2017年11月17日
一、
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量子根 不了解量子哲學,我的知識結構還在大清朝
內容: 唯物論、 經典物理學的危機
量子理論至今100年,但我們從小學到博士,講的還是19世紀以前的牛頓物理,和嚴複的哲學史觀。小米原發升級到了小米5,蘋果更新到蘋果7,我們有的教科書還在停留在諾基亞的原發版本!手機、電腦、戰鬥機、火車、導彈在不斷升級,超越舊時代,作為科學中的科學哲學,更是到了更新版本的時候! 本文以當今最前沿科學量子理論的視野,闡述量子哲學對自然、社會科學產生的巨大衝擊,革命性改變,將徹底改變現有知識結構。不懂量子哲學,一切知識都是浮雲!
波爾說,誰要是第一次聽到量子理論而不感到困惑,那他一定沒聽懂。像愛因斯坦這樣聰明的腦袋,當年對此也是一頭霧水,不知所雲。
工業文明以來,唯物論一直是人文科學的武林至尊:世界是物質的,物質的運行是有規律的,意識是物質的反映,隻有把握了物質的內在規律,便可以用數學圖標描述它的未來和發展結果。
應當肯定,唯物論在工業化進程中起著重要推動作用。但隨著相對論和量子力學的產生,唯物論也需要更新升級,並適應突飛猛進的物理學發展:時間隨著物體速度的加快會變慢,並不是恒定不變的,時空是可以彎曲的,微觀粒子測不準原理等等,都使唯物論哲學的因果律麵臨升級完善的要求。
二十世紀物理學的超速發展和哲學倫理的滯後,不僅使世界頂尖哲學家手忙腳亂,而且讓大批物理學家陷入了困惑:宇宙萬物究竟是受客觀規律掌控的,還是由偶發因素而隨機產生的?最經典的例子莫過於量子力學創始人之一的薛定諤,他針對微觀量子測不準定理提出了“悖貓論”,但他始終無法在現有哲學中找到解釋“活貓即死貓”理論根據,於是他窮盡了大半輩子的精力,力圖找到量子力學在哲學理論上的同一,結果他失敗了,因為他找遍了有史以來幾乎所有的西方哲學,都無法解釋“活貓即死貓”的量子悖論。晚年,他不得不沉溺在古印度的吠檀多哲學海洋中,用以追求自然與精神的自我統一。
二十世紀雖然也產生過貌似很厲害的尼采和薩特等牛人,但不可否認的是,現代人類,至今還沒有一個人能追上物理學的突飛猛進,創造出一套與之相匹敵的哲學解釋體係。
問題究竟出在哪裏?是人類的哲學直觀出現了退化?還是其他什麽原因?
個人以為傳統哲學版本不能及時更新,是關鍵原因。
世界物質是世界的唯一存在麽?意識真的隻是受物質驅動的婢女嗎?微觀量子的測不準完全排除精神意念元素,是否反映了微觀真相?
一口氣講了這麽多概念,我逐個解釋下。
愛因斯坦時間的相對性,即鍾曼效應:鍾表的時間在三維空間(線條、紙張平麵、立體桌子)相對不變,而在超越三維空間的速度下運行,速度越快鍾表會走得越慢。當速度越接近光速,鍾表的時間趨於停止。揭示宇宙中時間的相對性。打個比方,一個短跑冠軍和裁判的時間概念是不一樣的。短跑運動員跑步1分鍾他的時間可能是59秒,但裁判員的時間則還是1分鍾,當運動員加速到光速時,他的時間趨於停止,可能是0秒,但裁判手中的計時表仍然還是1分鍾。
不可思議吧!那是因為你的的思維模式沒有超越三維空間的世界觀,但是,愛因斯坦做到了!
