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一个世纪以来,物理学家们一直在思考这个问题:支配着无限小的规律似乎难以理解。
然而,如果我们承认量子现实只是一种错觉的话,那么一切就清楚 了!这一认识将掀起
一场全面的革命。
      “我们应该修改物理学教材了!”2005年8月,在德国康斯坦茨湖畔一所 大学的最
高建筑的顶楼,美国物理学家克里斯托弗◎福熙(Christopher Fuch)用这样一个大胆
的提议作为其组织的系列研讨会 的开场白。康斯坦茨大学出资邀请了50多位美国、加拿
大、英国以及意大利、法国和澳大利亚的理论学家和哲学家来参加这一为期一周的会议
。 他们都是微观物质运动规律研究领域的顶尖专家。其中的一些学者极具威望,但他们
也毫不犹豫的推翻了自己曾经持有的观点。作为门外汉,我们无法深入 理解研讨会期间
专家们彻夜争论的深奥的数学问题。不过,他们讨论都是围绕着这样一个观点展开的:
物理学为我们描绘的世界也许并不是真实的 物质世界,而很可能只是一个巨大的幻象!
      这让我们一下子坠入了云雾之中。在我们一贯的观念中,物理学的目的,正如字典
里 所清晰定义的那样,不就是“研究物质的属性”吗?物理学家们的确是通过对如同康
斯坦茨湖畔的石头一般真实存在的物体的考察和研究,才得以提出了现 有的物理学理论
。那么凭什么说物理学描绘的只是一个幻象呢?很简单,这是因为物理学家们在抽丝剥
茧般梳理“客观现实”这块织物的“纤维” 时,令其支离破碎了。而物理学的本义,也
因此突然变得支离破碎了。
      这种观点最早是在20世纪初提出的,当时物理学家 们刚刚能够深入探寻我们这个物
质世界的奥妙。他们为自己的发现感到惊奇。在此之前,人们已经习惯性的认为,物体
要么是波动,就像海面上荡 漾的波浪,要么是在时空中运动着的粒子,就像绿色球台上
滚动着的台球。然而,物理学家们进行了更加深入的考察,他们发现光、原子或电子的
运 动似乎并非如此。比如,在某些条件下,通常被看作波动的光却会像粒子一样的运动
;同样,通常被当作粒子的电子有时则会像波一样运动!
还 物理学一个真相
      短短几年间,理论学家们在创造概念方面作出了史无前例的努力,他们以纯经验论
的方式渐渐构造起了一个数学大 厦,用以描绘那种种“令人难以置信”的物质运动。就
这样,量子力学在1925年正式诞生了,从此不可动摇。但是,要承认量子力学,就意味
着 必须抛弃海浪和台球,而承认物体——包括电子、原子、分子以至石头——都是由一
个极其复杂的代数概念(即“希尔伯特Hilbert空间的态矢 量”)组成的。这也意味着还
必须接受一套支配物体演化的新规则,使物体之间能以超越空间和时间的方式发生联系
,并同时具有几种不同的态, 而当人们对它们进行观察时又会根据某些非常精确的概率
法则任意缩减为一个单一态。物理学家们不得不接受这些如此“离奇”的概念。因为,
据 说,这个奇异的量子世界正是我们所处的世界这一理论从来没有受到怀疑;而且这一
理论确实也曾成功的预言了各种化学元素的属性、激光和电子芯片的特 性、DNA的稳定性
甚至核反应的“爆炸性”。尽管康斯坦茨湖中的鹅卵石看起来似乎并未表现出这些奇异
的特性(这些特性只在微观系统能够观 察到),但量子力学的使命的确就是描述围绕在
我们身边以及构成我们的物质的内部运动。
      而在这里,我们显然看到了一个 大问题!量子力学作为物理学领域中描述物质最深
刻的理论,为什么它距离我们的传统观念如此遥远?为什么这一学说最基本的理论都如
此难以理 


