“朝菌不知晦朔,蟪蛄不知春秋”,每個生命都受制于自己的感知方式及壽命,無法對世界形成充分的認知。在量子世界中,兩個“糾纏”的粒子,無論被分隔到多么遙遠,都可以保持聯系,并瞬時共享它們的物理狀態。愛因斯坦曾將這種神秘的現象稱之為“鬼魅般的超距作用”。2022年的諾貝爾物理學獎的三位獲獎人Alain Aspect、John Clauser和Anton Zeilinger各自利用糾纏量子態進行了開創性的實驗。他們的研究結果為目前為基于量子信息的新技術奠定了基礎。我們正在進入一個新的量子信息時代。
在歷史長河中,人類不斷迭代添加已有知識寶庫,產生了相互交融、互為支撐的自然科學和哲學社會科學,創造了更加高效和多樣的手段來應對生活挑戰,促進社會發展。近年來,與量子力學的應用有關的研究領域已經變得非常龐大,包括量子計算機、量子網絡,以及安全的量子加密通信。這一進展的一個關鍵便是,量子力學允許兩個或多個粒子處于糾纏態中。以量子力學為核心的量子理論,為當代哲學社會科學發展提供了機遇與挑戰,呼喚著與其范式相匹配的哲學社會科學創新發展。
挖掘科學世界中的新問題
量子是現代物理學的重要概念,德國物理學家普朗克在1900年提出量子論。他認為能量是非連續的,有一個最小的單位,并將其稱為量子。后來,量子指代一些遵循量子力學規律而運行的事物,比如量子計算、量子信息或者一些微觀的基本粒子,比如希格斯玻色子等也叫作量子。
以不確定性為基本原則的量子世界和我們熟悉的宏觀世界大相徑庭。根據牛頓力學,描述一個系統,一般需要三個量:坐標、動量和能量,并且這些量都是連續變化的。能量的量子化,即能量擁有最小單元、不可無限細分,顛覆了人們以往的直觀經驗以及建立在其上的物質觀。但是,量子力學并沒有明確時空和動量是否也是量子化的。一些量子引力理論,如圈量子引力理論,預言時空是離散的。如果這一理論成立,那么動量也可能是離散的,這將進一步革新我們的物質觀。物理學與哲學,探索的都是世界的本源問題。哲學的發展,離不開物理學的推動。
愛因斯坦有一句名言:我們不觀測時,難道月亮就不存在了嗎?這句話反映了愛因斯坦所秉持的客觀實在觀。在量子世界中,一個自由電子,如果沒有觀測者的觀測,它將處于某種左旋和右旋不確定的疊加態。一旦觀測,觀測者得到的不是左旋就是右旋的確切自旋的電子。反映在認識論上,說明主客體之間存在著不可分割的聯系,主體對客體的認識必須通過對客體施加影響(如觀測)來實現。由此,量子力學向世界宣告,必然性是隨機性的特殊表現,確定性是不確定性的特殊表現。海森堡測不準原理、玻爾的互補原理和波恩的波函數統計詮釋以及相關聯的量子觀念,構成了量子物理的基本思想——哥本哈根詮釋。這些思想,影響甚至革新了人類的哲學觀。
在經典科學中,我們通常是在本體論意義上討論問題,經典思維方式是將認識論問題本體論化的思維方式。而在量子理論中,物理學家則是在認識論意義上使用概念和語言。如果我們意識不到運用概念層次的這種變化,就無法對量子革命有更清晰的認識。正如海森堡在《愛因斯坦與玻恩通信集》序言中所評論的那樣,只有當科學家愿意付出巨大努力擴展其哲學框架和改變思想進程的結構時,才能理解新的經驗證據。同樣,科學哲學家也只有樂意付出努力,基于量子科學蘊含的哲學假設來修正過去不經審思和批判的常識觀念時,才能更好地理解科學的目標。
在經典科學領域內,科學家主要是提出理論體系來理解和說明實驗現象,認知者、測量環境、認知對象間有著明確的邊界,實驗既是歸納理論的前提,也是印證理論的證據。在這里,作為研究對象的對象性實在是自在實在的一部分,理論所描繪出的理論實在被認為是對自在實在的直接描述。然而,在量子領域內,對象性實在只能扮演承上啟下的角色,成為溝通自在實在和理論實在的中間橋梁,并不再像經典意義上的對象性實在那樣,與自在實在具有等同關系,而是成為一種新的實在形式,一種由自在實在和儀器共同建構出來的實在。