另外,一個人的手放在火上烤十分鍾和放進溫水裏泡十分鍾的時間也是完全不同的。前者對我們那種煎熬的痛苦,就好像過了一千年。後者十分短暫,不過幾分鍾而已。這就是典型的愛因斯坦相對論。
那麽究竟什麽是時空彎曲?這就是質量很大的物體使周圍空間、時間彎曲,例如一顆恒星有很大的相對質量,這種彎曲可使從它旁邊經過的任何其它事物,即使是光線,也改變路徑。廣義相對論認為,時空曲率將產生引力。當光線經過一些大質量的天體時,它的路線是彎曲的,這源於它沿著大質量物體所形成的時空曲率。這便是時空彎曲。
最難理解的是量子論,它是個非常專業,而且格外神奇的理論。
量子理論,顛覆的不僅僅是牛頓、甚至是相對論的某些方麵,而且將激活處於停滯狀態的20世紀的人文哲學。
量子理論三原理的哲學含意
量子論有三個發現,即波粒二象,量子糾纏和測不準。這三項原理中的任何一個突破,都足以震撼和改寫文明史。
先說下波粒二象。科學家在測量量子運動的位置和運動能量時,發現量子的運動的軌跡既是波浪也是顆粒形狀的,就像海浪拍打礁石,既是波浪在運動也有無數水滴在運動,海浪由水滴組成,水滴也是海浪的一部分一份子。它們是不可分割的一個整體,而且測量的結果隻能給出一個概率,這就完全打破了傳統物理學的邏輯推理,由分子到原子,再由原子到電子,最後直到粒子的層層解剖,切割成片,還原推進的邏輯個件分析,即:打破了工業時代的研究方法~還原論。
波粒二象理論確立了微觀世界不可分割的整體係統性,由此,西方數千年的邏輯“還原論”,開始跨進了東方思維的整體係統論!開啟了21世紀量子哲學的萬千世界!
量子糾纏,是量子理論的第二個原理,也是量子力學最為激動人心的發現。
什麽是量子糾纏?就是在同源,也就是一個係統中的兩個以上粒子,分發其中一個到火星,那在地球的這顆和火星上的,就像一對雙胞胎,如果弟弟在北京笑,哥也會在火星上跟著笑,弟在北京哭,哥也會跟著哭,弟弟在北京舉手敬禮,哥也會立馬敬禮。這種被愛因斯坦稱作幽靈般的感應,就叫量子糾纏。而且其傳播的速度是光速的4000倍以上,接近無限大!
如果這種理論運用到實際,會從根本上改變我們這個世界。你想去巴黎嗎?手機掃一掃你全身的量子信息,然後傳送到巴黎的手機接收,立刻,你就會出現在巴黎!而且不僅僅是人類,任何物體都可以實現遠距離傳輸!不難想像,到時那些火車,飛機,汽車,海輪等等交通工具.將會被直接淘汰掉了!
世界是物質的, 意識是物質的反映,物質起主導作用。但量子糾纏卻進一步充實和發展了這一認識。同源的量子無處不有聯係,這種聯係並不是無線電波或光子傳遞,而是一種不受空間阻礙的“量子共振”。從哲學上看,這種“糾纏”不受物質實體空間和時間約束的,看不見,摸不著的非物質存在。即“非生命體意識”,不僅在人類和動植物界,而且在山川河流日月星辰中也是存在的。 因此,量子糾纏就是微觀粒子意識的反映,這不但能給量子糾纏一個合理的解釋,並且給“意識是宇宙的一個基本特性”提供了很好的證據,意義重大。
量子理論的 第三個突破是測不準,即不確定性。海森堡說:“在位置被測定的一瞬,電子的位置測定得越準確,動量的測定就越不準確,反之亦然。”為了通俗的說明這個原理,薛定諤假設在這個關閉的係統外放上一隻貓,再用盒子蓋住這隻貓,並用一根飲料管插在貓嘴裏,飲料管的另一頭裝上一個施放毒氣的閥門,當電子經過閥門時便自動施放毒氣,貓就被毒死了!但電子也有可能不經過這道閥門,因此這隻貓就是活的!所以,在盒子打開之前,我們不知道這隻貓是死的還是活的。隻有當盒子打開,我們才能確定它究竟是死的還是活的。這一刻,是我們的觀測起了決定作用,而不是存在決定貓的死活!所以,在盒子打開之前,這隻貓可能是死的,也可能是活的。是活貓和死貓的疊加,既是活貓也是死貓!這就是風靡世界80年的”貓悖論“。
總之,薛定諤的貓,不觀測之前,我們不能確定這隻貓究竟是什麽狀態,因為量子效應是真正的隨機,是真正不可預測的。
是觀測決定一切,而不是自然存在決定一切。就是你觀察或思考到了才能確定物質的狀態
