老子的牛和薛定谔的猫——老子道逻辑与量子力学的哲学基础(1)

代曼谈文化 2024-09-12 09:12:41

论旨:本论是延续卡普拉《物理学之“道”》对量子物理和东方道学二者关系的探索,并尝试探索物理学家普遍关心的物理学的这些基础问题。本论以老子道宗的道逻辑和道思维作为认识论的核心,其中包含庄子“道通为一”的法则和龙树中观学、六祖慧能的禅法心要,以此作为东方道学的主体。卡普拉是理论物理学家和东方道学的体悟者,所著《物理学之“道”》(副标题:近代物理学与东方神秘主义)引起了西方量子物理学界对东方道学的思维方式的极大兴趣,此书对难以接受的量子力学的新现实和新观念提出了一条思维升级的道路,帮助人们原有的思维逻辑,因此被列为各国大学物理学学生的极为有益的参考书。

1900年,大部分物理学家有大功告成的感觉,经过从牛顿以来的300年的科学大探索,从天体运行到电磁现象都找到了运行规律,数学方程都以建立起来,只要计算就行了,世界必定按照计算而运行,分毫不差。汤姆生说“物理学不会再有其他新发现了”(克莱格《量子时代》第3页引文)。但话音刚落,普朗克就发现“紫外灾难”,因此提出“能量子”概念,把连续的能量变为“一份一份”的能量,如同把空地划分为若干个车位一样。不作这样的划分,“紫外灾难”就无法解决。这个奇怪的“能量子”假设激发了爱因斯坦的科学神经,立即明白光就是光量子,可以解释光电效应。在此之前的一百多年,因为杨氏双峰实验出现干涉条纹,光已经被认为是一种波。于是光被赋予了波和粒子的双重特性,这就是光的波粒二象性。物理学就这样闯进了量子世界。量子世界,尤其是量子纠缠的预测、发现到证实挑战了牛顿以来的物理学常识,同时也是人们的基本哲学常识。

量子论的13个问题

1.光的波粒二象性

2.叠加态(及互补性原理)

3.薛定谔的猫

4.不确定原理(测量效应)

5.确定性与非确定性的对决(决定论与非决定论)

6.宏观世界与量子世界是否共同遵循统一法则

7.量子纠缠和宇宙的一

8.随机性

9.概率的本质

10.因果律与违反的哲学后果

11.小逻辑和大逻辑的对决

12.常识的价值和违反的意义

13.贝尔不等式的违反极其哲学后果

核心人物:

爱因斯坦、玻尔、海森堡、薛定谔、玻恩、德布罗意、约尔丹、费曼、奥本海姆、蔡林格、普朗克等。

东方神秘主义的道思维和道逻辑:老子、庄子、龙树、慧能。

量子力学13个核心问题与老子道宗的道逻辑和道思维具有十分紧密的联系,后者可以作为前者的哲学基础,打通内在的逻辑,消除认识论障碍。

弗里乔夫·卡普拉写了一本很受欢迎的独辟蹊径的量子力学专著,书名是《物理学之“道”》(THE “DAO” OF PHYSICS,1975),副标题是“论近代物理学与东方神秘主义”,把东方文化的“道”的概念引进了物理学的中心。这里的神秘主义是与古希腊哲学家柏拉图、亚里士多德的理性主义不同的直觉体悟,是老子的道(包含阴阳学说)和印度的禅观(包含瑜伽)开启的认识宇宙和生命的道路。该书以东方神秘主义来诠释量子物理学新观念,使很多对量子物理学的全新观念有接受障碍的人有了更好的理解路径。与量子物理学相比,世人的观念是肤浅的、固化的、碎片化的,必定会走到逻辑悬崖,无法与量子世界的物理实验相符合,从而使深度认识世界和认识自己的努力严重受挫。即使最深刻的、无法质疑的常识如爱因斯坦坚守的定域实在论都不再可靠,量子力学是常识的克星,坚信常识的人感到无路可走。

爱因斯坦深信物理实验观测量背后一定存在物理实在,不是概念游戏,完备的物理理论必定是物理实验的观测量与物理实在要素的对应,这是著名的EPR论文的核心概念之一。简单来说,因果律是无处不在的,现象背后一定有与观察者无关的现实的物理实在,物理实在决定了可观测量,因与果一一对应,世界井然有序,完全可以预测,这是一种物理学家的本体论。爱因斯坦的狭义相对论和广义相对论动摇了伽利略、牛顿的“机械式”(爱因斯坦语)的经典力学,创造了崭新的时空一体的新物理学,成为新的经典力学。时间和空间是四维连续统,无法分割,于是质量和能量各自分割的观念也不再有效。质量即能量,E=mc²的质能方程成为最伟大的方程,微小物质具有巨大能量的新认识打开了人们的视野,核物理和原子能成为最前沿的科学,运用前景无限广阔,对太阳和恒星的能量来源有了清醒的认识,从而对宇宙的认识也大步前进。质量即能量的新物理观念通过核能和核武器改变了世界格局,物理学也成为最成功的决定战争胜负的力量。

