作者： Rachel Thomas
翻譯：Nothing
審校: Nuor
一棵樹(shù)倒在樹(shù)林里，假如沒(méi)有人在那聽(tīng)著(zhù)，樹(shù)倒下時(shí)會(huì )有聲音嗎？事物只有在被感知時(shí)才存在嗎？物理學(xué)能告訴我們什么是現實(shí)嗎？這些都是物理學(xué)和哲學(xué)中最艱深的問(wèn)題，人們爭論了幾十上百年，至今仍然沒(méi)有答案。有人甚至懷疑這些問(wèn)題是否能得到解答，但有一位物理學(xué)家敢于嘗試：他就是約翰·阿奇博爾德·惠勒（John Archibald Wheeler）。 存在從何而來(lái)？
約翰·阿奇博爾德·惠勒（右）與同事?？斯隆っ谞柨?/span>
惠勒（1911-2008）是物理學(xué)界的傳奇人物。他與尼爾斯·玻爾合作解釋核裂變，在洛斯阿拉莫斯研究氫彈，并教過(guò)許多著(zhù)名物理學(xué)家，包括理查德·費曼、基普·索恩和休·埃弗雷特。他是現代廣義相對論之父，是加深對黑洞理解的關(guān)鍵人物，事實(shí)上，他推廣了“黑洞”一詞，并創(chuàng )造了許多其他詞匯，包括“蟲(chóng)洞”和“量子泡沫”。
惠勒把他漫長(cháng)而成果豐碩的物理學(xué)生涯分為三個(gè)時(shí)期：“一切都是粒子”，“一切都是場(chǎng)”，“一切都是信息”。第三個(gè)時(shí)期的思想是由他對古老問(wèn)題的思考所激發(fā)的：“存在從何而來(lái)？”他的答案是：存在來(lái)自于比特，1989年他將這一結果發(fā)表在一篇很好的論文中。
沒(méi)有問(wèn)題？沒(méi)有答案！
惠勒的“存在來(lái)自于比特”的概念意味著(zhù)物理學(xué)，特別是量子物理學(xué)，并不是為了解釋存在，而只是我們對所觀(guān)察到的東西的最佳描述。沒(méi)有“量子世界”，只有我們對事物如何呈現在我們面前的最好描述。正如量子理論的奠基人之一尼爾斯·玻爾所說(shuō)：“如果你認為物理學(xué)的任務(wù)是發(fā)現自然界的本質(zhì)，那你就錯了。物理學(xué)關(guān)心的是對于自然我們可以說(shuō)什么?！?/span>
安東·齊林格是維也納大學(xué)的物理學(xué)教授。
量子光學(xué)與量子信息研究所所長(cháng)安東·齊林格（Anton Zeilinger）解釋說(shuō)：“我對‘存在來(lái)自于比特’的解釋是，為了定義現實(shí)，人們必須考慮到信息的作用：主要原因是我們在科學(xué)中所做的一切都是基于我們以任何方式接收來(lái)自于自然的信息?！?/span>
但我們能更深入么？我們能說(shuō)現實(shí)就是信息嗎？它們是同一種事物嗎？齊林格并不這么認為：“不，我們【需要】現實(shí)和信息這兩個(gè)概念。但在基礎上嚴格區分這兩個(gè)概念是非常困難的，也許這告訴了我們更多的東西，相反，我們需要同時(shí)考慮現實(shí)和信息，兩者之間會(huì )相互影響?！?/span>
也許答案將類(lèi)似于愛(ài)因斯坦一個(gè)世紀前提出的偉大的觀(guān)點(diǎn)，當時(shí)他表明你不能區分空間和時(shí)間，相反，它們是一個(gè)更寬泛的概念的一部分：時(shí)空。類(lèi)似的，也許我們需要一個(gè)既包含現實(shí)又包含信息的新概念，而不是一定要將他們區分開(kāi)。
觀(guān)察宇宙的行為創(chuàng )造了它嗎？
“存在于比特”的一個(gè)明顯結果是要考慮觀(guān)察者的重要性：現實(shí)需要一個(gè)觀(guān)察者?！拔艺J為惠勒非常激進(jìn)，”齊林格說(shuō)，“他談到了參與者的宇宙，在那里，觀(guān)察者不僅進(jìn)行觀(guān)察，而且在某些情況下，觀(guān)察者使現實(shí)發(fā)生?！?/span>
