我们真的有自由意志吗? -

9 刚柔并济 2年前 1500次点击

在人类探索微观世界的过程中,我们有幸发现了量子现象。

而量子世界和经典世界最大的两大区别就是不连续性和不确定性。

不连续性证明这个世界的底层其实是有最小单位的,无论是距离,时间还是能量,没有可以无限细分的东西,世界的本质是数值化的。

而不确定性则证明,一切微观粒子的状态都是处在随机不确定的状态下的,也就是说:上帝是会投骰子的。

通俗一点讲,就是微观粒子其实是没有实体的,它们就好像是一段含有随机函数的程序一样,平时并不真实存在,而只有当你需要观测它的时候,它才会被执行,并随机输出你想观测的属性给你,比如位置,能量,速度,自旋等等。

当然,你会认为这些程序里面也许不是真随机呢,也许只是某些宇宙底层安排好的伪随机数列?

嗯,爱因斯坦当年也是这样想的,他和玻尔叫真,认为这个宇宙的定域性和实在性是不可挑战的,他不相信有真正的所谓不确定性,认为一切都是可预测的,只不过我们现在还不掌握这些隐含的信息或者规律而已。

爱因斯坦的这个猜测叫做隐函数理论,这是爱因斯坦为了维护自己心中对宇宙万物确定性的信仰树立的理论屏障,是一道守护经典物理学和传统世界观的防线。

而这道屏障的前面,就是当年以哥本哈根学派为代表的汹涌而来的新兴的量子军团。

量子军团打着各种吓人的旗号:

“宇宙中所有的粒子都是没有客观实体的”

“粒子的一切都是不确定的,我们不能同时精确的测量一个粒子的位置和速度”

“纠缠在一起的粒子,可以超越光速协调彼此的属性,而且毫无任何延迟”

爱因斯坦一个人苦苦支撑,先是提出了光盒思想实验企图抵挡玻尔的测不准理论,结果反被玻尔用他自己的相对论结合量子理论给反证回去了。

爱因斯坦不肯认输,再次回去构想出了更厉害的ERP佯谬实验,企图从量子纠缠现象的不合理性推导悖论来绕道偷袭量子理论的根基。一个叫J.贝尔的北爱尔兰物理学家看戏不怕事大,干脆帮爱因斯坦和玻尔把他们两者的矛盾直接用一个简明的公式给总结出来,而这个公式就是著名的贝尔不等式。

贝尔不等式就长这样

这个公式后来成为了一个神圣的界碑,是经典世界和量子世界界碑,世界是否真的不确定的界碑,上帝到底有没有投骰子的界碑。

成立,界碑倒下。远方就还是经典世界,上帝没有投骰子,宇宙也可以预测,一切只是我们还没有掌握隐藏的规律。

不成立,耸立的界碑就划出一道鸿沟,碑那边就是不可知的世界,是莫测的未来,是客观世界的边界,是上帝手中还未扔出的骰子。

这对人类的意义实在太重大了,于是无数的物理学家们设计了诸多实验来检验这个界碑。

1982年,贝尔不等式得到A. Aspect等人验证,量子理论胜出[6]。但这些实验中存在漏洞。首先是局域性漏洞:两个纠缠的光子距离太近,对贝尔不等式的违背,有可能是靠某个不大于光速的通讯通道来实现的,而非源自量子理论非局域性。其次是测量漏洞:这些实验是用光子做的,光子探测器效率不够高(阈值是82.8%),不能排除测量漏洞。 从Aspect验证贝尔不等式开始到现在,三十多年过去了,人们在光子,原子,离子,超导比特,固态量子比特等许多系统中都验证了贝尔不等式,所有的实验都支持量子理论。有部分基于光子的实验排除了局域性漏洞,可是受限于光子探测器效率,没有排除测量漏洞。有部分基于原子或离子的实验,由于对离子能级探测效率接近于1,排除了测量漏洞,但没有排除局域性漏洞。到目前为止还没有一个实验能同时排除局域性漏洞和测量漏洞。

荷兰Delft技术大学的汉森研究组,最近在预印本网站

http://arXiv.org 链接

上公布了一篇实验论文,报道了他们在金刚石色心系统中完成的验证贝尔不等式的实验[7]。之所以选择用金刚石色心来做这个实验,有以下几个原因。首先,色心所发出的光子在可见光波段,在光纤中传播损耗非常小。其次,探测色心状态所需要的的时间很短,只要几个微秒。因此,要避免局域性漏洞,只需把两个金刚石色心放置在相距1.3公里的两个实验室。利用纠缠光子对和纠缠交换技术,他们实现了金刚石色心电子之间的纠缠。两个色心直接用光通讯所需时间大概4.27微秒,而完成一次实验的时间为4.18微秒,比光通信时间少90纳秒,因此解决了局域性漏洞。此外,色心的测量效率高达96%,测量漏洞也被堵上了。总之,他们声称实现了无漏洞的验证贝尔不等式的实验,在96%的置信度(2.1个标准差)上支持量子理论,从而证伪了局域的隐变量理论。

