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爱因斯坦说“上帝不会掷骰子”到底是什么意思?

爱因斯坦是一位有神论者,但他认为应该从哲学上来理解上帝,而不是宗教层面。

1930年布鲁塞尔的索尔维物理会议上的阿尔伯特·爱因斯坦和尼尔斯·波尔 图片来源:Wikimedia Commons

“(量子力学)这个理论产生了许多好的结果,可它并没有使我们更接近‘老头子’的奥秘。我毫无保留地相信,‘老头子’是不掷骰子的。”(“老头子”是爱因斯坦对上帝的昵称。)

爱因斯坦在1926年写给德国物理学家马克斯·玻恩的一封回信中这样调侃道。在当时,量子力学还是个全新的理论,玻恩认为,其核心就是随机性和不确定性,就好比人类的心律失常。在量子论产生之前,经典力学的理论往往是确定的,有“这样”的动作,就会产生“那样”的结果。然而新的量子力学诞生后,当物质发生“这样”的动作时,只能说有可能相对应地得到“那样”的结果。而且在某些情况下,该动作也许还会导向另一种结果。

爱因斯坦对此表示强烈反对,他坚持认为,上帝不会与这个代代相传的宇宙玩掷骰子的游戏,“上帝不会掷骰子”这句话几乎成了爱因斯坦独一无二的名片,和他的质能等价方程式(E = mc2)一样家喻户晓了。爱因斯坦说这话有什么深意?他又是如何看待上帝的呢?

爱因斯坦的父母——赫尔曼和宝琳·爱因斯坦夫妇——都不是严格遵循犹太教规的阿什肯纳茲犹太人。然而尽管父母秉持着世俗主义,年仅9岁的小阿尔伯特欣然拥抱了犹太教,而且在很长一段时间里都保持着相当的热情,尽职尽责地做一个虔诚的恪守教条的犹太人。按照犹太人的习俗,他的父母每周都会邀请一位贫穷的学者到家里吃饭,而正是家境赤贫的波兰医科大学生马克斯·塔木德改变了这个少年的人生轨迹,头一遭让数学和科学照进了阿尔伯特的生活。彼时爱因斯坦才10岁,可塑性极强,未来充满无限可能。他就这么读完了整整21册阿龙·伯恩斯坦的《大众自然科学》(People's Book on Natural Science),后来,塔木德转过方向盘,带着他读起了伊曼努尔·康德的《纯粹理性批判》,没过多久,阿尔伯特又沉浸在了大卫·休谟的哲学理论中。以休谟作为起点再度出发,爱因斯坦很快就被奥地利-捷克物理学家、心理学家和哲学家恩斯特·马赫吸引,马赫在一生中主要致力于实验物理学的研究,他相信“眼见为实”,因此完全摒弃形而上学,批判牛顿的绝对时间、绝对空间概念,同时也拒绝承认原子的存在。

然而这段知识之旅无情地将小爱因斯坦置于了科学与信仰的冲突之下。12岁的爱因斯坦反叛了。他对宗教组织的教条产生了深深地厌恶,并且终其一生都没能摆脱。后来这种厌恶继续延伸,他也开始反对所有的威权主义,包括各式各样的教条独断的无神论。

14岁的爱因斯坦

孩提时代大量的经验主义哲学(empiricist philosophy)熏陶(比如休谟,与之相对的是坚持理性主义的康德)让爱因斯坦在接下来的14年里都受益匪浅。马赫对绝对时间、空间的批判给了爱因斯坦极大的启发,对他1905年创立狭义相对论(及其标志性的质能方程式E =mc²)产生了令人瞩目的影响,彼时的爱因斯坦正在伯尔尼的瑞士专利办公室干着一份技术审查员的工作。十年后,爱因斯坦构建了广义相对论,完全颠覆了我们对时空的理解——引力是由时空弯曲的几何效应的畸变引起的。然而随着年龄和智慧的增长,爱因斯坦站到了马赫的对立面,将他的实验物理学理论束之高阁。1922年,他甚至曾经公开批评说:“马赫可算是一位高明的力学家,但却是一位拙劣的哲学家。”

随着时间慢慢向前推,爱因斯坦的立场也慢慢向现实主义靠近。他会更加现实地接纳科学理论的内容,将其看作是客观物理现实的偶然而“真实”的表征。同时,尽管他不想掺和到宗教里,但由于童年时代受犹太教的影响,他对上帝依然抱有一种信赖,这也是他搭建自己哲学理论的基础。当被问及现实主义立场的时候,爱因斯坦回答说:“‘我还没有找到一个比‘宗教的’(religious)这个词更好的词汇,来表达我们对实在的理性本质的信赖。”

