存在主义物理学

作者简介

扎比内·霍森菲尔德（Sabine Hossenfelder）：德国物理学家，科学作家，现就职于德国法兰克福高等研究院，已发表研究论文70多篇，研究兴趣是基础物理学，同时也扩展到了哲学与科学社会学。常年为在《科学美国人》《新科学家》《鹦鹉螺》《万古》《纽约时报》等科学刊物供稿。拥有一个活跃的YouTube账号，致力于传播科学新闻，普及科学方法论。她还是一位有经验的公共演讲者，时常面对不同受众做公共报告。

内容简介

“请问……”一个年轻人得知我是物理学家之后，害羞地问道，“您可以解答几个有关量子力学的问题吗？”我正准备与他探讨一些测量假设（measurement postulate）以及多体纠缠（multipartite entanglement）的难题，但是他接下来的一番话让我手足无措：“一位萨满巫师告诉我，虽然我的祖母已经不在人世了，但是由于量子力学的缘故，她现在实际上还活着。这个说法正确吗？” 如你所见，我直到现在还在考虑这个问题。简单来说，这句话并不完全是错的，更加详细的回答将会在第1章中给出。但在我谈到有关已故祖母的量子力学之前，我想先告诉你我为什么要写这本书。 在过去十多年与公众打交道的经历当中，我注意到一个现象：物理学家虽然非常擅长回答问题，却非常不擅长解释为什么人们应该关注他们的回答。在某些领域中，一项研究的目的最终会体现在一件可在市场上销售的产品上。但是在物理学的基础研究（也就是我的大部分研究所属的领域）当中，主要的产品就是知识本身。我和我的同事们往往会以一种非常抽象的方式来呈现研究成果，抽象到没有人能明白我们一开始为什么要探寻这样的知识。 这并不是物理学所独有的现象。专家与非专业人士之间普遍存在明显的界限，社会学家史蒂夫·富勒（Steve Fuller）认为，学者通常会使用佶屈聱牙的术语来表述自己独到的见解，从而使其显得更有价值。正如美国记者、普利策奖得主纪思道（Nicholas Kristof）所抱怨的那样，学者将自己的洞见编码成“索然无味的散文”，并且“出于给防止公共消费加上双保险的目的，这些官样文章有时会隐藏在晦涩难懂的学术期刊上”。 举个例子：人们并不太关心量子力学是否可以预测，他们只想知道自己的行为能否预测；人们不太关心黑洞是否会破坏信息，他们只想知道人类文明所收集的信息会发生什么变化；他们不太关心星系间的丝状结构（galactic filament）与神经元网络是否相似；他们只想知道宇宙本身是否具有思维。一个普通人怎么会思考那么虚无缥缈的事情呢？ 当然，我对这些具体的问题也一样很感兴趣。但是在整个学术生涯当中，我学会了避免提出这样的问题，当然更不会对其进行解答。毕竟我只是一个物理学家，谈论意识和人类行为之类的东西已经超出了我的能力范畴。 然而，这个年轻人的提问让我意识到，物理学家确实知道一些事情，无论是意识本身，还是宇宙中包括你、我以及你的祖母在内的一切事物都必须遵守的物理定律。并非所有关于生死和人类存在起源的观点都符合物理学基础，我们不应该把这些知识用令人费解的修辞包装起来之后藏在晦涩难懂的学术期刊里。 这不仅仅是因为这些知识值得分享，而是因为一味地秘而不宣必将招致恶果。如果物理学家在面对人类面临的困境时不能主动地站在物理学的角度进行解释的话，那么那些别有用心的人就会趁虚而入，宣扬他们那套神秘主义的说辞，令伪科学大行其道。量子纠缠和真空能量成为各类神棍、灵媒和江湖郎中的最爱，所谓“遇事不决，量子力学；脑洞不够，平行宇宙”并非空穴来风。除非你拥有物理学博士学位，否则很难将我们的“官样文章”与那些胡言乱语区分开来。 