量子世界

作者：李淼 在近代科学中，尤其在物理理论中，因果律一向被当着不可动摇的原则。所谓因果律，就是任何事件都是由前一刻的另一个事件决定的，我们一步一步向回倒推，就会将事件链条列出来。举一个日常的例子，任何一个人的存在是因为他们父母先于他（她）存在并且在他出生之前结婚了。在物理理论中，因果律由运动方程体现出来，这些运动方程往往是时间作为变量的微分方程，方程往往是应用因果律推导出来的。因果律还可以从方程的解看出，我们可以由方程获得无限多个解，选择了初始条件之后，我们就可以从这些无限多个解中挑出一个解来。换言之，决定了初始条件，往后的事件就完全确定了。 牛顿力学是一个典型的体现因果律的力学体系。举一个最简单的例子，假如我们知道了作用在一个粒子上的力，牛顿方程告诉我们，只要你知道了该粒子在初始时刻的位置和速度，它在未来任何时刻的位置和速度就确定了。其实牛顿力学是时间反演对称的，如果你知道了粒子在未来一个时刻的位置和速度，你也可以推出它在过去任意一个时刻的位置和速度。这不过是简单地倒果为因，说成是因果律还是果因律关系不大。但牛顿自己知道，要用他的体系确定我们的宇宙（在他的时代基本上是太阳系），那么他需要知道最原始的初始条件是怎么决定的，这就是第一推动问题，是谁让天体在最初的时刻具有了特殊初始条件从而派生出我们现在看到的速度和轨道？因果律不足以决定宇宙的一切，因为不论在牛顿体系中还是现代物理学体系中，都存在无限多个可能的初始条件，从而存在无限多个可能的宇宙历史。 很多人喜欢谈论量子论中的不确定性，其实量子力学也是满足因果律的。一个粒子的波函数方程与一个粒子的经典运动方程没有本质上的不同，都是以时间作为变量的微分方程。如果我们知道了波函数在某个初始时刻的样子，那么未来任何时刻的波函数也就决定了。我们通常将满足因果律的物理体系看作满足决定论的。 霍金和他的合作者曾经试图解决第一推动的问题，也就是说，初始条件在某种意义上是唯一的。如何选择这个初始条件？这就超出普通决定论的范围。也许我们希望像上帝一样建造一个有着某种固定未来的宇宙，例如人类必将出现。有着这种因素在内的理论我们通常称为目的论，即初始状态的选择依赖于我们对未来的期待。当然，霍金等人的理论不是目的论。 我过去写过不少关于人择原理的文章，所谓人择原理，就是以人类存在为前提来选择我们的宇宙。人择原理后面的“合理性”...