然而值得注意的是,爱因斯坦相信上帝应该从哲学上来理解,而不是宗教层面。多年以后,一位纽约犹太教拉比赫伯特·高德斯坦给爱因斯坦打来电报,说愿意付钱请他在50字内回答“你相信上帝吗”这个问题,而爱因斯坦的回复只用了32个字(指英文原文):“我相信斯宾诺莎的上帝,因所有存在物质之和谐有序显示出了他的存在,但我不相信将自己献身于人类命运及生活的那位上帝。”巴鲁赫·德·斯宾诺莎与艾萨克·牛顿、戈特弗里德·莱布尼茨处于同一个年代,在他的哲学体系中,“实体”、“自然”与“上帝”是等同的,也正是因此,斯宾诺莎被看作是一个危险的异教徒,甚至被逐出了阿姆斯特丹的犹太教会。

爱因斯坦不相信人格化的上帝,他眼中的上帝是无限优越,是无形、微妙但没有恶意的,他还是一个坚定的“神定论者”。在爱因斯坦看来,上帝的“和谐有序”在整个宇宙中都得以体现,在上帝的搭建之下,宇宙完全是由因果定律之结果支配的。这样一来,爱因斯坦留给自己自由意志哲学的空间就被挤占了:“一切结果都是由先前的某种原因导致的,无论是开端还是结束,一切都被我们所不能控制的力量决定着……远方一个看不见的乐手奏出一支神秘的曲调,人、植物或宇宙尘埃都在和着这一曲调翩翩起舞。”

狭义和广义相对论给我们提供了一种全新的时空观念以及时间、空间与物质、能量之间的积极互动。这些理论与爱因斯坦“上帝存在与存在物质之和谐有序之中”的论调完美契合。然而新生的量子力学理论却反其道而行之,而爱因斯坦本人在1905年该理论创立的时候也出了自己的一份力。量子力学研究的是在原子和分子层面的物质运动与辐射,颠覆了原本的时空观。

1926年早些时候,奥地利物理学家埃尔温·薛定谔提出了“波动力学”,以一种相当模糊的方式彻底改变了这一观念。薛定谔本人则更喜欢以一种更为现实的方式来解释自己的理论,对于“波函数”的描述也一样。然而在丹麦物理学家尼尔斯·玻尔和德国物理学家沃纳·海森堡的推动下,学界逐渐达成了共识,认为对量子理论的阐释不应该只停留在理论字面层面上。

从本质上看,玻尔和海森堡认为,当时的科学在描述现实的过程中遇到了概念性问题(conceptual problem),而这个问题正是好几个世纪以来哲学家一直在警示人们的。玻尔曾经说过:“不存在量子世界,只有抽象的量子力学描述;认为物理学的任务就是要弄清楚自然——这种观点是错误的,物理学关注我们对自然的看法。”海森堡充分理解量子世界的不确定性,他的观点也呼应了玻尔的实证主义宣言:“我们观察到的不是自然本身,而是自然因我们的提问方式而暴露出的部分。”这批物理学家经典的反现实主义“哥本哈根诠释”——否定波函数的实在,认为观测会导致波函数坍缩——很快就成了量子力学的一股主流思潮。后来一批反对实证主义的物理学家,以戴维·玻姆为例,则提出一种新的机制,认为波函数是人们经验的一种“编码”,而且还包括了我们从这些物理经验中衍生出来的主观信仰和价值,让我们得以在过去的经验中汲取信息,从而展开潜在可能性,对未来进行预测。

这种说法与爱因斯坦的哲学差了十万八千里,他决不能接受这么一种阐释,即用于描写微观系统状态的函数——波函数——不是“真实”的;他无法接受自己的上帝竟然能允许“所有存在物质的井然有序”就这样在原子层面完全裂解,留下的只有无法无天的不确定性;在这种情况下,就算知道了原因,也完全无法准确地预测出后果。

玻尔和爱因斯坦因此就量子力学的阐释问题展开了不少正面交锋,而这一时期也引发了无数波澜和论战,在整个科学史上都可谓是高光时刻。这已经不仅是两种物理理论的冲突,而是两个哲学、两种关于现实的本质及其科学解释的形而上的先入之见的冲突。这场论战起于1927年,尽管对战双方已经离开了人世,但他们留下的争论到今天依然生机勃勃,而且仍是一个未解之谜。

如果爱因斯坦今天依然在世,看到这无休的争论大概也不会感到惊讶。1954年2月,就在他去世的14个月前,爱因斯坦在给美国物理学家戴维·玻姆的一封信中写道:“如果说是上帝创造了宇宙,那么他最关心的事一定不是如何让我们更容易地理解这个世界。”

本文作者吉姆·巴戈特(Jim Baggott)是英国著名的科普作家,在科学、哲学和历史领域有着超过25年的写作经验,他在今年出版了新书《量子空间:圈量子引力学以及对空间、时间和宇宙结构的探索》(Quantum Space: Loop Quantum Gravity and the Search for the Structureof Space, Time, and the Universe)。

(翻译:马昕)

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来源:Aeon

原标题:What Einstein meant by ‘God does notplay dice’

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