从波粒二象性到社会意志构建——读《量子物理史话》有感 | 高中组三等奖

第五届南方周末“阅读新火种”中学生读后感征文活动

奖项：高中组三等奖

作者：刘彦恩

学校：广州市黄埔区苏元学校

指导老师：郭晨昕

上篇 观测、事实、不确定性

一切关于量子呈现“波粒二象性”的推断和论证都导向这样一条结论：我们所观察、观测到的事实取决于我们的观察、观测手段。也就是说，我们“观测”这个行为本身导致了观测的结果。量子物理的确是颠覆性的，在这样的图景下，柏拉图式的“真实”是完全不存在的，整个宇宙就是一只巨大的薛定谔的猫——不观察就不存在，其存在的形式、状态也取决于观测本身。

量子是不连续的，电子从低能级跃迁至高能级，或是从高能级跃迁至低能级，中间的“禁区”都不可踰跃：在两能级间是不能存在电子的，即电子只存在相对高能级和相对低能级两个状态，而我们所谓的电子跃迁是通过观测到电子在时间前后存在的能量差来定义的。显然，由于我们只能观察到电子跃迁始和终两种状态，则对我们而言，能量变化的过程不存在，或者说其间可能存在的电子所处的状态于我们不可见。就好比化学反应中的催化剂，虽可能参与了化学反应，但其化学性质在反应前后没有发生改变，所以宏观观察下其参与反应这一事实不可见，只有当我们将观察尺度降低到分子层次，其反应本质才向我们显现出来。对我们而言量子是微观的，宏观的我们观察不到其变化本质，便可认为其中间态不存在（这句话似乎暗含了这些状态是存在的，事实上没有人知道它们是否存在）。

我们观察到的量子是不连续的，那么如果有一种和量子同一或更低尺度的微观智能观察电子跃迁，那它就可能看到其可能存在的电子能级中间态、完整过程和变化本质——但其于我们而言是不存在的，这可能与微观粒子宏观观测下所呈现的不确定性有关：人类对事物的观测手段主要为视觉，观测本质为被观察者反射或释放可见光波段内的电磁辐射——光（此时光呈波的性质），然后被人眼中的视觉细胞所接收（此时光呈粒子的性质），经过大脑处理后为人所见。但问题在于该观测手段的最小信息承载单位（即量子）——光（粒子态，即光子），与电子（被观察者）是同一尺度的，当光子击打电子试图观测电子状态时，电子受光子作用运动状态随即改变，使得观测只能获得一个物理量，而获得该物理量这个行为又会影响电子的状态，使得该时刻后的电子状态又不可知，即电子呈现不确定性，而不确定性原理限制了我们对微观事物认识的极限，这个极限就是具有物理意义的一切。我们所能观测到的电子的能级只是少数受原子核影响坍缩的相对稳定状态罢了。

若量子尺度，或说普朗克常数更小（即前文所提到的更低尺度观测情况），则可能获得电子的全部物理量，从而掌握电子的完全状态，并对其后续状态作出预测，电子就呈确定性了。那如果把尺度放大呢？宇宙大爆炸之中产生的基本粒子先组成氢原子，然后又在数亿年中结合更多粒子，变为其他更重的元素，又得失粒子，最终解离成最初的基本粒子。如果我是一个更高尺度的智能，只能观察到变化前后的基本粒子，那么对于我来说宇宙间的粒子变化不存在，所以时间也不存在。当然这些概念是对我们的认知而言，高尺度智能可能推测出这些事实可能存在，但它不得而知其是真是假，就像我们对微观粒子的认识一样。

你应该也发现了，在这些假设中，一个物体的状态或其变化状态又取决于观察者的尺度。于是又引出了另一个问题：我们看不到的状态对于更小尺度的观察者来说真的不存在吗？我们所了解的变化对更高尺度的观察者来说真的存在吗？讨论存在与否，确定与否，都是无意义的。有意义的是对已知作出的判断、对观察到的规律作出的总结。

“温故而知新。”

下篇 个体、群体、确定性

上文的论述以及“波粒二象性”的推断论证本身同时也说明了一件事：观察是主观的。这也就是说：我们所认识的世界是唯心的，即个人意志（或者说是个人的观测手段以及其观测结果所建立起的体系）导致了世界的状态，并被我们所了解。那为何还会有“客观”和“唯物”呢？因为我们是同一个物种，或者说我们观测世界的手段是相同的，这在上篇中也有提及。如果一只蜜蜂飞过来告诉你：它看见了一只“紫外色”的马，但你的眼睛只能接收到可见光波段内的光信号而不能接收到紫外波段的光信号，在你的认知里这样“紫外色”的马是不存在的。但你能说蜜蜂不客观吗？但它确确实实看到了一匹“紫外色”的马啊？又或者马路上空荡荡的，有一位色盲患者告诉你现在是绿灯可以过马路了，但你确确实实看到现在是红灯啊？但你能说他不客观吗？他可能看到的就是绿灯。

