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物理学家为何关心鱼是否快乐

时间:2022-02-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:这里蕴含着可知与不可知的哲学问题,也暗示了可观察动作与理论猜测的关系,可引申到量子力学中什么是可观察的问题,故而为物理学家津津乐道。鱼儿的快乐是可观测量吗?在物理学史上,海森堡提出量子力学的矩阵形式,认为他的理论只适用于可观察的量,并已经抛弃了不可观测的东西,例如电子的轨道等。

数年前我曾陪朋友贾新德去钓鱼,坐在一个高坡上,望着蜿蜒的河流,吟了一副对联:山势逶迤泉有灵,河道拐弯鱼不知。

后来看了爱因斯坦在《自画像》一文中写道,“对于一个人的存在,何者是有意义的,他自己并不知晓,并且,这一点肯定也不应该打扰其他人。一条鱼能对它终身畅游其中的水知道些什么?”,才知道物理学家情不自禁地会想到鱼儿的生活。

爱因斯坦的这段关于鱼的论述与我们祖先说的“鱼不见水,人不见气”如出一辙。明代进士谢肇淛(1567—1624)所著《五杂俎》(明代一部有影响力的博物学著作)中指出:“人不见气,故人终日在气中游,未尝得见,惟于屋漏日光之中,始见尘埃衮衮奔忙,虽暗室之内,若有疾风驱之者。此等境界,可以悟道,可以阅世,可以息心,可以参禅。”(一个人能在他终身畅游其中的空气里做很多事。)说明谢肇淛已经知道,在空气中也有浮力,也已观测到了光的散射现象,比起1869年丁达尔发现的效应早了两百多年。(清晨,在茂密的树林中,常常可以看到从枝叶间透过的一道道光柱,类似现象称为丁达尔效应。这是因为云、雾、烟尘也是胶体,只是这些胶体的分散剂是空气,分散质是微小的尘埃或液滴。)

说到鱼儿,我们还会想到“年年有余”(谐音鱼)、姜太公钓鱼、柳宗元的“独钓寒江雪”,以及更早些的“濠梁之辩”。“濠梁之辩”记载于《庄子·秋水》这一名篇中,讲述的是春秋战国时期两名思想家——庄子和惠子的一次辩论。这次辩论以河中的鱼是否快乐以及双方怎么知道鱼是否快乐为主题。一天,庄子和朋友惠子在濠水的一座桥梁上散步,庄子看着水里的苍条鱼说:“苍条鱼在水里悠然自得,这是鱼的快乐啊。”惠子说:“你不是鱼,怎么知道鱼的快乐呢?”庄子说:“你不是我,怎么知道我不知道鱼儿的快乐呢?”惠子说:“我不是你,固然不知道你;你不是鱼,无疑也没法知道鱼是不是快乐。”庄子说:“请回到我们开头的话题。你问‘你怎么知道鱼快乐’这句话,表示你已经肯定了我知道鱼的快乐了。至于我为什么知道,那是因为我到了濠水桥上,看见鱼在水中游来游去,自由自在。”

这里蕴含着可知与不可知的哲学问题,也暗示了可观察动作与理论猜测的关系,可引申到量子力学中什么是可观察的问题,故而为物理学家津津乐道。鱼儿的快乐是可观测量吗?推而广之,我们应该为薛定谔的猫设想一下,它被关在备有毒气释放装置的实验室中作为检验量子纠缠的牺牲品,它是否快乐呢?它愿意为科学献身吗?

在物理学史上,海森堡提出量子力学的矩阵形式,认为他的理论只适用于可观察的量,并已经抛弃了不可观测的东西,例如电子的轨道等。

但是他的同伴泡利说:“轨道不可观测这个论断是不对的。月球的轨道是可以观测的,所以海森堡的理论中少告诉了我们一些东西,它应该告诉我们什么是可观测的,而什么又不是。”

于是海森堡想起了他与爱因斯坦曾有过的一段对话。当海森堡说只是把可观测量纳入他的理论体系时,爱因斯坦指出什么是可观测的,或不可观测的,这并不由人来决定,而是由理论本身决定!泡利的评论使海森堡加深了对爱因斯坦看法的印象,他集中精力考虑泡利的批评,发现“什么是可观测的,什么是不可观测的”应该包含在对容规则中,由此导出了测不准原理,它对能被观测的东西加以彼此相反的限制。

关于鱼儿,还有一句话是“相濡以沫,不如相忘于江湖”,出自《庄子·大宗师》:“泉涸,鱼相与处于陆,相呴以湿,相濡以沫,不如相忘于江湖。”爱因斯坦所说的“一条鱼能对它终身畅游其中的水知道些什么?”与庄子的“相忘于江湖”如出一辙,能畅游的鱼儿其生态环境好得很,还有什么忘不掉的呢?

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