在的,我们都应用足够的理由去求得进步,以便更加深刻的去认识我们的世界和宇宙,去无限的逼近可能只会在梦中到达的真实。

 

参考文献
[1] 吴国林, 孙显曜. 物理学哲学导论[M]. 人民出版社, 2007
[2] 成良斌, 宋子良. 自然辩证法讲义[M]. 武汉: 华中科技大学 2005
[3] 何曼君, 张红东. 高分子物理[M] 上海, 复旦大学, 2006
[3] 新发现. 2010. 2

 

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