科學家如「金魚」 我們所感知的世界真實嗎

霍金：我們所感知的世界真實嗎？

幾年前，義大利蒙扎市議會通過了一項法案，禁止市民將金魚養在圓形魚缸里觀賞。提案者解釋說，把金魚關在圓形魚缸里非常殘忍，因為彎曲的表面會讓金 魚眼中的「現實」世界變得扭曲。拋開這一法案給可憐的金魚帶來的福祉不談，這個故事還提出了一個有趣的哲學問題：我們怎麼知道我們感知到的「現實」是真實 的？金魚看見的世界與我們所謂的「現實」不同，但我們怎麼能肯定它看到的就不如我們真實？據我們所知，就連我們自己說不定終其一生，也在透過一塊扭曲的鏡 片打量周遭的世界。

在物理學中，這個問題並非純理論空想。實際上，物理學家和宇宙學家發現他們自己眼下的處境和金魚差不多。數十年來，我們一直上下求索，渴望得到一個 終極的萬有理論，可以用一套完備自洽的基本定律來解釋「現實」的方方面面。但現在看來，最後我們得到的或許不是一個單一的理論，而是一大家族相互關聯的理 論，每個理論對於「現實」都有一套自己的描述，就像透過它自己的圓形魚缸觀察世界一樣。對許多人來說，這個觀點或許難以接受，其中還包括一些圈內的科學 家。大多數人都相信存在一個客觀的「現實」，無論是我們的感知還是我們的科學，都在直接表達有關這個物質世界的信息。經典科學就以這樣一個信念為基礎，即 有一個外部世界獨立存在，它的屬性是確定的，與感知這個世界的觀測者無關。在哲學上，這種信念被稱為唯實論(realism)。

「唯實論」地位岌岌可危

上世紀60年代的人應該知道另一種可能：「現實」的概念也可以取決於感知者的心靈。這類觀點大同小異，有的稱為反唯實論，有的則稱為工具主義或唯心 論。按照這些「主義」，我們所知的世界是由人類心智以感官信息為原料構建的，是由我們大腦中的解釋結構塑造的。這種觀點或許難以接受，卻不難理解。你不可 能將觀測者，也就是我們自己，從我們對這個世界的感知中抹去。

隨著物理學的逐漸發展，唯實論的地位正變得岌岌可危。在經典物理學中，牛頓體系能非常準確地描述我們的日常體驗，對「物體」、「位置」之類術語的詮 釋也在很大程度上與我們的常識(即我們對那些概念的「現實」理解)相符。然而，作為測量工具，我們人類是非常粗糙的。物理學家已經發現，平常所說的「物 體」以及令我們看到它們的光，都是由我們無法直接感知到的物體(如電子和光子)構成的。這些物體遵循的不是經典物理，而是量子論。

量子論挑戰對「過去」的認識

量子論的「現實」與經典物理的「現實」截然不同。在量子論體系中，粒子既沒有確定的位置，也沒有確定的速度，只有當一個觀測者去測量那些量時，它們 的值才會確定。有些情況下，單獨的物體甚至無法獨立存在，只能作為整體的一部分出現。量子物理還極大地挑戰了我們對「過去」的認識。在經典物理中，所謂的 「過去」就是一系列已成為歷史的明確事件，而在量子物理中，「過去」是不確定的，僅僅是一系列事件發生的可能性，跟「未來」沒什麼兩樣。甚至連作為一個整 體的宇宙，都沒有一個明確的過去，或者說歷史。因此，量子物理暗含了不同於經典物理的另一種「現實」雖然經典物理與我們的直覺相符，而且在我們設計建築、 橋樑之類的東西時仍然可以幫上大忙。

這些例子讓我們得出一個結論，為詮釋現代科學提供了一個重要框架。在我們看來，「現實」不可能脫離圖景或者理論而獨立存在。相反，我們採納了一種新 觀點，稱之為「取決於模型的唯實論」。這種觀點認為：每一個物理理論或世界圖景都是一個模型(通常本質上是一個數學模型)，是一套將模型中的要素與觀測聯 系起來的法則。按照取決於模型的唯實論，追問一個模型本身是否真實沒有意義，有意義的只在於它是否與觀測相符。如果兩個模型都與觀測相符，那就不能認為其 中一個比另一個更加真實。誰都可以根據具體情況選取更方便的那個模型來用。

我們怎麼能肯定金魚看到的世界，就不如我們所謂的「現實」真實。

延伸閱讀

另類現實成為大眾關注點

另類現實，它已經成為今日大眾關注熱點。例如在科幻電影《黑客帝國》中，人類就毫無察覺地生活在一個由智能計算機生成的虛擬現實中，計算機通過這種 方式讓人類保持安定並心滿意足，以便從他們的肉身實體上抽取生物能量 (姑且相信有這麼種能量)。我們怎麼能知道自己不是一個由計算機生成的角色，此刻就生活在一個黑客帝國那樣的世界中呢？

金魚的處境也是如此。它們在圓形玻璃缸里看到的景象與我們在魚缸外看到的顯然不同，但這並不妨礙它們發展出一套科學定律，來描述它們觀察到的魚缸外 物體的運動。比方說，由於光在由空氣進入水中時會發生偏折，在我們看來做直線運動的一個不受外力的物體，在金魚看來就應該沿曲線運動。儘管身處一個扭曲的 參考系，金魚仍然可以從中總結出一套始終都很正確的科學規律，讓它們能夠對魚缸外的物體未來的運動做出預言。它們的規律會比我們的規律複雜得多，但簡單與 否只與品位有關。如果金魚能夠發展出這樣一套理論，我們就必須承認金魚的觀點也是對「現實」的一個有效描述。

據《環球科學》

    斯蒂芬·霍金簡介

英國劍橋大學應用數學及理論物理學系教授。他的著作中包括全球暢銷的《時間簡史》。

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