量子理論確實打破了以往人類的想象和認知。哲學上也不好解釋;意識或者說靈魂到底是什麽。有可能在量子理論中找到答案。隻是這之間到底是個什麽關係,目前還無法去實證。
量子微觀和宏觀之間的界限現在是不清楚的,還屬於未知。現在量子理論和經典理論的無法融合就在於微觀和宏觀的不一致。微觀的不確定也就決定了宏觀的不確定。可與我們事實上的直觀感受不一致。所以薛定諤這個實驗是由微觀的條件引出了宏觀的結果。
其實宏觀何不如此?宏觀也有太多的不確定性。具有隨機和偶然,或者說是,偶然隨機,運氣等等決定事物發展的結果,這在大千世界是很普遍的事情。
比如我有位戰友,他說他認同量子糾纏。他認為凡冥冥之中安排的避也避不開的就是糾纏。
有一次戰友聚會,他們知道他是個攝影控,要他拍照張合影,當時有數碼機的人很少,他就用才買的嶄新數碼機拍。試拍了兩張,人都沒聚齊,就沒電了。
吃完午飯,他又用自動對焦的光學機拍了幾張,信心滿滿,可是衝印出來,結果照片中間一團發渾。後來檢查,是孫子耍相機把鏡頭中央按了一個指頭汗跡,影響了效果。當時他覺得非常失麵子。兩個相機都出問題,就是糾纏。
我告訴他,你這經曆挺有意思的,挺好玩。這雖然和量子糾纏關係不大, 但和量子的測不準,不確定原理是有關係的。就是很多事情有運氣的成分在裏麵,或者是偶然的事情影響了你要達成的效果。一次是這個電早不斷晚不斷,碰巧就在這個時候斷。這是小機率的事。還有你孫子在你拍照以前碰巧又弄了一下相機,這也是小概率的事件,這兩次很小概率事件,被你都碰上了。這就是你運氣不好,所以量子哲學一個很重要的原理就是偶然和隨機事件決定必然。這就完善、發展了唯物論的偶然寓於必然之中,必然決定偶然的觀點。
意識是物質存在的基礎
愛因斯坦對量子糾纏曾經有過強烈質疑,但他的質能方程。E=MC2,在愛因斯坦眼中,質量就等同於能量,一公斤的煤和等質量的土塊具有相等的能量。物質的質量和能量可以互相轉化,即質量可以轉化成能量,能量可以轉化成質量。任何具有質量的物體,都貯存著看不見的內能,而且這個由質量貯存起來的能量大到令人難以想象的程度。如果用數學形式表達質量與能量的關係的話,某個物體貯存的能量等於該物體的質量乘以光速的平方。寫成公式就是:E=mc2。打個比方說,常規狀態下燃燒一噸煤所釋放的全部熱能,隻相當於全部由質量轉化而來的0.028毫克物質釋放的能量。
假設有辦法把一個質量僅為1克的小砝碼全部轉化成能量的話,則它的總能量就會相當於2500萬度的電能。愛因斯坦曾作過形象生動的比喻:“隻要沒有向外放出的能量,能量就觀察不到。這好比一個非常有錢的人,如果他從來不花費也不供給別人一分錢,那麽就沒有誰能說出他有多少財產。”質能方程完美解釋了裂變虧損現象並導致了核原子彈的爆炸。然而那些我們平常看不見,摸不著的意識是否也具有驚人的能量?是什麽造就了質能方程呢?答案唯有意識。正是愛因斯坦大腦中意識的劇烈運動,孵育了質能方程。
量子理論概述《上帝扔骰子嗎》第九章說:“自然科學,這最驕傲的貴族,宇宙萬物的立法者,對自然終極奧秘孜孜不倦的探險家,這個總是自詡為最客觀,最嚴苛、最一絲不苟、最不能容忍主觀意識的法官,現在居然要把人類的意識,或者換個詞說,靈魂,放到宇宙的中心!哥白尼當年將人從宇宙中心驅逐了出去,而現在他們又改頭換麵地回來了?這足以讓每一個科學家毛骨悚然。”
電腦沒有人的操作,就不會生成五彩斑斕的畫麵;元宵夜,沒有人引燃導火索,天空就不會出現美麗的煙花。同樣,竊以為宇宙爆炸最初的奇點絕對不止一個,而是多個奇點相互碰撞產生爆炸,才形成了現今的宇宙奇觀!宇宙最初誕生的奇點,不僅包括了80多種宇宙元素,意識也自然包含其中。但這種宇宙意識是原始的,無理性,無邏輯,不具有高級思維的,就像嬰兒在母親胎盤中的那種原始狀態,左蹬一腿,右伸一拳,不小心導致了多個奇點的碰撞爆炸。
因此,把宇宙意識作為世界萬物的一部分,是對唯物論的一次重大升級。它並不否定唯物論的偉大建樹,而是進一步激活唯物論,創新出一種更為激動人心的智業文明版本的量子哲學智能論!
