霍金：我们所感知的世界是否真实？

   日期:2011/7/17 9:09:00     下载DOC文档         微博、微信、支付宝分享

    几年前，意大利蒙扎市议会通过了一项法案，禁止市民将金鱼养在圆形鱼缸里观赏。提案者解释说，把金鱼关在圆形鱼缸里非常残忍，因为弯曲的表面会让金鱼眼中的“现实”世界变得扭曲。抛开这一法案给可怜的金鱼带来的福祉不谈，这个故事还提出了一个有趣的哲学问题：我们怎么知道我们感知到的“现实”是真实的？金鱼看见的世界与我们所谓的“现实”不同，但我们怎么能肯定它看到的就不如我们真实？据我们所知，就连我们自己说不定终其一生，也在透过一块扭曲的镜片打量周遭的世界。

  　在物理学中，这个问题并非纯理论空想。实际上，物理学家和宇宙学家发现他们自己眼下的处境和金鱼差不多。数十年来，我们一直上下求索，渴望得到一个终极的万有理论，可以用一套完备自洽的基本定律来解释“现实”的方方面面。但现在看来，最后我们得到的或许不是一个单一的理论，而是一大家族相互关联的理论，每个理论对于“现实”都有一套自己的描述，就像透过它自己的圆形鱼缸观察世界一样。对许多人来说，这个观点或许难以接受，其中还包括一些圈内的科学家。大多数人都相信存在一个客观的“现实”，无论是我们的感知还是我们的科学，都在直接表达有关这个物质世界的信息。经典科学就以这样一个信念为基础，即有一个外部世界独立存在，它的属性是确定的，与感知这个世界的观测者无关。在哲学上，这种信念被称为唯实论(realism)。

　　不过，对蒂莫西·利里(Timothy Leary)和上世纪60年代记忆犹新的人应该知道另一种可能：“现实”的概念也可以取决于感知者的心灵。这类观点大同小异，有的称为反唯实论(antirealism)，有的则称为工具主义(instrumentalism)或唯心论(idealism)。按照这些“主义”，我们所知的世界是由人类心智以感官信息为原料构建的，是由我们大脑中的解释结构塑造的。这种观点或许难以接受，却不难理解。你不可能将观测者，也就是我们自己，从我们对这个世界的感知中抹去。

　　随着物理学的逐渐发展，唯实论的地位正变得岌岌可危。在经典物理学中，牛顿体系能非常准确地描述我们的日常体验，对“物体”、“位置”之类术语的诠释也在很大程度上与我们的常识(即我们对那些概念的“现实”理解)相符。然而，作为测量工具，我们人类是非常粗糙的。物理学家已经发现，平常所说的“物体”以及令我们看到它们的光，都是由我们无法直接感知到的物体(如电子和光子)构成的。这些物体遵循的不是
经典物理，而是量子论。

　　量子论的“现实”与经典物理的“现实”截然不同。在量子论体系中，粒子既没有确定的位置，也没有确定的速度，只有当一个观测者去测量那些量时，它们的值才会确定。有些情况下，单独的物体甚至无法独立存在，只能作为整体的一部分出现。量子物理还极大地挑战了我们对“过去”的认识。在经典物理中，所谓的“过去”就是一系列已成为历史的明确事件，而在量子物理中，“过去”是不确定的，仅仅是一系列事件发生的可能性，跟“未来”没什么两样。甚至连作为一个整体的宇宙，都没有一个明确的过去，或者说历史。因此，量子物理暗含了不同于经典物理的另一种“现实”——虽然经典物理与我们的直觉相符，而且在我们设计建筑、桥梁之类的东西时仍然可以帮上大忙。