1楼2010-11-15 19:41回复
    解?现实真的是如此超出我们的想象吗?30年来,每年都要举行一些大型的国
    际学术研讨会,目的是通过对目前掌握的十几条线索进行分析,再现能与当 代物理学研
    究数据相一致的真实世界的面貌。然而问题的关键在于,每一种对于世界的“现实的”
    诠释看上去都那么超现实!最著名的一种诠释是 1957年美国物理学家休◎艾福雷特(Hug
    h Everett)提出的:针对“为什么量子物体能同时具备多态,但在人们对其加以测量时
    又 缩减为单一态”这一问题,艾福雷特解释说,其他所有的态确实存在,只不过它们存
    在于平行世界中。
          而在 克里斯托弗◎福熙看来,这些研究工作都误入了歧途:“我们的任务并不是要
    为了证明量子理论的意义,而是去额外的制造更多的结构、更多的定义和更多 像科幻一
    般的假设。我们的任务恰恰是要将这一切统统抛弃、重新从零开始。然而,要做到这一
    点,我认为就必须把目光投向量子信息学理论的著 作、技术和含义。”
    一片肥沃的土壤
          信息:是的!信息在这里意味着什么?这个概念难以准确定义,但大家从直觉上都
    知 道它到底是怎么一回事:在信息学上,信息就是对能够被按照0和1二进制数进行编码
    的事件的认知要素。乍一看来,它与量子力学好像没什么关系。不 过,在20世纪80年代
    中期,物理学家们发现,量子法则使人们可以用一种全新的方式处理信息。量子法则实
    现了两个物体之间的长程关联,这 实际上可以被看成一种新的联系渠道,使得人们能够
    实现信息在两地之间的遥距传输、保障机密信息的安全或同时进行大规模的并行计算。
    在这些 美好前景的吸引下,理论学家和实验学家们便创立了一套新的语言,开拓了物理
    学的一片充满了活力的新领域——“量子信息学”。
          然 而惊喜并不止这些。从20世纪80年代末开始,出现了这样一种思考:既然我们可
    以用量子力学来处理信息,那么可不可以反过来,用信息去理解量子力 学呢?可不可以
    不把量子信息学当作量子力学理论的一种运用,而将其视为这一理论的基础呢?这正是
    科学家们在康斯坦茨大学会议上争论的核心 问题:量子力学所揭示的到底是物体本身还
    是我们所知的关于物体的信息?也许“希尔伯特空间态矢量”所表现的并非光子、分子
    或石头这些物体 本身,而是我们所拥有的关于这些物体的信息。如果确实如此,那不蒂
    于对物理学理论的一个彻底颠覆!
          粗看之下,这一观 点似乎没什么特别,甚至还有些落后:显然,我们只能通过我们
    贫乏可怜的感知能力获得的信息去了解这个世界:从德莫可立特到康德,哲学家们早就
    告 诉过我们,有一块看不到扯不破的纱幕将我们和现实世界隔开。但如果进一步参考尼
    尔斯◎玻尔、埃尔温◎薛定谔以及沃尔夫冈◎泡利等现代物理学奠基者 的思想,我们就
    会发现这一观点极其适合诠释量子力学。这是因为,信息具有与物质完全不同的属性:
    与鹅卵石相反,信息没有空间和时间的位 置,因而我们可以任意的复制它、分享它、总
    结它、删除它。那些离奇的量子现象,我们一直以为它们是物质的属性;但如果我们从
    信息的角度对 这些现象逐一加以重新考察,就会发现它们再正常不过了。
          比如,为什么一个系统能同时存在于好几种状态之中?很简单,这是因为 我们已知
    的信息尚不足以准确的告诉我们它到底处于何种状态。为什么对该系统进行测量,就能
    使其一下子缩减为单一态?这是因为这种测量使我 们获得了新的信息,加深了对该系统
    的认识。为什么两个系统之间可以发生超时空的关联?这是因为这两个系统之间存在着
    