由此可见，“客观”是建立在“客”的世界观之上的，如果“客”的观测结果与我们不同，那我们就可能会对自我认知产生怀疑或直接否认“客”的世界观。所以，客观是由多数相同观测结果所产生的主观意志融合而成的，是主观观测的产物。没有人知道真正的客观是否存在。那么，所谓的“真理掌握在多数或少数人手中”是错误的，真理就是没真理。有的只是观测的手段、观测的角度以及观测结果的累积。从孩子的视角看，世界就真的是天真无邪，善恶分明的，但从我们的视角看，真的如此吗？在古代，无论东方还是西方，人们都信鬼神，因为那时人们的观测手段十分有限，对很多事情不能作出系统的解释，便编出个什么鬼神来自圆其说了。于是乎上至皇下至百姓都信了，在我们看来这是迷信，但他们都认为是事实。皇帝心说我统一了国家这也一定是上天的旨意，于是君权就由神授了（东西方君权神授方式固然存在差异）。但科技在进步，观测手段在不断完善，新的世界观建立起来后还信个什么鬼神自然是愚昧落后了。科学的时代要用科学来解释世界、用科学来改变世界，而科学本身就是大量观测资料累积起来的结论——虽然可能随时被推翻。就拿量子物理而言，其作为当代物理世界研究的最前沿，其历史从萌芽开始算起也不过二百年。最开始从经典物理体系出发到建立新的量子力学体系，其间得出的理论被推翻了多少次？最新的研究成果是否又会在未来被推翻无数次？甚至当今社会了解过量子力学的人有多少？如果你在大街上拉住一个人跟他说我们的世界是无规律的是无法确定的，你看他会不会跟你说“扯蛋！”于是乎，意志的冲突出现了。

其实讲了这么多，也只是想说明一点：唯物是由多数的唯心整合而成的。唯心是成为自己，而唯物是成为人。当个体意志或群体意志与更大群体意志冲突时，双方都会视对方为异类，但多数时候是更大群体的意志决定了社会导向，当代民主政治就是其最好体现。但在资本主义社会中，大部分的资本决定了社会导向，正因如此他们的政治极不稳定，于是统治阶级发放所谓的高福利，试图让劳动人民沉溺在虚假的幸福中；甚至在集权国家，人民自认为是为民族而战为自由而战，实则是在为统治者一人的欲望而战。量子因观测坍缩确定，社会因共识建构真理。人类的基本世界观、价值观是相同的，因为我们的观测手段是相同的，我们所认识的世界也是相同的。脱离了社会的人就如同离开水的鱼，是话不长久的。

知识是公有的，世界观也是公有的。“公”是全部人有，是人作为整体的私有；“有”本身就是“私”，有了“私”才有了“公”，这与上文所论述的是一致的。但其两者本质上是不连续的，像上篇所描绘的高于宇宙尺度的智能那样把观察尺度放大，就算是以地质纪年来说，无论“公”“私”都不存在。但是，探究存在的不存在抑或是不存在的存在都是无意义的，唯有存在的存在是有意义的。我们是宏观的生物，蜷缩在微观中的东西对我们的影响微乎其微，未来必定是不确定的，因为光锥之内即为命运，不过命运掌握在自己手中。

地球的生态促成了生物的演化，生物的演化又改变了地球的生态。大量的不确定堆积在一起就成了确定，大量的无目的交织在一起就成了目的。让我们回到最初的思考：事物的状态取决于观测本身，那么，当人类仰望同一片漆黑的夜空时，我们观测到的是一个怎样的宇宙？当全人类朝着同一个理想眺望时，我们究竟会预见一个怎样的未来？而这个“理想”本身，又是否悄然塑造着结局？确定、不确定；存在、不存在；个体、群体。好像充斥着整个宇宙的正反物质，一切二元对立的事物或许都将导向正反湮灭的结果。但“人类命运”这个巨大的、永远处于叠加态的、胡乱飞舞前进的电子，只有当人类这个由八十亿个观测单元构成的巨大相控阵作为整体观测它时，盒子里的波函数，才会在名为历史的幕布上，坍缩成一个确定、清晰的未来。