不过我的目的不仅仅是揭露伪科学的真面目；相反，我所想表达的是，某些玄学的观念实际上与现代物理学完全相容，甚至其中有一些确实有相应的理论支撑。当然，物理学能够解释我们和宇宙之间的联系不足为奇。科学和宗教本就同根同源，而时至今日，它们所要解决的问题当中仍有一些共同之处：我们从哪里来？我们要到哪里去？我们的所知能有多少？ 关于这些问题，物理学家在过去的一个世纪收获颇丰，他们所取得的诸多进展清楚地表明，科学的边界并不是固定的：随着我们对世界的了解越来越深刻，这一边界也会发生变化。相应地，一些基于信念的解释曾经有助于打消我们的疑虑，只不过用现在的眼光来看待的话，它们明显是错的。例如， 200年前有很多人认为，某些物体之所以有生命是因为它们被赋予了某种特殊物质，法国著名哲学家亨利·柏格森（Henri Bergson）就为此提出了所谓“生命冲动”（élan vital）的概念。此类说法在当时完全符合科学事实，但是现在我们知道这只不过是无稽之谈。 在如今的物理学基础研究当中，我们处理的是最基础的自然规律。近百年来，我们在这一层面获取的知识不断地取代着那些陈旧的、基于信念的解释。曾经人们一度认为，产生意识不仅仅需要粒子的相互作用，还需要某种具有魔力的仙尘赋予我们一些特殊的属性。这与生命冲动一样，只是一个过时且无用的灵感，无法解答任何疑问。我会在第4章探讨这一观点，并且在第6章讨论它对自由意志的存在所造成的影响。另外还有一个想法，虽然它即将退出历史舞台，那就是坚信我们的宇宙极其适合生命的存在，我们会在第7章重点关照这一想法。 然而，界定当前科学的边界也不只是会摧毁不切实际的幻想，它还能够帮助我们认识到哪些信念仍然符合科学事实。我们与其将这样的信念称为“非科学”（unscientific），倒不如将其视为科学与非科学边界处的灰色地带，即“无关乎科学”（ascientific），正如蒂姆·帕尔默（Tim Palmer，我们在随后的章节中很快就会再次遇到他）所说的那样：科学对它们不置可否。其中有一些信念有关宇宙的起源，而我们不仅对解释该问题无从下手，甚至于对其能否得到解释深表怀疑。这可能是科学从根本上受到限制的方式之一，至少我到目前为止是这么认为的。令我感到震惊的是，对于宇宙本身是否具有意识，我们似乎很难得出一个准确的答案（参见第8章）；而人类行为究竟能否预测，目前也还不能妄下定论（参见第9章）。 简而言之，本书涉及现代物理学所提出的重大问题，从现在与过去是否有所不同，到每个粒子是否都有可能包含一个宇宙，再到自由意志之外是否存在一只无形的大手正通过自然规律的约束操纵着我们的命运。当然，我并不能给出最终的答案，但我想告诉你们科学家目前已经掌握了多少，以及科学在哪些领域已经彻底沦为瞎猜乱想。 我所关注的重点将会是那些有确凿依据的关于自然的理论，因此我提出的所有观点都应该在前面加上一句“据我们目前所知”，因为科学的不断进步可能会导致知识的更新迭代。在某些情况下，问题的答案取决于我们尚未完全理解的自然规律的性质，例如量子测量的结果以及时空奇点的本质。果真如此的话，我将指出未来的研究会以何种方式为我们解开谜团提供帮助。由于我并不单单想让你们听到我自己的意见，所以我还在书中增加了一些访谈的内容。在本书的末尾，你可以看到一个简短的词汇表，其中包含了那些最重要的专业术语的定义。词汇表中的术语在下文中首次出现时会以粗体标记出来。 《存在主义物理学》，写给没有忘记要提出重大问题并且对答案无所畏惧的你。 如果你也在思考存在的意义，好奇时间的本质，畅想过平行世界的无数种可能，是不是存在另一个你自己……那《存在主义物理学》就是写给你的书。 用不确定性的确定，用物理学家的视角拥抱敞开的人生，也许这样才能过好只有一次（未必？）的此生。