量子力學表明,物理學可能是一門感知科學,而不是觀察者的現實

2020-12-04 老胡說科學

量子力學最奇怪的理論含義之一是,不同的觀察者對相同的事件序列可以給出不同的解釋。正如物理學家Carlo Rovelli在他的關係量子力學(RQM)中強調的那樣,這意味著不應該存在絕對的獨立於觀察者的物理量。所有的物理量——整個物理宇宙——必須相對於觀察者。因此,認為我們都擁有相同的物理環境的想法一定是一種幻覺。

這種違背直覺的預測——似乎與唯我論有危險地調情——幾十年來一直在呼籲進行實驗驗證。但直到最近才有足夠先進的技術來實現這一點。現在,終於,Massimiliano Proietti和他在英國Heriot-Watt大學的合作者,似乎已經證實了RQM;正如量子力學所預測的那樣,很可能根本就沒有客觀的物理世界。

然而,我們對自身之外的世界的看法在觀察者之間是相當一致的:如果你現在坐在我旁邊,我們會用非常相似的、相互一致的方式來描述我的研究。顯然,觀察者必須共享某種類型的環境,即使這樣的環境不是物理環境,也就是說,觀察者必須共享某種類型的環境。,無法用物理量來描述。

已經提出了解決這一困境的可能辦法。例如,在去年為本雜誌撰寫的文章中,我堅持認為,物理量僅僅描述了我們的感知,因此,相對於我們每一個觀察者而言。真正存在於我們感知之下的東西,不是由身體構成的,而是由超越個人的精神狀態構成的。感知的物質性僅僅是周圍精神環境的一種表徵,是通過觀察行為而產生的。

這不是一個新的觀點。事實上,它非常古老。例如,早在19世紀初,阿瑟·叔本華就提出,時空中離散物體的物理世界只是觀察者頭腦中的主觀表徵。真正存在的是叔本華所說的「意志」:具有意志特徵的超越個人的精神狀態,它超越了我們感知或衡量的能力。正是這些狀態的意志特徵,根據因果鏈解釋了宇宙的演化;宇宙的運動和變化,是因為它被自己內在意願的模式所強迫。

儘管有人可能會對叔本華的觀點持反對意見,但它們似乎確實對RQM的反直覺預測有意義:物理學的發展只是為了描述感知狀態,而不是內在的精神狀態(如意志)。因此,物理描述總是依賴於觀察者;它們沒有捕捉到世界的本來面目,而僅僅是它如何呈現給我們每個人,考慮到我們各自在環境中的觀點。毫無疑問,超個人意志狀態仍然存在,我們都沉浸其中;只是這個環境不是物理學直接描述的。

通過推斷我們周圍的環境本質上是心理的——一種稱為「客觀唯心主義」的觀點——來理解RQM,避免唯我主義。然而,這也帶來了一個看似困難的問題:如果真的存在超個人意志狀態,那麼為什麼視覺或聽覺與渴望或恐懼感覺如此不同呢?如果我的感知代表著潛在的狀態,類似於欲望和恐懼,為什麼我看到的是形式和顏色?

如果我們能為這種定性轉變提供一個令人信服的理論基礎,我們就能夠利用客觀唯心主義來理解RQM和最新的實驗結果。但我們可以嗎?事實證明,我們完全可以做到;甚至不止一種方式。

在過去的幾年裡,加州大學歐文分校(University of California, Irvine)的唐納德·霍夫曼(Donald Hoffman)研究小組已經證明,我們的知覺器官並沒有進化到能夠真實地反映世界的本質;如果我們看到世界的本來面目,我們將很快被趕盡殺絕。相反,我們看待世界的方式有利於我們的生存,而不是我們表現的準確性。在霍夫曼的類比中,感知的內容就像電腦桌面上的圖標:一組視覺隱喻,通過展示文件和應用程式的顯著特性來促進一個人的工作,但卻不能真實地描述這些文件和應用程式。

卡爾·弗萊斯頓(Karl Friston)和他的合作者從另一個角度研究了這個問題,他們發現,如果一個有機體想要代表外部環境的狀態,以便正確地駕馭這個環境,它必須以編碼的、推理的方式來表達。原因是,如果有機體只是簡單地將外部環境的狀態反映在它自己的內部狀態中,它將無法保持其結構的完整性,它的內部狀態會變得過於分散,有機體會溶解成熵的湯。感知編碼是生物體抵抗熵的必要條件,從而維持生命。

這兩行論證表明:感知屏幕更像是一個儀錶板,而不是進入環境的窗口。它以一種間接的、編碼的方式傳達有關環境的信息,幫助我們生存。我們所看到的形式和顏色,我們所聽到的聲音,我們所品嘗到的味道都像刻度盤:它們向我們呈現的信息,一眼就能看出,與外界環境的精神狀態相關——這在根本上超出了我們的認知能力。

我們不用去感受我們周圍無數的精神狀態——就像一個心靈感應者在一群激動的人群中會感到不知所措和迷失方向一樣——而是把它們整齊地編碼在感知屏幕的像素上。

Evolution為我們每個人提供了一個錶盤儀錶板,告訴我們我們所處的環境。但是我們沒有窗口可以直接看到那裡的東西; 我們所有的都是錶盤。我們犯的錯誤是錯誤地將外部環境本身的撥號盤。

物理模型和預測錶盤的行為。雖然我們都沉浸在一個共同的環境中,但我們每個人都以不同的方式,從不同的角度與之互動。因此,我們每個人收集不同的環境信息,所以我們各自的撥號可能並不總是一致的。這並不意味著沒有共同的環境;這隻意味著這個環境不是物理的。

只要我們堅持認為世界本身必須具有感知屏幕上圖像的形式和輪廓,量子力學就會繼續是矛盾的。只要我們相信物理理論為我們的感知(而不是感知本身)的共同環境建模,量子力學就會繼續令人困惑。正如我在新書中更廣泛地討論的那樣,只有一種合理的解決辦法:把我們的感知看作是一個儀錶盤,提供有關精神世界的重要(儘管是間接的)信息。

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