作者 | 秦志伟
一本约25万字的书的初稿已经被放在盒子的底部五年多了。 这次，程素梅把它挖出来，准备在国家社科基金后期资助项目的支持下出版。 在她看来，是时候回应科学哲学中的“丑闻”了。 程素梅是上海社会科学院哲学研究所副所长，研究量子力学哲学30余年。 近日，她的新书《转变观念：量子纠缠引发的哲学革命》举行新闻发布会。
这一“丑闻”是美国哲学家约翰·塞尔在回顾和展望世纪之交科学哲学的发展时提出的。 塞尔将其描述为科学哲学中的“丑闻”，科学哲学家仍未消化量子力学带来的哲学挑战。
《转变观念：量子纠缠引发的哲学革命》，程素梅着，科学出版社2020年8月出版，售价：128元
支持与反对：无休止的辩论
1900年，德国物理学家普朗克首次提出量子概念，以解决困扰物理学家的“紫外线灾难”问题。 他假设黑体辐射的能量不是连续的，不能取任何值，而是一块一块地进行，“量子”代表最小的能量单位。 但普朗克本人最初对“量子”这个概念深恶痛绝，并想方设法将其融入经典物理学。 但最终他失败了。
慢慢地，越来越多的物理学家进入量子世界，将量子概念引起的革命与牛顿引力概念引起的革命进行比较，因为前者为人类打开了通往“不连续”世界的大门。
这一时期，天才爱因斯坦是第一个认识到普朗克量子假说革命性意义的物理学家。 那时，他还是一名技术员，只是利用业余时间从事科学研究。 爱因斯坦在普朗克能量量子概念的基础上提出了“光量子”的概念，很好地解释了经典框架内无法解释的“光量电效应”现象。 后来他因此获得了诺贝尔物理学奖。
起初，普朗克甚至不认可爱因斯坦提出的“光量子”概念，认为他“有时推测得太过分了”。 但后来爱因斯坦成功了。
随后，量子世界的大门越开越大，与量子相关的假设和概念也越来越多。 终于，到了20年代，一种新的理论——量子力学诞生了，深刻影响了20世纪乃至21世纪的科技发展。 然而，这一体系的建立并不意味着物理学家对其认识已达成共识。 当时，这场争论尚未公开。
程素梅介绍，以玻尔为代表的哥本哈根学派崛起后，其所坚持的哲学立场与爱因斯坦所坚持的哲学立场相差甚远，导致后者从量子理论最初的推动者和重要创始人变成了最有力的反对者。 。 爱因斯坦与玻尔之间的概念之争也是量子力学发展史上的一大亮点，被称为20世纪的“世纪之争”。
他们最初争论的焦点集中在量子力学固有的自洽性和不确定关系的有效性上。 然而，两次争论都以爱因斯坦的失败告终。 随后，爱因斯坦改变了辩论策略，以量子力学原理为基础，证明了量子力学在用来描述世界时是“不完整的”。 最终，1935年，他在与他人共同发表的质疑论文中提出了著名的“EPR悖论”。 ”。
受这篇文章的影响，物理学家薛定谔设计了“猫实验”来揭示经典测量和量子测量的区别。 他提出，在量子测量中，两个纠缠的粒子即使在分离之后也失去了它们的个性。 ，它们也处于整体状态，这种现象被概括为“量子纠缠”。
量子纠缠是量子力学的本质特征，是一种纯量子效应。 这也是最让人难以接受、最令人费解的效果。 然而后来，薛定谔和爱因斯坦一样，加入了量子理论哥本哈根解释的反对者行列。
需要进行彻底的改变
这一概念不断受到质疑，实验验证难以进行，但技术的应用已初见曙光。 具体来说，现实社会中，从电脑、手机等电子产品，到核电、激光、光纤、半导体等技术，都离不开量子力学。
“没有量子力学，就不会有计算机控制主导的现代工业。”程素梅说。
诺贝尔物理学奖获得者斯坦伯格估计，当代经济发展中，国民生产总值的1/3来自于某种方式基于量子力学的高科技。
