答靳硕文:外在属性与内在属性 | (分类:哲学与逻辑思维)
整体和部分的区别是东西方哲学的区别。长期以来,物理学家一直信仰还原论(即“部分”)。你指出“从整体角度理解量子纠缠”很好,但我觉得还有一个更深刻的问题你没注意到。 物理学这门学科很与众不同,需要某种东西又不能拘泥于那种东西。经常听说要追寻数学符号背后的物理意义;要追寻物理背后的哲学内涵。但你知道吗?有时候还要追寻哲学背后隐藏的物理。看过埃舍尔《雅典学院》那幅画吧?柏拉图抬手指着头顶上的天空;亚里士多德伸手指着眼前的世界。这可以给我们一点启示。什么启示呢?我们不该像柏拉图一样首先在哲学层次思考量子纠缠这个物理问题,而应该像亚里士多德一样面对眼前的世界——微观世界。即是说,在这个貌似该“把部分整合起来”的时候,我们却更应该反其意而行之——“把部分研究彻底”。你先不要管微观客体之间的关联,先看看经典物理和量子物理的差别吧。这不是“适用范围的差别”那么简单的差别,更包含了认识论上的重大差别:经典物理试图描述的仅仅是体系行为的某些总的特征(例如,我们把刚体作为一个整体来考察它的运动,而不去讨论它的各个部分如何运动),即忽略体系行为的细节,这样必然导致唯象理论。而认识要透过现象看本质。本质是什么?内在属性。如何认识内在属性?还原。即要向微观领域进军——量子力学。你注意到了没有,当我们从经典迈进量子世界时,发现了更多的对称性。除了原有的时间平移、空间平移、空间旋转对称被保留外,还发现了全同粒子置换对称、同位旋对称等。为什么呢?因为原来那3种对称是基于外在时空的性质,不是系统的内在属性。为什么能量守恒、动量守恒、角动量守恒那么普适?因为它们根源于对称?不严格。严格地说是根源于时空性质这种外在的对称。假如它源于内禀对称,即因物制宜(因为物质粒子变了,表观行为也变了),就不可能“放之万物而皆准”。从经典到量子,我们“把部分研究得更加彻底了”,因而发现了内禀属性——这就是我们要的“本质”。
弄清内禀属性对于理解“量子纠缠”有什么意义呢?
首先,你可以这样想,“分开的粒子相互影响”与杨氏干涉实验中“通过双缝的粒子”有什么区别吗?与“A-B效应”中那两个粒子有什么区别吗?与薛定谔猫那两种状态有什么区别吗?如果有,是动力学的还是纯几何的(拓扑)?如果只是外在时空的拓扑性质,而非微观粒子的内禀属性,超过光速又有什么不可吗?
其次,也许我们可以分两类讨论:能够超光速的和不能超光速的。比如,相速度可以超光速,群速度不可以。为什么任何东西都不能超光速呢?从这里,你可以看到一个哲学家和一个物理学家的区别。哲学家听说相对论不允许超光速后,就认为所有超光速都是违背相对论的;而物理学家则不然(但物理学家经常忘记这一点):我们物理规律只是针对某些现象的,即有适用范围。我们说不允许超光速是指不允许实物粒子通过加速从低于光速到高于光速,但如果不是实物粒子,就不知道它能不能超光速。比如相位。。。。。。也许可以这样认为,当信号需要用实际存在的粒子来传递时,就不能超光速(电磁信号通过光子传递,所以电磁场不是超距作用);而有些信号找不到传播载体,就可能超光速。比如EPR实验中自旋信息的传递。如果测到左边光子自旋向上,则不用测量就立即确定右面光子自旋向下。这确实超光速了(破坏了定域因果结构),但这不合理吗?设想这样一个实验:有2个封口的信封,一个里面装有写着“上”字的纸条,另一个装有写着“下”字的纸条。但事先不知道哪个是上哪个是下。将2封信分别交给2个人,他们也不知道拿的是“上”还是“下”。然后两个人向不同方向走去。走到相距很远了的地方,其中一个人打开信封,发现是“上”,那么他立即知道另一个人是“下”。反之亦然。你觉得这有什么神秘的吗?即使超光速也是正常的。
也许,并非超光速这种现象应该放弃,真正应该放弃的是一种哲学观念。当物理与哲学矛盾时,应该放弃的是物理事实还是哲学观念呢?显然是后者。一旦测量,状态就会坍缩——甚至是瞬时坍缩,以至于超光速发生关联。这破坏了因果律吗?没有。态演化的决定论形式与态测量之坍缩的随机性,构成了微观世界新的因果律形式。为什么非得要求量子客体也满足经典物理的决定论呢?要知道,经典物理是唯象的,是研究系统整体行为的,是不涉及物质内禀属性的。当我们从经典进入量子世界时,不得不面对“内禀”属性这种新的问题了,在这种新的情况下,不遵循经典决定论(所谓“定域”之类的)是很自然的事情。