　　这些例子让我们得出一个结论，为诠释现代科学提供了一个重要框架。在我们看来，“现实”不可能脱离图景或者理论而独立存在。相反，我们采纳了一种新观点，称之为“取决于模型的唯实论”(model-dependent realism)。这种观点认为：每一个物理理论或世界图景都是一个模型(通常本质上是一个数学模型)，是一套将模型中的要素与观测联系起来的法则。按照取决于模型的唯实论，追问一个模型本身是否真实没有意义，有意义的只在于它是否与观测相符。如果两个模型都与观测相符，那就不能认为其中一个比另一个更加真实。谁都可以根据具体情况选取更方便的那个模型来用。

　　别去评判真实
　　另类现实(alternative realities)已经成为今日大众文化的主流。例如在科幻电影《黑客帝国》(The Matrix)中，人类就毫无察觉地生活在一个由智能计算机生成的虚拟现实中，计算机通过这种方式让人类保持安定并心满意足，以便从他们的肉身实体上抽取生物能量(姑且相信有这么种能量)。我们怎么能知道自己不是一个由计算机生成的角色，此刻就生活在一个黑客帝国那样的世界中呢？如果我们生活在一个虚拟的、想象的世界中，事件之间就没有必要存在任何逻辑，不必自圆其说，也不用遵循任何规律。掌控这个虚拟世界的外星人说不定仅仅因为有趣或者好玩，纯粹为了看看我们的反应，就会让全世界突然对巧克力深恶痛绝，或者一夜之间消除战争实现世界和平——可是这种事情从来没有发生过。如果外星人坚决不肯违背自洽规律，那我们就没有任何办法确定在这个虚拟现实的背后还存在另一个现实了。你当然可以说，外星人生活的那个世界是“真实”的，计算机生成的世界是假的。然而，生活在虚拟世界里的生物无法从外部观察他们的宇宙(我们也一样)，也就没有理由怀疑自己生活的世界并非“现实”。

　　金鱼的处境也是如此。它们在圆形玻璃缸里看到的景象与我们在鱼缸外看到的显然不同，但这并不妨碍它们发展出一套科学定律，来描述它们观察到的鱼缸外物体的运动。比方说，由于光在由空气进入水中时会发生偏折，在我们看来做直线运动的一个不受外力的物体，在金鱼看来就应该沿曲线运动。尽管身处一个扭曲的参考系，金鱼仍然可以从中总结出一套始终都很正确的科学规律，让它们能够对鱼缸外的物体未来的运动做出预言。它们的规律会比我们的规律复杂得多，但简单与否只与品味有关。如果金鱼能够发展出这样一套理论，我们就必须承认金鱼的观点也是对“现实”的一个有效描述。

　　还有一个发生在真实世界里的著名例子，同样说明对“现实”可以有不同的描述，那就是托勒密的地心说和哥白尼的日心说之争。尽管人们通常都说，哥白尼证明了托勒密是错的，但事实并非如此。哥白尼和托勒密就好比我们和金鱼，选择任何一种描述作为宇宙模型都可以，因为无论假设是地球不动还是太阳不动，我们都能很好地解释我们观察到的天象变化。抛开哥白尼的日心说在有关宇宙本质的哲学争论上所起的作用不论，它的真正优势只不过在于运动方程在太阳静止不动的参考系中更为简洁而已。

　　取决于模型的唯实论不仅对科学模型适用，对我们创造出来表述和理解周围世界的意识和潜意识心智模型也同样有效。例如，人类大脑从视觉神经接收原始信息，将来自双眼的信息综合起来，增强细节并填补诸如视觉盲点之类造成的信息缺失。不仅如此，大脑还从视网膜接收到的二维信息中创造出了三维空间感。你觉得自己看到了一把椅子，实际上不过是利用椅子上散射的光，建立起了一个心智图像，或者说是椅子的模型。人类大脑非常擅长这种模型构建，如果给人带上一副特殊眼镜，让呈现在他眼睛里的图像上下颠倒，大脑会改变这个模型让他看到上下不颠倒的物体——但愿在他想坐下来之前，这种改变就已经完成。