在知乎逛到了这个问题,唯物主义和唯心主义,到底有什么区别?
我总觉得这两个中文翻译有点奇怪,尤其是那个“唯”字。世界充满了不确定性,怎么就能这么肯定地说世界“唯”物或者“唯”心呢?就像我们做科学研究,建立模型来拟合观测。观测有误差,模型也有误差,很多时候甚至存在非唯一性。一个模型能够很好地解释观测,也不代表它就是世界的真实模样。
那么,我们究竟认识了多少真实的世界?
石头究竟是什么?
比如一块石头。我们看到石头,是因为光子与石头发生相互作用,反射或散射的光进入我们的眼睛。我们摸到石头,是因为石头与皮肤之间发生了物理相互作用。我们觉得石头坚硬、粗糙、有颜色、有形状。但这些感觉都依赖于我们的感官和观测条件。如果我们有一套完全不同的感官系统,会不会认识到一个完全不同的石头?
量子力学让这个问题变得更加有意思。我们曾经认为物质由原子构成,后来发现原子内部还有结构。原子内部很“空”,原子核、电子、夸克……继续往微观世界研究,发现这些基本粒子并不是我们想象中的一个个小球。有些基本粒子在目前的理论中被描述为点粒子,原子的内部结构也和日常理解的实心物体完全不同。
那么,物质究竟是什么?我并不否认物质的存在。我只是觉得,我们能够观测到的,始终是物质与观测系统相互作用的结果。我们换一种观测手段,就可能获得另一种世界图像。
所以,我们看到的究竟是世界本身,还是我们构建出来的世界模型?假设有一种东西,永远不与任何其他东西发生相互作用。没有光学、电磁、引力或者其他任何可探测的效应。那我们凭什么说它存在?当然,也不能因为我们无法观测,就证明它不存在。这个问题似乎已经超出了通常的实验科学。
时间真的存在吗?
接着我又想到了时间。时间可比石头奇怪多了。石头至少可以通过各种相互作用来观测。时间呢?
我们说钟表在测量时间,但我觉得钟表根本没有在测量什么独立存在的时间。它只是在跑。机械钟的指针在转,石英晶体在振荡,原子钟依赖原子的特定跃迁。
我们利用这些周期性过程,比较另外一些物理过程,然后定义了时间间隔。可是,凭什么说这些物理过程的变化,就证明存在一个独立流动的时间?
比如原子钟放在不同高度,走时会产生差异。我们通常把它解释为引力时间膨胀。但有没有可能,只是引力环境改变了原子的物理过程?再比如高速运动的μ子寿命延长,是否有可能是运动或者加速过程影响了粒子的衰变?当然,这些实验现象已经得到了大量验证,相对论也能准确预测它们。我不是在否定相对论的计算结果。
我只是觉得,模型能够准确预测现象,与模型中的时间是否是一种独立存在的实体,是两个问题。我甚至觉得,如果整个宇宙没有任何变化,没有任何物理过程,也没有任何相互作用,那么时间就无从定义。不管宇宙里只有一个粒子,还是一亿亿个粒子,只要一切永远不变,所谓过去了一秒钟还是一亿年,根本没有区别。
当然,我们的物理方程里大量使用时间变量t。有了它,积分、微分、预测运动都方便得多。但一个数学变量非常有用,就意味着它一定对应某种独立实体吗?
我觉的我们甚至不应该用“时间关系”这个词,而直接讨论物理过程之间的关系。我觉得时间或许和温度、场这些概念有某种相似之处。它们都不是我们日常理解的那种可以拿出来放在桌上的物体。当然,它们在物理理论中的地位也不完全一样。
时间有没有可能只是一个从物理过程之间的关系中抽象出来的概念?
涌现的世界
想到这里,我又对“涌现”产生了兴趣。比如温度。单个粒子通常没有我们所说的热力学温度,但大量粒子构成的系统却可以具有温度。
再比如意识。一个脑细胞在传递电信号,但大量神经元组织起来,为什么会出现意识?为什么这些电信号不只是电信号,还能让我感受到快乐、悲伤,甚至让我坐在这里思考意识是什么?这比音符组合成音乐复杂得多。
还有人工智能。比如CNN,随着网络结构、训练数据等条件改变,模型的预测能力会发生变化。某些能力可能在一定规模或条件下才表现出来。当然,这是否属于严格意义上的涌现,还需要区分。
我越来越觉得,世界的本质或许在更深的层次,但我们能够认识到的,往往只是不同层次的涌现。而且,高层次的现象不一定能够被我们直接从底层规律推导出来。
即使知道了所有基本物理规律,也未必能够准确预测一个人的思想。因为人不是孤立的。我们的身体、大脑、环境、与其他人的相互作用,都在不断改变。更何况还存在混沌效应。一点极其微小的初始差异,就可能在复杂系统中不断放大。
即使有一台超级计算机,能够模拟一个人的每个粒子,计算过程本身也需要资源。要精确模拟整个环境,甚至整个宇宙,可能需要难以想象的计算能力。
所以,知道规律和能够预测,完全是两回事。
预测也有层次
比如苹果从树上掉下来。我们可以比较准确地预测苹果的下落过程。但苹果砸到地面以后,里面某一个分子究竟会怎样运动、怎样与其他分子交换能量,我们可能就很难预测了。
同一个物理过程,在不同尺度上,预测能力竟然可以有如此大的差别。而且还有量子力学。海森堡不确定性原理告诉我们,位置和动量等某些物理量无法同时具有任意精确的确定值。
这不是简单地把仪器做得更精密就可以解决的问题。当然,量子力学仍然能给出非常准确的概率预测。但这也说明,预测不一定意味着我们能知道每一个具体粒子将如何变化,每一个事件将如何发生。
宏观现象有时候非常稳定,微观事件却具有不确定性。那么,我们日常感受到的那些稳定规律,会不会也是某种高层次的涌现?
我们生活在哪一层?
我觉得大部分人其实生活在比较高层次的涌现里面。我们讨论金钱、地位、法律、道德、成功、失败、幸福和人生意义。这些东西对我们的生活有很大影响。但它们并不像石头那样,是我们通常理解的独立物体。
例如金钱,它的价值依赖于人类社会的共同认可。如果所有人都不再认可某种货币,它的价值可能就消失了。可是现实中,人们又会受到金钱、制度和社会评价的强烈约束。
这些宏观概念可以通过人们的行为产生真实后果,但是否还存在某种独立于底层物理过程的因果力量?我有点怀疑。
我们创造了许多概念,然后又生活在这些概念建立起来的世界里。有时候甚至把它们当成了终极真实。或许我们应该偶尔往下多看一层,问问这些概念究竟从哪里来。
但再往下,又会发现新的问题。原子下面是什么?量子场又是什么?那些基本规律为什么存在?会不会所谓的最底层,根本不是粒子,而是某种关系或者结构?
我不知道。但我们仍然可以通过观察、实验和模型,不断认识不同层次的世界。
我想,科学大概就是这样,从来不宣布自己终于看到了世界的终极真相,是不断发现我们之前看到不是全部。
但,世界是怎么样的,我想我们永远也看不清。
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