爱因斯坦的名言“上帝不会掷骰子”到底什么意思
「如果是上帝创造了世界,那么他的首要目标,就是不要让我们太过轻易地了解这个世界。」
本文最初发表于Aeon网站(aeon.co),《赛先生》经授权翻译刊发。
作者|Jim Baggott
翻译|D
审校|Timothy Guo
1920 年,阿尔伯特·爱因斯坦和尼尔斯·玻尔出席了在比利时布鲁塞尔举行的索尔威会议。图源|维基百科
“这理论为我们带来了很多,但不会让我们更加接近上帝的秘密,”爱因斯坦于1926年12月写道,“无论如何,我相信他不会掷骰子。”
他是在回复德国物理学家马克斯·玻恩(Max Born)的一封信。后者认为,量子力学这一新理论的根本运作既无常、又充斥着不确定性,就好似一颗遭受着心律失常的心脏。在量子力学之前的物理,常常有明确的“如果这样,就会那样”的逻辑,可是量子力学却似乎在说:“当我们这样做的话,只会有一定概率得到那个结果,条件不同时则会得到别的结果”。
赫尔曼(Hermann)和波琳·爱因斯坦(Pauline Einstein)都是不严格遵守教律的阿什肯纳兹犹太人。和父母的世俗主义不同,9岁的阿尔伯特·爱因斯坦十分热忱地发现并接纳了犹太教,甚至有一段时间是一名虔诚而正统的犹太教徒。根据犹太习俗,他的父母每周都会邀请一位潦倒的学者共进一顿晚餐,因此,易受影响的幼年爱因斯坦,从贫困的医学生麦克斯·塔木德(Max Talmud)——也就是后来的塔尔梅(Talmey)那里学到了数学和科学。他如饥似渴地阅读了阿隆·伯恩斯坦(Aaron Bernstein)妙趣横生的《自然科学人民读本(1880)》21册全册。塔木德接着将他引向了伊曼努尔·康德(Immanuel Kant)的《纯粹理性批判(1781)》,并让他自此了解了大卫·休谟(David Hume)。从休谟开始,奥地利物理学家恩斯特·马赫(Ernst Mach)便也近在咫尺了。马赫的哲学思想有着强硬的经验主义、秉承“所见即所得”的思路,因此全然否定形而上学,比如绝对时空、原子存在等概念。
这段思想旅程,残酷地向年仅12岁的爱因斯坦展示了科学和宗教之间的沟壑渊薮。他不屈的叛逆也自此开始。在随后的整个人生中,他对制度性宗教的教条深恶痛绝,这种强烈的反感情绪甚至延伸到了任何形式的专制主义上,包括无神论方的一切教条专制。
随着时间流转,爱因斯坦发展出了不同的立场。他开始以一种实在论的眼光去接受科学理论内容,也就是将其理解为对客观现实的一种并不绝对、视情况而定的描述。同时,尽管他并不想牵涉宗教,然而幼年时短暂的犹太教经历一直伴随他左右,让他坚信上帝的存在,并成为他建构自己人生哲学的根基。当被问及自己的实在论立场根源时,他这样解释:“我相信现实的理性特质,也相信人类理智探寻理性现实——至少是某种程度的理性现实——的可能性,我的这种相信,没有比‘宗教一般的信仰’更好的描述能来描述它。”
不过,爱因斯坦心目中的上帝,不是宗教的神、而是哲学的神。许多年后,当他被询问是否相信上帝时,他回答:“我相信斯宾诺莎笔下的上帝,那个在世间万物和谐有序中显露真身的上帝,而不是牵涉人类命运和作为的上帝。”和艾萨克·牛顿(Isaac Newton)、戈特弗里德·莱布尼兹(Gottfried Leibniz)所处同一时代的巴鲁赫·斯宾诺莎(Baruch Spinoza),将上帝与自然视为同等之物。因此,他被视为一个危险的异端分子,并于阿姆斯特丹被开除犹太教教籍。
爱因斯坦所相信的上帝,无比尊贵、又无法言喻,无处不在、但毫无恶意。“他”还是坚定的决定论者。对爱因斯坦来说,上帝的“和谐有序”体现在宇宙各处、通过对因果物理原理的严格遵循而建立。也正因如此,爱因斯坦的哲学并没有给自由意志留有余地:“万事都有定数,不论是开始还是结束,都由我们不能掌控的力量掌控……一位看不见的乐手在远方吟奏着神秘的曲调,我们都在随之起舞。”
狭义和广义相对论,为我们提供了一种全新的方式,来理解时空,以及时空与物质和能量之间活跃的相互作用。这两个理论,和爱因斯坦所相信的上帝的“和谐有序”概念完全相符。然而,爱因斯坦在1905年同样助力构建的量子力学新学说,却与这些截然不同。量子力学涉及事物和电磁波之间,在原子和分子尺度、一个固定时空背景下的互相作用。
在1926年,奥地利物理学家埃尔温·薛定谔(Erwin Schrödinger)颠覆性地改变了量子力学的内容,将其用无比晦涩的“波函数”概念表述出来。薛定谔本人更乐于用现实的方式理解这个概念,也就是将其作为对“物质波”的描述。不过,一个由丹麦物理学家尼尔斯·波尔(Niels Bohr)和德国物理学家沃纳·海森堡(Werner Heisenberg)强力推动的共识,不断日益壮大,坚信这种对量子的新描述不应该只从字面上释义。
归根结底,玻尔和海森堡认为,科学在此终于追赶上了哲学家们已经预警了数个世纪的概念难题——关于描述现实的难题。有人记录了玻尔的原话:“量子世界是不存在的。存在的只是一个抽象的量子的物理描述。把物理的终极目标理解为’探寻自然的运作方式’是错误的。物理所探索的,是‘我们关于自然可以做出什么描述’。”这段隐约有些实证主义的言论,得到了海森堡的响应:“……我们应该铭记,我们所看到的,不是自然本身,而是因我们特定的“讯问”方法而显露的自然。” 他们认为波函数并不是量子系统的真实客观状态,并基于此提出了反实在论的“哥本哈根诠释”。哥本哈根诠释很快成为了主流的量子力学诠释。后来一些基于这种反实在论的量子力学诠释变种,认为波函数只是一种基于我们的物理经验的主观构造,帮助我们利用对过去的理解来预测未来。
然而,这些理念都和爱因斯坦的哲学大相径庭。对爱因斯坦来说,一个概念所诠释的具体对象(波函数)甚至并不“真实”,这是完全不可接受的。同样不可接受的,是他所信奉的上帝会允许“和谐有序”在原子层面如此彻底地展开,带来充满无序的非决定论、不确定性,以及由起因而无法精确完整预测的结果。
因此,当玻恩和爱因斯坦就如何诠释量子力学展开正面交锋时,整个科学史上最令人瞩目的一场辩论拉开了帷幕。这是两种哲学的碰撞,对于现实的本质、以及我们该如何看待科学对现实本质的理解,这两种形而上见解截然相反、互相碰撞。这场辩论始于1927年,尽管当年的发起人们早已不在人世,这场辩论依旧活跃至今。
也至今未有胜负。
我不觉得爱因斯坦会对这种不分胜负的现状有多吃惊。1954年2月,就在他去世的14个月前,他在给美国物理学家戴维·玻姆(David Bohm)的信中这样写道:“如果是上帝创造了世界,那么他的首要目标,就是不要让我们太过轻易地了解这个世界。”
编辑|马修
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