第二節：科學解釋的極限

物理學和數學能完整描述真實嗎

2011年1月29日在曼哈頓菲羅克忒斯多學科研究中心舉行的一場題為“真實的性質”的辯論，彭羅斯的質疑給這場論辯提供了主題——物理學和數學能完整描述真實嗎？科學家、藝術家和學者們坐在一起探討主觀感知的世界，旨在為科學和人文兩個截然不同的世界架起一座溝通的橋梁。

英國物理學家羅傑·彭羅斯認為：什麽是真實？羅傑·彭羅斯在他的《真實之路》一書的結論章中提出這樣的質疑：“我認為至今尚未找到一條真正的‘真實之路’。盡管最近的幾個世紀，人類取得了非凡的成就。然而某些根本性的新見解是必要的……一些人認為，這條路本身可能就是個海市蜃樓，具有真正客觀性質的、不依賴於人們怎樣去觀察它的‘物理真實’，這一概念本身就是一場白日夢。”

根據量子力學基本方程，像電子這樣的微觀粒子不會同時具有精確的動量和精確的位置的，這一不確定性原理限製了人們對微觀事物的認識極限，因為存在觀測者對觀測目標的擾動，主體和客體世界必須被看成是一個不可分割的整體。沒有一個獨立存在於客觀世界的事物，任何事物都隻有結合特定的觀測手段，才談得上具體意義。

理論物理學家馬克·奧爾福德指出，量子力學早在二十世紀就產生了，也可能有一天被丟掉，正像十九世紀末提出的以太概念那樣。“如果你太過於依賴當前的科學範式，再過一百年，它可能被取代了。你可以用‘量子力學’來啟發思路，可以在多個途徑使用它。但我不認為你真的想把它當做基礎性的根本原理。”

真實是什麽？在數學框架中，真實可能永遠得不到一個完整的最終描述。自然世界中，不依賴於主觀觀測的客觀真實是否存在？在當前的物理學和數學範式中探索心理過程與意識，能否完整地詮釋真實？迄今尚未發現的未來的物理或數學是否有這個能力？

當人們把目光轉向認知的主體時，卻發現量子力學這一解釋客觀世界的理論與主觀意識運行如此貼近。量子意識理論認為，經典力學無法完整解釋意識，意識是一種量子力學現象，如量子糾纏和疊加作用。大腦中存在海量的處於量子糾纏態的電子，意識正是從這些電子的波函數的周期性坍塌中產生。這一假說在解釋大腦功能方麵占有重要地位，形成了解釋意識現象的基礎認識。

目前有幾種不同的量子意識理論。代表人物有大衛·玻姆、古斯塔夫·波洛伊德、大衛·查爾默斯、羅傑·彭羅斯與斯圖亞特·哈梅羅夫等人。

上世紀50年代，大衛·玻姆出版了他的第一本書《量子理論》，成為該領域的一部經典教科書，他成功構建了一個隱函數體係。粒子擁有確定的位置和動量，周圍彌漫著直到宇宙盡頭的“量子勢”以維護愛因斯坦的“上帝不擲骰子”觀點。觀測儀器會和量子勢發生作用從而使粒子改變它的行為模式。

玻姆認為，量子理論和相對論之間的矛盾，暗示了在自然宇宙中存在一種更基本的層麵。無論是量子理論還是相對論，都指向這一更深層的理論。

而這種更基本的層麵，代表了一種不可分割的整體和一種隱含的秩序，在此之上才產生了我們對這個經驗宇宙的解釋秩序。

玻姆的隱含秩序不僅適用於物質也適用於意識，它能解釋物質和意識二者之間的關係。隱含秩序代表更基本的真實，精神和物質被看做是這一更基本真實在我們的解釋秩序中的一種投射。

玻姆用聽音樂的經驗來討論意識的性質。他認為，對運動和變化的感受構成了人們的音樂經驗。剛剛過去的和當下的感受在大腦中同時呈現，剛過去的成為對當下的解釋，這是一種轉化而不是記憶。玻姆認為，這正是意識從在隱含秩序中的浮現。

玻姆把對運動、變化、流動，以及相關類似的經驗，如聽音樂作為一種隱含秩序的體現。他稱支持這一觀點的證據來自簡·皮亞蓋特對嬰兒的研究。這些研究顯示，兒童必須學習時間和空間，因為這是解釋秩序的部分，而他也有一個“硬件”來理解運動，這是隱含秩序的部分。他認為語法形成了大腦中的“硬件”。但玻姆從未提出任何具體的大腦機製，將他的隱含秩序和意識聯係起來。

數學也好，物理學也好，都是對於宇宙世界的一種探索工具，使人們可以從不同角度認識萬物，正如量子力學可以用其幾種數學工具模型表述一樣，物理學不同的派別也紛紛提出了不同的模型，比如弦理論、宇宙大爆炸、多重宇宙等來表述不同的宇宙。但是工具有其局限性，比如對於複雜的化學反應、生命體，很多時候僅憑數學是不夠的，由於化學反應的複雜性，影響環境多，其過程不能用傳統的微觀物理與數學工具描述。而生命意識、量子、宏觀宇宙還存在很多未解之謎，僅憑現有的數學與物理模型認識這個世界是遠遠不夠的。

高能物理實驗能檢驗宇宙的創生嗎？

歐洲大型對撞機實驗投資約百億歐元，集中了全球幾十個國家三千個科學家參與，試圖通過加速高能粒子、通過高能量對撞回溯宇宙誕生，尋找宇宙起源的秘密。如果宇宙不是由大爆炸而是聚合而來，那麽實驗就弄反了方向，高能對撞機出來的結果——實驗室出來的一些粒子，也許根本不是宇宙的基本粒子，而是通過實驗，創造、發現了這些粒子。我們恰恰錯誤地引導了實驗的方向。

科學是有其解釋極限的，格林在宇宙的琴弦裏提出科學的極限，其中說道：也許理解力真的有它的盡頭，當我們達到最深層的科學認識後，宇宙依然有一些問題不能解決。遇到科學解釋的極限，那就不是技術的障礙或趨勢，而是人類理解進步的邊緣。那是奇特的事情，過去的經曆對今天的我們也無能為力了。

衡量一個物理理論有多深，是看它在多大程度上向以前那些似乎不可改變的時間觀提出了嚴峻的挑戰。格林寫到布朗諾夫斯基的話“每個時代都有一個轉折點，都有一種新的認識與評判時間秩序的方法”我們這一代人也在驚訝我們自己的新宇宙觀，我們認識時間秩序的新方法——實際上也在實現我們自己的價值，我們搭成人類進步的階梯，通向遙遠的星辰。