唯物論在解釋可見的初級事物的規律時,是有效的。比如日出日落,花開花謝等等。在解釋微觀和宏觀事物等等,量子智能哲學將成為新的思想利器!
人的直覺經驗,物質是一種有形的固化物體,但科學家告訴我們,物質的基本形態是“空”和“無”。就像小提琴琴弦上的音樂,是琴弦震動產生的共鳴效果,而非小提琴本身發出的聲音,這便是科學家們最新開發的宇宙統一理論,弦論。
大家知道,物質是由分子、原子、質子、中子、電子和誇克組成。但作為最基層的粒子誇克,壽命極短,轉瞬即逝,你很難看到它的蹤影。這就產生一個問題,那有形的物質究竟上哪兒去了,我明明大活人一個,有手有腳,怎麽就變成了無形的“空”、“無”的我呢?霍金解釋說,物質的基本粒子始終處於震動的狀態,我們難以觀察到它的實體形狀,這好比我們手持琴弓,在琴弦上運動,產生摩擦和震動,那手指不停按動的每個音符,發出的音響,就是我們眼前所有物質的真實麵貌,它的有形實體既不是琴弦、琴弓和琴箱,而是他們震動產生的共鳴音樂。說到底,我們眼前的宇宙就是由不同音符組成的美麗交響曲。
但科學家們還有一道坎過不去,演奏這首美麗交響曲的演奏者是誰?是“上帝”還是“存在”?竊以為,應該是指示它如何演奏的宇宙意識!
宇宙意識,在黑格爾叫絕對精神,斯若賓沙叫泛神論,笛卡爾叫我思故我在,牛頓叫上帝,愛因斯坦叫自然與精神的統一,尼采叫權力意誌,薩特叫實現自我價值,老子叫道,釋迦牟尼叫永恒的精神世界。不管他們是有神論者還是無神論,都在有意無意強調一個事實,世間萬物背後一定隱藏著一股神秘的力量在左右著物質世界。這個千古之謎,我暫且把它稱做宇宙意識。為了解開物質世界的終極密碼,人們發現了分子、原子、質子、中子、電子、誇克。才明白物質並非有形的實體,而是琴弦震動發出的音樂,而弦論開發商霍金並沒有解釋這個演奏弦樂的力量到底是誰!
不動腦筋的人會說,那還不容易,隻有上帝才有這樣的能力,不是上帝,人怎麽會有手有腳,有眼有鼻,有腦有心,太陽照樣升起的種種完美?在西方甚至開始熱炒,之所以世界這麽完美,是莫紮特隨手撒了一串音符,組成了世界美麗的樂章,這叫“智慧設計”。
智慧設計的說法不值一曬。進化論揭示的從單細胞、魚、爬行動物再到人類的出現,說明根本就沒有什麽完美設計,上帝造人。人身上現今這些完美協調的各種功能,是環境考驗後,經過意識的能動選擇和NNN萬次試驗後才獲得的。
比如,在人眼的視網膜中有一種叫做視紅素的紫色色素體,它的功能是將光的刺激傳遞給大腦而使人感到看到了東西。人眼在工作時,視紅素被光一點點地分解,隨著年齡的增長而分解加快。最早的生命是海藻進化成魚類,海水微弱的光線刺激視紫紅質,低級生物由此產生了視覺。在向往光明意識的驅動下,他們中富於進取的群體開始向陸地生活,在光線充足下的視紫紅質得到了更快的進化。科學家們報告稱有一種蛋白質可使光控神經細胞變得更為容易。這就是人類眼睛的來由,是最簡單生命中的意識主動篩選體內蛋白質,經過NNN萬次的科學試驗後才成功發明了我們的眼睛,就像愛迪生發明電燈泡那麽的辛苦!
