科学家如“金鱼” 我们所感知的世界真实吗

霍金：我们所感知的世界真实吗？

几年前，意大利蒙扎市议会通过了一项法案，禁止市民将金鱼养在圆形鱼缸里观赏。提案者解释说，把金鱼关在圆形鱼缸里非常残忍，因为弯曲的表面会让金 鱼眼中的“现实”世界变得扭曲。抛开这一法案给可怜的金鱼带来的福祉不谈，这个故事还提出了一个有趣的哲学问题：我们怎么知道我们感知到的“现实”是真实 的？金鱼看见的世界与我们所谓的“现实”不同，但我们怎么能肯定它看到的就不如我们真实？据我们所知，就连我们自己说不定终其一生，也在透过一块扭曲的镜 片打量周遭的世界。

在物理学中，这个问题并非纯理论空想。实际上，物理学家和宇宙学家发现他们自己眼下的处境和金鱼差不多。数十年来，我们一直上下求索，渴望得到一个 终极的万有理论，可以用一套完备自洽的基本定律来解释“现实”的方方面面。但现在看来，最后我们得到的或许不是一个单一的理论，而是一大家族相互关联的理 论，每个理论对于“现实”都有一套自己的描述，就像透过它自己的圆形鱼缸观察世界一样。对许多人来说，这个观点或许难以接受，其中还包括一些圈内的科学 家。大多数人都相信存在一个客观的“现实”，无论是我们的感知还是我们的科学，都在直接表达有关这个物质世界的信息。经典科学就以这样一个信念为基础，即 有一个外部世界独立存在，它的属性是确定的，与感知这个世界的观测者无关。在哲学上，这种信念被称为唯实论(realism)。

“唯实论”地位岌岌可危

上世纪60年代的人应该知道另一种可能：“现实”的概念也可以取决于感知者的心灵。这类观点大同小异，有的称为反唯实论，有的则称为工具主义或唯心 论。按照这些“主义”，我们所知的世界是由人类心智以感官信息为原料构建的，是由我们大脑中的解释结构塑造的。这种观点或许难以接受，却不难理解。你不可 能将观测者，也就是我们自己，从我们对这个世界的感知中抹去。

随着物理学的逐渐发展，唯实论的地位正变得岌岌可危。在经典物理学中，牛顿体系能非常准确地描述我们的日常体验，对“物体”、“位置”之类术语的诠 释也在很大程度上与我们的常识(即我们对那些概念的“现实”理解)相符。然而，作为测量工具，我们人类是非常粗糙的。物理学家已经发现，平常所说的“物 体”以及令我们看到它们的光，都是由我们无法直接感知到的物体(如电子和光子)构成的。这些物体遵循的不是经典物理，而是量子论。

量子论挑战对“过去”的认识

量子论的“现实”与经典物理的“现实”截然不同。在量子论体系中，粒子既没有确定的位置，也没有确定的速度，只有当一个观测者去测量那些量时，它们 的值才会确定。有些情况下，单独的物体甚至无法独立存在，只能作为整体的一部分出现。量子物理还极大地挑战了我们对“过去”的认识。在经典物理中，所谓的 “过去”就是一系列已成为历史的明确事件，而在量子物理中，“过去”是不确定的，仅仅是一系列事件发生的可能性，跟“未来”没什么两样。甚至连作为一个整 体的宇宙，都没有一个明确的过去，或者说历史。因此，量子物理暗含了不同于经典物理的另一种“现实”虽然经典物理与我们的直觉相符，而且在我们设计建筑、 桥梁之类的东西时仍然可以帮上大忙。

这些例子让我们得出一个结论，为诠释现代科学提供了一个重要框架。在我们看来，“现实”不可能脱离图景或者理论而独立存在。相反，我们采纳了一种新 观点，称之为“取决于模型的唯实论”。这种观点认为：每一个物理理论或世界图景都是一个模型(通常本质上是一个数学模型)，是一套将模型中的要素与观测联 系起来的法则。按照取决于模型的唯实论，追问一个模型本身是否真实没有意义，有意义的只在于它是否与观测相符。如果两个模型都与观测相符，那就不能认为其 中一个比另一个更加真实。谁都可以根据具体情况选取更方便的那个模型来用。

我们怎么能肯定金鱼看到的世界，就不如我们所谓的“现实”真实。

延伸阅读

另类现实成为大众关注点

另类现实，它已经成为今日大众关注热点。例如在科幻电影《黑客帝国》中，人类就毫无察觉地生活在一个由智能计算机生成的虚拟现实中，计算机通过这种 方式让人类保持安定并心满意足，以便从他们的肉身实体上抽取生物能量 (姑且相信有这么种能量)。我们怎么能知道自己不是一个由计算机生成的角色，此刻就生活在一个黑客帝国那样的世界中呢？

金鱼的处境也是如此。它们在圆形玻璃缸里看到的景象与我们在鱼缸外看到的显然不同，但这并不妨碍它们发展出一套科学定律，来描述它们观察到的鱼缸外 物体的运动。比方说，由于光在由空气进入水中时会发生偏折，在我们看来做直线运动的一个不受外力的物体，在金鱼看来就应该沿曲线运动。尽管身处一个扭曲的 参考系，金鱼仍然可以从中总结出一套始终都很正确的科学规律，让它们能够对鱼缸外的物体未来的运动做出预言。它们的规律会比我们的规律复杂得多，但简单与 否只与品位有关。如果金鱼能够发展出这样一套理论，我们就必须承认金鱼的观点也是对“现实”的一个有效描述。

据《环球科学》

    斯蒂芬·霍金简介

英国剑桥大学应用数学及理论物理学系教授。他的著作中包括全球畅销的《时间简史》。