    2楼2010-11-15 19:41
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      2025-06-15 06:55:17
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            尽管有人指责 他们不承认自我以外的任何真实,是陷入了一种唯心论唯我论的泥沼
      ;也有人指责他们把理论仅仅当成行动的工具,是坠入了工具主义的迷途,但这100 余位
      宣布要推翻传统物理学的物理学家们还是引起了科学界的反响。巴黎科学技术历史和哲
      学研究所的基多◎巴恰加卢皮说:“虽然这些研究工作 清楚的表明,信息的某些特性可
      以将我们直接导向量子结构,但目前看来,这些特性都还不具有决定意义。因为他们所
      使用的某些数学假设仍然缺 乏确定性。”巴黎综合技术学院认识论研究中心的米歇尔◎
      让波尔则为“这曾经在20世纪70年代主宰物理学的现实主义浪潮的再次涨潮”而感到欣
      喜, 他说:“这些研究工作证明和实践了埃玛纽尔◎康德首倡的超验论推论:即只有从
      认知局限的形式出发,才能实现认知。”
            无 论如何,这一观点目前尚不成熟。因为,即使我们原本以为的真实完全是或部分
      是一种幻象,那还必须要解释,为什么真实会具有这样一种表象而不是别的 表象。因此
      在信息的基本概念上重新建构时间、空间乃至物质的概念,将是这一全新的物理学艰巨
      的任务。
      通向量子引力 学?
            这些物理学家们用爱因斯坦在1905年至1915年间完成的事业为例激励自己。起初,
      爱因斯坦这位年轻的天才为了建立自 己的狭义新相对论而对那些高深玄妙的经验方程(
      洛伦兹方程)进行了重新诠释。两年后,他在此基础上又创立了广义相对论,成了物理
      学的一根 支柱。广义相对论描述的是空间和时间的对称以及万有引力。然而,就像克里
      斯托弗◎福熙所强调的那样:“很难想象一个人——即便他是爱因斯坦——能 够实现从
      洛伦兹变换这样一个抽象结构到广义相对论的直接飞跃。”
            爱因斯坦创立相对论是一个充满吸引力的记录:对于量 子力学的重新诠释会不会在
      将来的某一天超越这一记录?信息的概念能否协调量子力学与相对论的矛盾,并最终实
      现朝向“量子引力理论”的飞 跃?这可是物理学家们的最高梦想。吕希安◎哈代已经走
      上这条道路。他在康斯坦茨大学首次介绍了他的“通往量子引力学的新途径”。如果他
      能 够坚持到底,那将是对这一观点的真正的确认。尽管这必将会让物理学家们头痛不已
      ,但物理学教材将因此而彻底改变。
      ------------------
      我 们曾经以为的客观现实已经被打破,在这片废墟上渐渐诞生了一门“新物理学”:这
      是一种以信息概念为出发点研究万物的学科。它雄心勃勃的想要重新定 义时间、空间和
      物质。它的最终目标,就是探索一个新的世界——我们的世界。
      ------------------
            “欢 迎来到世界的源头。”物理学家们孜孜不倦的研究着在微观层次上主宰着我们
      世界的法则,他们为我们带来了这样一条令人晕眩的消息。他们承认,量子力 学远远不
      能描述物质的属性,它告诉我们的只是“信息”。结论就是:虽然我们一直以为只要伸
      手出去就能触及到世界的真实基础,但就在我们伸 出手去的那一瞬,这些真实的基础便
      突然消失了,留在我们眼前的只是一种集体的幻觉、一种由我们自己的研究模式所造成
      的伪迹。
            这 一切不由得让人联想到几年前由沃卓夫斯基兄弟编导的三部曲电影《黑客帝国》
      (Matrix)。在这部影片中,无处不在的电脑程序控制了人类,让他 们以为自己生活在
      一个安详的世界之中,然而那个世界却是虚拟的。英国剑桥大学的数学家约翰◎巴劳在
      去年发表的一篇文章,就描绘了一个“仅 


