超弦论
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哲学与科学

科学家一直对哲学感兴趣。“没有认识论的科学,”爱因斯坦晚年写道,“是迟钝和糊涂的。”的确,年轻时,爱因斯坦和几个朋友成立了奥林匹亚学院,一个非正式的学习哲学的小组。欧文·薛定谔在发表波动方程的前几年,决定暂时放弃物理的职业而倾向于哲学。马克斯·普朗克在他的书《物理学哲学》中写了自由意志和决定论。

尽管量子力学科学家在亚原子水平上进行的每一个实验都取得了决定性的胜利,但它仍然提出了一个古老的哲学问题——森林中的一棵树倒下,如果没人听道,它会发出声音吗?18世纪哲学家,如伯克利主教和唯我论者会回答“不”!对唯我论者来说,生活是一场梦,除了梦想家并不实际存在。一张桌子只有当一个有意识的人观察它时,它才存在。笛卡尔曾说:“我想,我适用于唯我论者。”

另一方面,自伽利略和牛顿时代以来,科学的所有重大进步都认为,树落下是客观事实且会发出声音——物理定律客观存在且不由主观观察决定。

然而,量子物理学家——把他们的陈述建立在有效且非常成功的数学公式上——上升到了哲学高度,“不进行测量,现实是不存在的。”换句话说,观察过程创造现实。

起初,传统物理学家对这种新的世界观表示怀疑。的确,量子力学的创始人表达了他们的担忧,因为这迫使他们放弃牛顿物理学的古典世界。海森堡会记得自己在1927年深夜与玻尔的对话,几乎陷于绝望。他独自在公园散步,散步期间海森堡反复问自己一个问题——自然像这些原子实验中看起来的那样荒谬吗?但量子物理学家全心全意地接受了这一新理论,就像今天的许多物理学家一样,它控制了未来45年物理学的进程。

然而,有一个物理学家从未接受过量子理论对现实的看法,他是爱因斯坦。他反对量子力学有几个原因。首先,他不认为概率是整个理论的有效基础。他不能接受将纯粹的偶然因素构建到概率理论中。“量子力学给我印象深刻,”他写信给马克斯·伯恩,“……但我深信,上帝不会掷骰子。”

其次,爱因斯坦相信量子理论是不完整的。他争辩,“以下完整理论的要求似乎是必要的:物理现实的每一个元素都必须在物理理论中有一个配对物”,“量子力学在这方面失败了,它只能处理群体行为,而无法详细解释个别事件的理论体系”。

此外,爱因斯坦坚信因果关系,不能接受对宇宙的非客观看法。面对量子力学的实验成功,爱因斯坦给伯恩的信中写道:“迄今,我仍然相信客观真实性,然而目前,实验成功与此背道而驰。”

爱因斯坦几乎是独自一人持反对态度,其他的物理学家纷纷加入了量子潮流。直到死亡,他也认为量子理论是不完整的。爱因斯坦给一位朋友的信中写道:“在同事眼里,我变成了顽固的异教徒。”然而,这似乎并不会对他产生什么干扰。大多数人的意见仍不能使他动摇,爱因斯坦指出,“以牛顿的古老引力理论为例,它成功了200多年才被揭示出是非完整的。”

应该强调的是,爱因斯坦确实接受了量子力学的数学方程。然而,他认为量子力学是一个潜在理论(统一场论)的不完整表现。他从未放弃寻找一种理论将量子现象和相对论结合起来。当然,他未能活着看到超弦理论可能会变成这样的理论的那天。