界碑高高耸立着,世界并没有照顾人类的感受。

玻尔对爱因斯坦说:请不要安排上帝应该做什么。

可是,虽然量子的不确定性已经成为事实了,科学家们还会安慰那些对未来感到迷茫的人们。

科学家说,虽然在微观世界里量子的确是不确定的,但是在宏观世界,无数量子彼此叠加互相影响,因此在统计作用之下,其实世界还是确定的。否则,之前经典物理学的那么多知识和定律怎么会起作用呢,牛顿力学光学,开尔文热力学,麦克斯韦电磁理论怎么会帮助我们发明那么多的东西呢。

虽然微观的量子不确定,但是宏观角度来看,世界还是可以预测的。

那么,宏观世界我们还是应该相信决定论吗?毕竟,微观世界和我们关系太远了。

上帝,或者是某个造物主发出了一声冷笑。

如果整个宇宙在宏观上是确定的,那么我创造这个宇宙有什么乐趣?等着看它混沌到热寂么?

谁说量子的不确定性就不会影响到宏观世界?不然我创造出智慧生命是做什么的,你们认为生命对于宇宙的意义是什么?

原来如此!

在智慧生命的大脑里,在盘根错节的神经系统的每一个单元里,在神经元内部,组成蛋白质内部的原子里,无数微小的量子随机的波动产生了各种复杂的叠加态。

然后随着复杂的神经作用,叠加态不断的坍缩,改变着原子内部电子的能级,然后再形成复杂的神经电信号的组合。这些电信号在海洋一般众多的神经元里反复的传递,组合,激发,改变,然后又形成了更为复杂的神经网络活动,产生出复杂思维。思维再被层层筛选,层层放大然后投射到意识里,再操纵着生物的行为,通过生物的身体再去改变宏观世界。

于是有了海洋里面一丝单细胞生物的悸动,然后有了各种绵软的细胞团的繁殖,有了花繁叶茂,然后.......鱼儿游动,鸟儿飞翔,万物生长直到智慧生命的来到。

也许有一天,不断成长的智慧生命能铺遍整个银河,甚至宇宙,能改造星系,开拓时空,能寻找宇宙的边界,甚至创造属于自己的宇宙,将死气沉沉的宇宙打扮的生机勃勃,兴旺繁荣。

原来这才是造物主交给生命的使命,生命的意义就是放大微观世界的不确定,去打破宇宙宏观世界的无聊宿命。

就算造物主创造无数个相同开端的宇宙,生命就能把它们改造成千奇百怪的结局。

而中间这段过程,就是生命用量子的不确定性去改造宏观宇宙的历史,是自由意志的舞台!

对,就是自由意志的舞台,是智慧生命个体价值的舞台!

我们每一个人,每一个不同的智慧,都有着截然不同的复杂的思维结构。这些差异就来自于我们大脑里,神经网络里那无数的微观粒子的复杂叠加组合,它们纷繁复杂,千变万化。150亿个神经元细胞里还蕴含着亿倍量级的量子态物质,其组合形态远远超过了全宇宙原子的总量,这是难以想象的巨大可能。

就像恒河里没有一粒相同的沙子一样,世界上也没有人有相同的思维模式。这样个体差异虽然看起来似乎微小到毫不起眼,人和人之间的大脑差异,可能还比不上两块石头之间的差别,更谈不上和宇宙里巨大星辰之间的差别相比。以宇宙时空之宏大浩瀚的尺度,似乎可以完全忽略这种在某个微小行星上的薄薄的一层有机化合物里,小小的肉团里一点点的结构差异。

但是,生命却赋予了这些微小差异以巨大的存在意义,智慧又无限放大了它们,让小小的蛋白质结构变成了宇宙中能用最小的变化却能带来最大改变的力量。

也许某个科学家在沉思中的一个小小的念头转过,突然抓住的一丝灵感,经过沉淀,传递,发表,再影响精英群体,无数人的开始参与,实验验证,原型搭建,制造业参与,社会化生产,然后就有了翱翔蓝天的飞机,奔向苍穹的火箭,照耀天际的核火,聚能为线的激光,看向深空中的巨眼,踏上另一个星球的足迹。也许未来,巨大的星系都会被这些小小的蛋白质组合们重新安排命运。

这才是宇宙中真正的奇迹,真正值得惊叹的传奇。这远远胜过那些注定会衰落成红巨星的恒星故事,或者会塌陷成黑洞的白矮星未来。宇宙里再宏大的叙事,也没有千姿百态的不同智慧生命在个体自由意志下对宏观世界的确定性的抗衡来的精彩!

还等什么,鼓掌吧~

共 2 条评论
远洋 2年前
0 

科学探索研究是无穷尽的,对未知的科学进行不断的探索和研究 推动了社会的发展

叶力森 2年前
0 

科学探索研究是无穷尽的,对未知的科学进行不断的探索和研究 推动了社会的发展

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