      4楼2010-11-15 19:41
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        调的那样,
        “混乱,和与其对应的秩序一样,并非物质本身的属性,而是取决于观察它们的人的精
        神因素”。也许那些具有天赋的感知力、记忆力 和计算能力的超人才有可能了解分子的
        所有奥秘并为熵赋予一个虚空的值。这些物理学家可谓是信息时代先驱,他们不顾当时
        那些现实主义定义的 捍卫者的尖叫和惊呼,大胆的断言热力学概念是“与我们所认知的
        外延相关的”,这些概念只存在于“仅具有中等认知水平的人的头脑中,这些人能够发
        现 某些形式的能量,同时却忽略了其他形式的能量”。
              这场辩论一直没有定论。几十年后,同样的“本体论”和“方法论”之争又随着 量
        子力学的诞生而展开了。在物质最深处发现的奇异性将物理学家们逼进了死胡同,他们
        中的许多人早早的就预感到有必要换一个角度进行思考。 不过,这要一直等到20世纪50
        年代初洛德◎香农提出信息数学理论以及20世纪80年代中期该理论与量子理论发生碰撞
        之时,这种“信息学 的态度”才渐渐成为了科学研究的一个计划。这个计划之所以如此
        吸引人,是因为香农的理论和物理学都有一个共同的目的:最大限度的对信息进行压缩
        。 事实上,在香农看来,这种压缩是估算一条消息中所包含的信息量的唯一方法;而在
        物理学家们眼中,这种压缩就要求我们要找到能够归纳尽可能多的现象 的、具有足够普
        遍性的法则和概念。尽管信息的概念依然很难定义,但今天新一代的物理学家们已经准
        备好了要重新继承麦克斯韦和玻尔兹曼的渎 圣的勇气。
        “时间,就是无知”
              只不过,如今,他们要用信息术语重新诠释的是物理学用来描述世界的所有概念:
        空 间、时间、物质、定律。要实现这个计划,就不可避免的要对爱因斯坦用来描述物质
        、时间和空间之间关系的广义相对论进行重新诠释。进行这样的重新诠 释,人们还没有
        什么把握。最困难的并不是空间概念。传统上认为,空间一词指的是物体在其中运动的
        几何环境。但在卡尔洛◎罗维利看来,“空 间就是关系”。这位任职于马赛地中海大学
        的意大利理论学家证明了从基础的互动网络——即信息交换网络——出发,就能建构一
        个拥有一切空间 属性的实体。这就有点像是古代军人穿的锁子甲,凑近一些观察,就会
        发现它并不是一个平面,而是交织在一起的许多小球。为了得出这一结论,罗维利运 用
        了源自“球体量子引力学”(这门正在兴起的学科的目的是将量子理论和相对论统一起
        来)的一些方法。因此,一直被当作运动的范畴的空间, 可以从信息学的角度,被重新
        定义为无数数据本地传送的结果。
              “至于时间。人们已经有了一些奇思妙想,不过仍然很模 糊”,罗维利进一步解释
        道。尽管如此,他还是和法国数学家阿兰◎科纳一起,揭示出时间流并不存在于微观层
        次,而是产生于宏观层次上我们的 那种对信息进行压缩的必然需要。更确切的说,只有
        忽略各种基本态之间的信息差别,我们才有可能观察到参数t,这个参数不隶属于任何态
        ,并 且具有时间的所有特性。就像熵一样,如果戴上信息学的眼镜去考察时间这个概念
        ,就会发现它也取决于观察者的信息处理能力,它也是只存在于像我们这 样“仅具有中
        等认知水平的人的头脑中”。可能时间并不是一个用来标记事件进度的独立的流,而是
        我们没有深入了解事件细节的能力的标志!年 轻的俄罗斯哲学家阿列克谢◎格兰邦在其
        论文中也花了一部分篇幅来探讨这个问题,他就此提出了一句令人惊骇的格言:“时间
        ,就是无知。”
              那 么,对于物质和能量的概念又该如何重新诠释?目前,人们暂未找到任何明确的
        途径。但是,就像阿列克谢◎格兰邦锁强调的那样:“电子或原子,它们首 先是一些词
        语,是普通语言中的一些词汇;有了这些词,我们就可以不去考虑这些物体到底是由什
        么构成的。”而在方法论的浩大计划中,就必须 使用信息术语对这些词加以重新定义。
        也许有一天,会有一种新的理论能够通过信息概念将量子力学和广义相对论统一起来,
        到那时我们就能找到 答案了。而这正是英国物理学家吕希安◎哈代所接受的挑战,为此
        他提出了一个全新的概念:“原因曲线”,也就是理解我们所具有的为涌入大脑的信息
        提 供逻辑解释的意愿。尽管目前我们还无法判断这种“通向量子引力学的新途径”是否
        正确,但这种“原因曲线”可以被看作是那些方法论新概念的范型,它 们的使命就是全
        面主导物理学。在人类进入到“信息时代”的今天,物理学的目的不再只是描述世界的
        本来面貌,而更多的应该是描述我们那被困 在颅骨之中的大脑为了理解世界所进行的顽
        强努力。物理学要作的,不再是通过方程式去对在时间和空间中运动的物质进行计算,
        而是要以我们为 了掌握数据浪潮而做的有限然而勇敢的努力为出发点,使这些概念显现
        出来。说到底,物理学正在重新定义的,不仅是外部世界,而更多的是我们人类的境 遇
        。是的,从某种意义上说,我们的确是被关在一个类似《黑客帝国》所展示的虚拟世界
        之中!但和影片所表现的不一样,这个世界并不是一个普 普通通的电脑程序:在与这个
        世界共处时,我们所得到的,就是我们自己对信息进行计算的结果。这个结果不仅不能
        奴役我们,相反还能使得我们 得到解放,防止我们被那汹涌澎湃于我们周围的信息巨浪
        所淹没。而且,今天,新一代的物理学家们已经下定决心要解开这个结果的密码。 


        6楼2010-11-15 19:41
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          sofa


          7楼2010-11-15 20:41
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            这样说来,是不是有可能我们现在学到的物理大部分是错的,而几百年后牛顿会被当成亚里士多德笑话,太可怕了


            8楼2010-11-15 20:45
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              板凳。。。这么深奥的东西要慢慢看= =


              IP属地:上海9楼2010-11-15 20:45
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                还好,看来至少牛顿没有错,只是对量子力学的质疑……


                10楼2010-11-15 20:47
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                  2025-06-15 06:49:17
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                  就算在信息中也应该有程序控制物理定律吧,那牛顿发现的就是这个程序的控制方法了,也不能说没有意义吧


                  13楼2010-11-16 17:50
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                    ok,抽时间把他看完吧


                    14楼2010-11-16 21:58
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                      看完喽!


                      15楼2010-11-17 20:31
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                        看了 基本了解了 初中生看不透彻 还是好好换电阻等着以后再好好学学吧


                        IP属地:上海来自Android客户端16楼2018-04-11 18:46
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