最近看了一些启发性的量子力学科普,所以做一些思维记录,用的都是大白话,也希望能帮助到别人更好的理解这个世界。

自由意志

在我们谈论有没有自由意志之前,先要确定自由意志是什么
人間には、何からも影響(指図や制約)を受けずに、「何かを成そうとする気持ちや考え」を自由に生み出す能力がある、とする仮説である。
其实在哲学里自由意志的定义也是不明确的,但我们可以笼统的说在人不受外界的任何影响下独立自主的做出选择。这里的重点是不受任何影响,我想打你一拳并不是你惹我生气,而是我想打你一圈就打你一拳的独立思维。

决定论

决定论认为,所有的事件,必然为先前某种因素造成的结果,即有因必有果,有果必有因,这个很好理解,就像打桌球一样,所有运动都是由一个初始动作产生的,所以当一个事物在某一时刻状态已经确定时,我们可以预言它的一切未来轨迹。另外还要引出一个理论叫做还原论,即一切复杂运动的规律皆可以还原至最基本组成部分的运动规律。
拉普拉斯之妖就是这么一种怪物,他能一瞬间掌握宇宙中所有粒子的状态,从而根据基本的宇宙法则(运动规律)推演出未来所发生的一切,这听起来很有趣不是?

一直以来我都是强决定论的支持者,所有宇宙中的粒子状态在宇宙诞生那一刻都被决定了,只是人类的理解能力有限,运算能力有限,我们尚未发现宇宙所有的法则,无法计算太多粒子的状态,我们无法制造出拉普拉斯之妖。自由意志是空谈,只是大脑中的电信号驱动的蛋白质罢了。所有在我看来未来是被决定的,而且人完全由环境影响着的,这种影响超乎想象。

定域性

这是最后一个概念了,即相隔足够远两个事件之间不存在瞬时的相互影响,因而两个事件是独立的。

这里就要开始进入量子力学的世界里,但在谈量子之前我想先讲一讲爱因斯坦。爱因斯坦的时空观,包括他所创造的相对论,都是拥有定域性的。这里我们创造一个场景,即有两个盒子,一个盒子里装着0,一个盒子里装着1,两个盒子里的数字一定是互斥的,你在地球上拿一个,奥特曼在M78星云上拿一个,你们都不知道里面具体是什么数字,如果你是1,奥特曼一定是0,反之同理。

在爱因斯坦看来,哪个盒子里0,哪个盒子里1是既定事实,即使你们还没有打开,0和1就躺在某个盒子里,只是我们还不知道罢了。假设你是盒子的制造者,你早就知道哪个盒子里是0,哪个盒子里是1,你和奥特曼不管谁先打开,都不会影响到对面盒子里是什么,因为这早就被决定了,而且都是独立的。

但你可能知道著名的薛定谔的猫,在量子物理中,盒子在没有被观测时永远处于0和1的叠加态,所以一开始你和奥特曼的盒子都处于叠加态,当你先打开箱子,发现是0,那么奥特曼的盒子就会瞬间坍缩成1,瞬时改变它的量子态,使其在空间的分布清零。这种瞬间的信息传递,在爱因斯坦看来是难以解释的,整个量子力学都是非定域的。

可能说的比较抽象。在爱因斯坦看来,两个盒子的0-1在空间概率性的分布,只是因为我们的无知造成的(我们不知道拿个盒子装的是什么):两个盒子都有确定的内容(0和1),只是我们不知道而已,并不是它们真的在空间中弥散开的。我们测量你盒子,得到是0的信息后,同时改变了奥特曼盒子的空间概率,但是,这个瞬间发生变化的只是我们对奥特曼盒子的知识,而不是奥特曼盒子的状态!
而量子力学的看法,两个盒子的量子态就是它们运动状态的全部,当你的盒子坍缩时,奥特曼盒子的改变,是其量子态实实在在的改变。因而,我们对你的盒子的观测,实实在在地瞬间改变了奥特曼盒子的状态。

所以这里产生了一个矛盾

爱因斯坦说,客观现实是独立的,物理是定域的(没有“瞬间的信息传递”);而量子力学则说,没有所谓的“客观”实在,并且物理是非定域的,所以:
爱因斯坦:当我们知道了一个盒子的状态时,我们立刻就知道了另外一个盒子的状态(基于事先认知 0的互斥是1),而且他们都是互相独立的,无论如何都无法影响到对方。
量子观世界:两个盒子里的0和1没有确定状态,都是0和1的叠加态,直到观察其中一个,它才能获得一个状态。在它获得一个确定的状态后,另一个盒子同时获得了另外一个状态,然后我们同时知道两个盒子的状态。

这里物理学家们设计的一个实验和贝尔不等式
这个实验有点复杂我没看懂,不过我们可以知道任何一种可能的定域隐变量理论都满足贝尔不等式。
它有这样两个特征:
1、 这个理论认为,粒子存在一种独立与观察者的状态;(实在性)

2、 这个理论认为,粒子之间不存在瞬间相互关联。(定域性)

那么,它必然满足贝尔不等式。这两个条件综合起来,就叫做定域实在性。

贝尔不等式于是就提出了一个实证的方法,从而可以对人们关于量子力学“本质”的争论做出一个判决:我们世界的存在,到底是不是像人们传统认知那样,是一种“客观的”、“定域的”,还是像量子力学中那种颠覆性的认知,是依赖于我们的观察、瞬间影响整个宇宙的?

但通过实验结果来看,定域隐变量理论是不存在的,所有的证据都指向量子力学是正确的,这个结论无疑是令人震惊的:要么,这个世界不是“实在”的,我们必须放弃实在论;要么,它不是定域的,我们必须放弃因果论!它对我们的整个世界观产出了最为颠覆性的冲击,而它的逻辑却又极其简洁明确,令人难以辩驳。

但这里有个Bug,就是我们不知道做实验的两个粒子在实验前是否就存在某种关联?就像我在美团和饿了么同时点了份外卖,半小时之后他们同时送到了,这并不能说明两个有心电感应同时送外卖给我,串通起来骗我,而很大原因是我同时下的单。为了消除这种隐式的关联性,科学家们又做了很多富有随机性的实验,但结果依然证明量子力学是正确的。

但这并不意味着定域性没戏了,就像我之前说的强决定论,也许是所有粒子在创造之处就被决定论,乃至我们今天的的“实验”“观测”也是被决定的,这从一开始都只是上帝的骗局的一部分。
所有如果我们选择相信量子力学,那么我们就要抛弃我们的所有对于这个世界的认知,即定域实在性。但如果我们选择保留定域实在性,我们需要抛弃自由意志。

其实写到这,我已经不是一个强决定论的支持者了,但我依旧不认为人存在自由意志。

业余理解,如有错误,请指正。