如果科幻小说中量子纠缠的魔力是正确的，那么另一个问题就会出现。 也就是说，如果物理学家接受从量子力学的角度看待世界，他们就必须在概念上放弃一系列基于经典物理学的概念。 哲学概念，而是接受量子力学的一系列假设。 “这不再是对传统哲学的修正或补充，而是需要彻底的转变。”
令人不解的是，专注于物理学基础理论问题的物理学家和科学哲学家仍然无法完全理解量子力学的概念本质。 这一任务已成为21世纪科学哲学必须面对的重大课题。
在程素梅看来，当这种看似荒唐奇妙的现象成为实验事实并在技术上得到有效应用，当以量子纠缠为核心的量子力学成为不得不接受的世界观时，就是科学哲学家们的时候了。紧急对量子纠缠带来的科学革命进行系统研究。
“遗憾的是，科学哲学家从未真正消化这些争论的前提假设以及争论本质背后的概念变化物理学家 普朗克，”程素梅说。 因此，约翰·塞尔在20世纪末预言21世纪哲学的发展时，提出了科学哲学中的“丑闻”。
如果有一天基于量子态叠加原理和量子纠缠的量子通信普及，甚至量子计算机问世，人们的观念将会发生怎样的变化？
“对科学技术的研究越深入，就越迫切需要研究科学技术哲学。” 程素梅说道。 但她并不否认哲学改变的过程比科学技术改变的过程慢。
正如新书终于出版一样，这是程素梅30多年来对量子力学哲学和科学哲学的系统思考。 早在5年前，程素梅就完成了初稿英语作文，并将其命名为《量子纠缠引起的哲学问题》。 她表示，目前的版本比原稿长了1/4，以进一步完善观点的论证。
研究表明，以量子纠缠为核心特征的量子力学在每个发展阶段都带来了不同的概念变化。 例如，量子假说改变了自然观，量子概率改变了概率观，概念之争改变了理论观。 ，状态叠加改变了现实观，非局域性改变了整体观，量子相关性改变了因果观等等。
在程素梅看来，这些变化是相互关联的，组合起来就构成了对传统哲学框架的扩展。
创新认知≠理性推理的结果
“在探索这些概念变化的同时，也展示了物理学如何依靠天才的直觉认知能力取得创造性成果的历史背景。” 程素梅说，这需要科学哲学家改变科学哲学的研究范围，从以前关注理论与实验的关系，现在关注科学家如何获得认知能力的遗传问题。
她进一步解释说，传统的科学认识论很少关注与主体认知能力相关的问题物理学家 普朗克，从而忽视了与认知技能相关的程序性知识。
伽利略如何提出自由落体概念，爱因斯坦如何创立广义相对论，普朗克如何提出量子假说，达尔文如何建立进化论……“这些科学认知的结果不仅没有统一的模式遵循，但他们没有严格计算结果。” 程素梅说道。
为此，程素梅总结道：“越是创新的认知，越不是理性推理的结果，而是科学家在认知实践中直观洞察的产物。” 正如中国科学院院士、诺贝尔物理学奖获得者杨振宁所说，最重要的科学发现并不是逻辑推理的结果。
那么，突破性的科学创造和技术创新方法从何而来？
“通常解决问题的目的是敢于打破传统模式、善于激发直觉判断的结果。” 程素梅说道。 这与诺贝尔物理学奖获得者丁肇中的观点相似，“科学是多数人服从少数人，只有少数人推翻多数人的想法，科学才能前进”。
在程素梅看来，对于科学家来说，当他们的哲学固化为固定思维模式时，就会成为他们接受新思想的障碍。
她做了一个形象的比喻：哲学对科学的作用就像空气对人、海水对鱼的作用一样看不见。 只有当空气或海水受到严重污染，甚至威胁到人类或鱼类的生存时，人们才会意识到新鲜空气对自己的重要性以及清洁海水对鱼类的重要性。
然而，在这一研究过程中，程素梅试图将科学发现重新纳入科学哲学研究的范围，希望为推动当代科学哲学的发展提供新的视角。