我們體內隱藏三百個基本粒子,其中兩百多個是很難看到蹤影的,隻有原子質子電子等少數粒子比較穩定。這些穩定的粒子被稱作弦,隻有手持琴弓的意識開拉,才能激活300顆粒子的震動,產生美妙的音樂。當精神意識薄弱,處於被動的做一天和尚撞一天鍾的狀態,琴弦會發出唦啞的殺雞叫聲,琴弓會漸漸停止,生命嘎然而止!當你的精神處於積極狀態,琴弓便行雲流水,遊龍戲珠,三百個粒子全被激活,奏響的一定是生命中最美妙的音樂。
哲學是科學中的科學,數、理、化等等學科是哲學的基石,一旦在自然科學領域出現了重大突破,哲學的世界觀就必須做相應的改變。進化論改寫了中世紀經院哲學的神權論,牛頓的經典物理學催生了辯證唯物論,量子理論必然引發唯物論完善和發展。原有的物質同意識的關係就應該被重新定位。意識之前處於從屬地位,現在應該和物質平起平坐,即意識和物質具有同一性,但兩者有不同特點:物質容易被感覺捕捉,但意識往往難以體驗,卻的確存在;物質的運動速度極限是光速,而意識的傳遞瞬間完成,遠遠超過光速,達4000倍以上,接近無限大;物質的存在形式千變萬化,然而固有意識一旦形成,總有保持相對的穩定。
然而,以笛卡爾為代表的西方實證主義方法論,一直否定意識同物質的平等地位,雖然取得了許多舉世矚目的科學成就,但對於人腦思維研究中的“意識難題”和量子力學中的“貓悖論”卻始終束手無策。這在現代科學難以克服的問題,在哲學界、神經科學、心理學、物理學等多學科領域裏越來越多的人認為,就象時間、空間、質量、能量一樣,意識是宇宙不可分割的一部份。霍金在《時間簡史》中也表達了時間即意識的載體這一根本觀點,從科學上開啟了對意識回歸的大門。
量子科技改變人類
如果說蒸汽機、電力和計算機等三大技術革命催生了工業文明,那量子科技、智能機器,互聯網加和月球基地等三大科技將催生人類的下一個文明:智(慧)業文明。這是鄙人新書《智業文明顛覆工業文明破船》的核心觀點。
中國首顆量子衛星發射成功,是量子科技進入實用階段的起點,它的傳輸速度是光速的4000倍以上,以及不可能破解的保密性,已經把現今傳統電子通訊技術打入了垃圾係列,隨著量子通訊技術的不斷開發,在未來幾十年必然會實現實物隱形傳輸。你想去巴黎嗎?隻要用手機掃描你全身的量子信息,再由巴黎的接收器接收,瞬間,你就會出現在巴黎,到那時飛機、海輪、動車、汽車、宇宙飛船等等交通工具都會消失在量子通訊的強大威力下,放進中國革命曆史博物館,成了供人們瞻仰欣賞的老古董了。
量子計算機現已通過大量科學實驗證明了其理論的無懈可擊,中國科學技術大學潘建偉院士領銜的量子光學和量子信息團隊首次成功實現了用量子計算機求解線性方程組的實驗。假使求解一個億億億級變量的方程組,即便是用現在世界上最快的超級計算機也至少需要幾百年。而量子計算機將隻需要10秒鍾。現今中國量子計算機實現了45個光量子的糾纏,製造出全球首台量子計算機原發模型,這是量子計算機進入實用階段的一次重大突破,使原來預計需要幾十年時間實用化的進程大大提前。
智能產業是率先擺脫工業製造,進入智能時代的首波技術革命。五十年前人們發現了摩爾定律,這個定律非常神奇,集成電路芯片上所集成的電路的數目,每隔18個月就翻一倍。但其空間最終會接近極限,量子點電視為智能芯片打開了另一個廣闊的儲存空間。
量子力學在現代生活中的應用越來越重要,如量子信息學、量子密碼術、量子計算機、量子溫度計等。量子信息學是量子力學與信息科學相結合的產物,以量子力學的態疊加原理為基礎,研究信息處理的一門新興前沿科學。量子信息學包括量子密碼術、量子通信、量子計算機等幾個方麵。
另外,用量子力學的方法可以模擬材料中電子的行為,因此,量子力學是應用於計算材料和分子性質最精確的理論基礎。一個很具體的例子,掃描隧道顯微鏡就是根據量子力學的原理研製的。醫學上的核心共振成像技術也是根據量子理論產生的。物質結構測量:典型例子是X射線衍射,中子衍射,電子衍射等; 物質組分測量:典型例子是光譜,盧瑟福散射等; 成像技術:核磁共振成像等; 半導體技術:利用能帶結構.還有很多例子,比如現代軍事中的原子彈、氫彈的研製和爆炸原理,都很大程度依賴於量子力學。
個人覺得,量子力學在現代生活中的應用無處不在,隻要用心觀察。隨著人工智能技術的不斷突破,將在各大領域加速商用化進程:語音識別、圖象識別,智能工廠、智能車間,智能家政,智慧城市等等,將一往無前。很讚馬雲這句話“過去是知識驅動,未來是智慧驅動;過去把人變機器,未來把機器變人。過去是以製造為中心,未來就是以創造為中心。”