爱因斯坦相对论的成功背后有他奉行的哲学基础,哲学家马赫的时空观影响了爱因斯坦的时空观。严格的因果律是物理学的需要,也是自古以来的哲学成果,也是世人思维的基本逻辑,所有人深信不疑。爱因斯坦提出了光量子的学说,在光是波的基础上增加了光是粒子的惊人新认识,量子力学横空出世,从而把物理世界带入了波-粒二象性的颠覆性观念中。古希腊的阿基米德说“给我一根杠杆,我将撬动整个地球”,这是力学决定论。伟大的数学家拉普拉斯则说“给我足够的物理定律,我将用数学方程算出宇宙的未来一切变化”(大意),这是物理规律决定论。光的波粒二象性动摇了决定论,动摇了物理学家坚信不疑的因果规律。世界的未来变得有点不确定了,一因一果不再绝对有效,一因多果、多因一果、多因多果的因果律的非确定性新图像开始显示威力,亚里士多德的形式逻辑的基本定律(同一律、不矛盾律、排中律)也变得不再神圣。首先倒下的是排中律,“亦此亦彼”、“亦是亦非”并非玄学,而是量子世界的真实情形。

波-粒二象性是量子力学的大门,打开这扇大门,更为神奇的量子世界就呈现在人们眼前,人们的认识论也受到前所未有的挑战。新的实验设备与新观念携手,能够不断发现新实验观测量,不断完善量子力学的深度诠释体系和数学运算体系。由于量子世界的特殊性,开创者玻尔、海森堡、薛定谔、玻恩等量子力学大师不再像前辈爱因斯坦那样对哲学基础感兴趣,玻尔甚至认为观测之前的物理实在是不存在的,无法探索的,应该排除出物理学之外,交给纯哲学家去自我玄想,不要强加给物理学家(把经典物理的包袱甩得一干二净,轻装前行,建立量子力学的可观察量的计算体系。需要补充的是,玻尔、海森堡深刻理解东方佛教哲学和道宗哲学,玻尔十分崇拜老子,海森堡对语言的局限性理解极为深刻)。如果物理学家化大量精力在思考观测前的物理实在,无异于把自己当做哲学家,是不务正业,甚至是误导物理学家。爱因斯坦看到自己不喜欢的含有概率、不确定性的量子理论不断发展并且越来越被接受而深感忧虑,认为它缺乏坚实的物理实在的对应,从而慢慢的与量子物理学家群体渐行渐远,成为孤独的老人,因为没有人愿意倾听横空出世的最伟大的物理学家的睿智意见了。在1927年、1930年的索尔维科学大会上,爱因斯坦对刚刚诞生的量子力学用自己设计的理想实验提出了质疑,以为一击必中,但每次都被睿智的玻尔化解,使爱因斯坦承认自己的失败,玻尔则有效地捍卫了量子力学的新学说。

1935年爱因斯坦、罗森、波多尔斯基的EPR论文再次展现了物理学与哲学的双重思考,虽然当时很少有人认真对待这篇论文,认为那不过是一位失去青春创造力的老物理学家和二位信徒的个人兴趣,甚至根本算不上是物理学论文,一些人认为完全应该归类于哲学思考而不予重视。但1964年,另一位物理学家提出一种方法来验证EPR论文的哲学观点是否符合实验数据,这就是约翰·贝尔和他的不等式。贝尔不等式被某些物理学家视为是继爱因斯坦之后的最伟大发现,后面五十年物理学家不断尝试,成功开发出相应的设备,经过严格实验,终于证明“鬼魅般的超距作用”(爱因斯坦语)是真实存在的,克劳泽、阿斯佩、蔡林格三位物理学家因此获得了2022年度诺贝尔物理学奖。实验证明,EPR论文所强调的定域实在论是不成立的,物理世界变得生动起来,定域性和实在性的禁锢被打破了,心灵一下变得自由自在,(在某种情况下)无需遵循定域性和实在论的紧箍咒,真是一次庄子梦想过的鲲化为鹏的自由变化游戏。蔡林格在《光子之舞》一书中展望量子力学是非定域实在论的新成果以后,预言哲学基础必将发生极大的变化。蔡林格说:“对于贝尔不等式被违反会引发那些哲学上的后果,科学界尚无定论”(后果无疑是惊人的)。量子力学的非定域性的“哲学后果”还没有完全呈现出来,一旦呈现出来,物理世界和心灵世界将越来越难以分开,心灵世界是物理世界的某种“客观反映”。