與時俱進科學回答時代之問
科學真正的偉大之處不止為人類帶來一些物質的財富,更多是要優化人類的精神,創造更高尚的人文。人作為人的本質來自于他所承受的人類過去的經驗,而這個經驗首先通過語言來體現的。
在人類發展史上,自然界早于人類,人類早于語言,語言早于科學。人類的種種成就都源于人們能從其他個體那里獲得知識,并利用這些共同的經驗為生活中的難題設計新穎的解決方案。只有人類建構出了一個豐富而有活力的知識世界,只有人類依靠語言表述。為什么只有人類的祖先演化出了語言?有一種可能是,人類演化出了語言來降低成本,增加教育的準確性,并擴大教育的范圍,增強知識的代際傳播。當量子理論的發展遠超出日常概念和經典概念適用范圍時,抽象的數學語言就成為科學家認知和描述世界的新工具。
本體論研究世界的本質。認識論探索人類知識的起源、本質、方法及局限。自然科學的關注點在于一些典型的現象,社會科學的關注點在于所有個案組成的總體的狀況。自然科學在可能的情況下,希望用實驗的方法來證明結論;社會科學只能運用一定社會環境下的數據(被稱為觀察數據),而觀察數據必然受到外來因素的影響。自然運動有規律可循,人類社會發展同樣必須遵循規律,表現為由無數個偶然事件構成的必然趨勢。
柏拉圖提出,真正的知識并不是對你看得見摸得著的現實社會的認識,而是對抽象的、超現實的理念世界的了解,這樣的知識才是真正的知識。《時間簡史》的中文版譯者、浙江工業大學教授吳忠超在悼念史蒂芬·霍金的文章中提到,霍金提出宇宙中的一切結構起源于均勻背景中的量子場的漲落。霍金“無邊界設想”實現了宇宙無中生有的場景。
由于科學尺度由宏觀細化到微觀,原先對物影響微乎其微的人的觀測行為,變成了一個不能被忽視的、甚至具有決定意義的因素,成為了一種類似于“不識廬山真面目,只緣身在此山中”的狀態,而自然科學的這種狀態,和社會科學的狀態變得越發近似。在社會科學中,每個人既是觀察者,又是觀察對象的一部分,既是社會的觀察者,又是社會的實踐者。而人們的觀察行為,不可避免地會影響社會的走向,會對自然界中的物的發展造成決定性的影響。
量子理論的基礎是量子力學,量子力學是人類探究微觀世界的重大成果。量子力學也在幫助人們理解宇宙。馬克思主義的生命力在于其能與時俱進地科學回答時代提出的問題。馬克思主義哲學的唯物性在量子理論的沖擊中似乎受到挑戰,但其所包含的諸多哲學原理隨著自然科學的新發展而更加堅實。例如,絕對運動與相對靜止的觀點,否定之否定的觀點,普遍聯系的觀點等,最為突出的是對立統一與矛盾的觀點。馬克思主義的辯證性,由于量子理論的發展而更加光輝。
自然界和人類社會發展的規律隱藏在自然界和社會運行之中,需要人們不斷探索和發掘。這一探索和發掘的過程,就是理論創新的過程。正是通過不斷創新,哲學社會科學才具有了推動歷史前進的巨大力量,一種理論學說也才能具有跨越時空的影響力和生命力。量子理論是事關人類未來的關鍵核心技術領域,雖然目前的發展還處在起步階段,但其未來有無限可能。隨著科學的發展,人們對量子理論中這些未解之迷的認識,將進一步對人們已有的哲學因果觀和時空觀帶來影響甚至沖擊。量子理論呼喚哲學社會科學創新發展。
來源:中國社會科學網今日頭條號 作者:陸航
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