2018/04/12 文 / Brian

對「理解世界」造成天翻地覆改變的量子物理

在量子力學以後，我們對於世界的理解從原先的本體論（ontology）變成了認識論（epistemic）。 讓我們先來回顧一下歷史，這一切要從馬赫（Ernst Mach，1838/2/18－1916/2/19）講起，他認為科學的目的本來就不是探尋甚麼真理，科學只是想要找到一種「最經濟的思想」。例如當我們想要描述自由落體時，一個方法是收集大量的自由落體實驗數據，從而發現這些數據間的一致性；我們也可以採取另一個方法，找尋背後的物理定律，像是速度的變化是常數。對於馬赫而言，第二種方法更好只是因為它更「經濟」，只需寫出一條式子就解釋了很多同類的現象，但對於「認識」這個世界如何運行而言，兩種方法是等價的。科學是用最少的腦力來解釋最多可能的事實，我們認為某條物理定律是有價值的並非因為它是「對的」、是「真理」，僅僅是因為它可以很簡潔的解釋我們觀察到的事實。 馬赫的這種哲學觀念影響了 20 世紀許多科學家，包括愛因斯坦、海森堡、包立、費曼……，注意這裡沒有列出玻爾，這是因為玻爾有另一種哲學思想。愛因斯坦終其一生都不能接受量子力學的不確定或非實在性，我現在覺得有這種想法非常合理，肯定沒有人能徹底明白量子力學究竟是怎麼回事，大家都只是記下了數學怎麼操作然後就開始做研究，對於背後的規律都避而不談。

玻爾曾說：「如果你沒有被量子力學所困惑，那就代表你根本沒有徹底了解它。」<1922年諾貝爾獎>

費曼也認為：「我幾乎可以說沒有人能了解量子力學。」<1965年諾貝爾獎>

我們通常都傾向於相信存在一個實質的外在世界，它本來就存在那裡，當我們說想要「描述」這個世界時，其實已經默認說有個世界等著我們去描述。這種想法並不能被證實，我們只是「相信」了這件事，愛因斯坦認為：「相信有個獨立於感知主體的外在世界是所有自然科學的基礎。」自古以來科學家們都認為這個外在世界有一些實質的狀態等待我們去發掘，而科學的目的則是完善那些告訴我們世界如何組成和演化的知識。儘管科學的方法需要觀察和測量來達到此目的，但我們相信這些被描述的物理「實在」是獨立於操作手段而存在的。 正如愛因斯坦所說：「物理學就是在嘗試從概念上理解現實，且它獨立於被觀察的事物。」 然而量子力學不允許有獨立於觀測存在的物理實在。

一切的「存在」與「樣貌」都取決於「可測量與否」？

1927 年第五次索爾維會議參與者，攝於國際索爾維物理研究所。 第一排：1.歐文·朗繆耳、2.馬克斯·普朗克、3.瑪麗·居禮、4.亨德里克·勞侖茲、5.阿爾伯特·愛因斯坦、6.保羅·朗之萬、7.查爾斯·古耶、8.查爾斯·威爾森、9.歐文·理查森 第二排：10.彼得·德拜、11.馬丁·努森、12.威廉·勞倫斯·布拉格、13.亨德里克·克雷默、14.保羅·狄拉克、15.阿瑟·康普頓、16.路易·德布羅意、17.馬克斯·玻恩、18.尼爾斯·波耳 第三排：19.奧古斯特·皮卡爾德、20.亨里奧特、21.保羅·埃倫費斯特、22.愛德華·赫爾岑、23.西奧費·頓德爾、24.埃爾溫·薛丁格、25.維夏菲爾特、26.沃爾夫岡·包立、27.維爾納·海森堡、28.拉爾夫·福勒、29.萊昂·布里淵。