卡普拉的《物理学之“道”》尝试打通认识论阻隔或更好诠释量子世界,这是一个成功的常试,不仅受到量子力学爱好者的热烈欢迎,而且激发了专业学生学习量子力学的极大兴趣,被很多大学列为物理学教学参考书,希望利用古老的东方之“道”来改善认识论。卡普拉是物理学背景,对东方神秘主义(应该称为东方古代觉悟者或道者、禅师的深刻觉悟)的理解尚有深入的必要,对老子、庄子、中观论、唯识学、禅宗的洞见还需进一步体悟,这正是本论的尝试。物理学需要哲学基础,但从古希腊传下来的柏拉图、亚里士多德的哲学或逻辑学已经不适应今天的量子力学或今后的物理学,东方觉悟者的甚深智慧、禅定心证依然生机勃勃,与量子力学共舞。亚里士多德的形式逻辑只能成为逻辑1.0,老子的逻辑才是逻辑3.0。逻辑1.0是小逻辑,无法形成逻辑闭环,逻辑3.0是大逻辑,可以形成逻辑闭环,并消解一切逻辑悖论。逻辑悖论的存在就是无法形成逻辑闭环的证明,消除逻辑悖论是人类智慧的坚定追求。

老子提出万物玄同、道体混成、大制不割三大宇宙观,庄子诠释“逍遥游”、“齐物论”、“非牛非马”的心灵境界和认识论,龙树提出“非有非无”、“非一非二”、“非常非断”的非确定性的中观学,弥勒提出“万法唯识”、“一切唯心造”的唯识宗纲领,六祖提出“不立文字”、“无念为宗”、“于相离相、于空离空”的禅宗秘要,与量子力学中薛定谔的叠加态、海森堡的不确定性原理、玻尔的互补性原理、新一代量子力学家的非定域实在论的实证互相观照,真是如庄子所说的“道通为一”。深山洞穴中的觉悟者和量子力学的新观念是多么情意绵绵,互通款曲。按照深山洞穴的觉悟者的内心实证,量子世界的逻辑才是最真实的,世人因为颠倒而无法攀登大逻辑的智慧高峰,被小逻辑反锁,世界因此而失去精彩,技术能力也因此而后劲不足。

理解量子世界,深入宇宙物理奥秘,掌握科学技术,促进人类福祉,不是像逻辑实证主义者(物理学家和哲学家)一样否定物理学的哲学基础,而是要寻找更为适应的哲学基础。卡普拉发现东方道者禅师的内心实证及其教法的流传体系是量子物理学的极为有益的哲学认识论,东方道者禅师与量子物理学家开始携手,他们不是“老死不相往来”,而是宇宙的“一”的体现。东方道者禅师实证宇宙的一,把世人从世界的分裂的陷阱中拯救出来,量子物理学家要进一步说明宇宙的一与物理可观测量的多样性的真实关系。量子纠缠就是最好的物理可观测量,是多样性与宇宙的一的完美混成(叠加)。忘记宇宙的一将使量子物理学寸步难行,向东方道者禅师学习宇宙的一的艰苦实证将使量子物理学焕然一新。

参考书目录

《物理学之“道”》美 弗里乔夫·卡普拉 中国编译出版社

《时间简史》英 斯蒂芬·霍金 湖南科学技术出版社

《谁找到了薛定谔的猫?》美 亚当·贝克尔 中国科学技术出版社

《光子之舞》奥 安东·蔡林格 中信出版集团

《量子纠缠》英 布莱恩·克莱格 重庆出版集团

《物理学的进化》美 埃尔伯特·爱因斯坦 湖南科学技术出版社

《物理学讲义》 美 理查德· 费曼 上海科学技术出版社

《量子简史》美 大卫·凯泽 新星出版社

《光子史话》英 布莱恩·克莱格 中国出版集团有限公司

《量子时代》英 布莱恩·克莱格 重庆出版集团

《十大物理学家》英 罗德里·埃文斯 重庆出版集团

《科学简史》英 W.C丹皮尔 中国华侨出版社

《物理学史》郭奕玲 沈慧君

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  • 2024-09-13 01:41

    东方玄幻VS西方科幻[点赞][点赞]