在觀(guān)察量子粒子（如盒子中的單個(gè)粒子）之前，它處于疊加狀態(tài)，同時(shí)處于盒子中的多個(gè)不同位置。我們所知道的（根據薛定諤方程的解）就是我們在這些位置中找到粒子的概率。但是當我們進(jìn)行測量時(shí)，我們只會(huì )在一個(gè)位置找到粒子。量子物理學(xué)并沒(méi)有如實(shí)地描述現實(shí)，現實(shí)是被觀(guān)察者所感知的。它根本無(wú)法回答諸如“粒子在沒(méi)有被觀(guān)測時(shí)處于什么狀態(tài)？”這類(lèi)問(wèn)題。
但惠勒更進(jìn)一步地說(shuō)，我們只能通過(guò)觀(guān)察來(lái)描述現實(shí)?！安恢谷绱?，”齊林格說(shuō)?！八赡軙?huì )說(shuō)，除了可以觀(guān)察到的，不存在任何現實(shí)。我不知道這是不是真的，但我喜歡這種方法的極端性?！?nbsp;
這個(gè)想法可能是激進(jìn)的，但在哲學(xué)上并不新鮮。早在1710年，哲學(xué)家喬治·伯克利就曾寫(xiě)道：“現實(shí)意味著(zhù)被感知?！薄拔也恢阑堇帐欠駮?huì )走那么遠?！饼R林格說(shuō)。相反，他認為惠勒相信，仔細分析什么是信息，信息意味著(zhù)什么，可以教會(huì )我們關(guān)于現實(shí)的知識。
無(wú)知的海岸
“我們住在一個(gè)被無(wú)知之海包圍的島上。隨著(zhù)我們知識之島的增長(cháng)，我們無(wú)知的海岸也在增長(cháng)。”—約翰·惠勒，摘自《科學(xué)美國人》（1992），第267卷
惠勒關(guān)于“一切源于比特”的猜想對于研究現代量子力學(xué)中信息的作用起到很大幫助。它給了理論家、哲學(xué)家和實(shí)驗家新的途徑去探索幾十年來(lái)挑戰量子物理學(xué)家的問(wèn)題。
觀(guān)察者在量子力學(xué)中的角色眾說(shuō)紛紜。而且一個(gè)參與者的世界會(huì )帶來(lái)更多的問(wèn)題，例如：什么是觀(guān)察者？大多數物理學(xué)家都同意，觀(guān)察者不必是人，甚至不必是有意識的。測量和觀(guān)測可以發(fā)生在無(wú)生命的儀器中：例如，照相膠片記錄光子的存在。但是，如果是觀(guān)察使現實(shí)發(fā)生，為什么那么多觀(guān)察者都看到相同的宇宙?
如果惠勒是正確的，而現實(shí)是基于對是或否這樣的問(wèn)題的回答，那么理解測量是如何產(chǎn)生的非常重要。但什么是衡量標準？這在經(jīng)典物理學(xué)中是一個(gè)直截了當的問(wèn)題：它是用某種設備記錄物理空間中發(fā)生的事情。問(wèn)題“物體是否位于x點(diǎn)，是或否？”不管觀(guān)察結果如何都有答案。但是在量子物理學(xué)中，正如我們在上面看到的盒子里的量子粒子的例子，測量帶來(lái)了很多困難。當我們進(jìn)行一個(gè)測量時(shí)會(huì )發(fā)生什么，什么構成了一個(gè)測量，這個(gè)問(wèn)題仍然有存在爭論。
但惠勒認為，在測量之前談?wù)摤F實(shí)是沒(méi)有意義的：“你無(wú)法感知過(guò)去，只有現在有記錄?！崩?，在雙縫實(shí)驗中，無(wú)論是標準版還是惠勒的延遲選擇實(shí)驗，光子都將扮演波或粒子的角色，這取決于你如何決定去測量它。在你測量之前問(wèn)它處于什么狀態(tài)是沒(méi)有意義的。
雙狹縫實(shí)驗：上圖顯示了波通過(guò)狹縫時(shí)產(chǎn)生的干涉圖樣，中間的圖片顯示了粒子通過(guò)狹縫發(fā)射時(shí)的預期效果，下圖顯示了粒子（如電子）通過(guò)狹縫發(fā)射時(shí)的實(shí)際情況。
惠勒的想法不僅使量子物理學(xué)的理論方面受益。齊林格是實(shí)驗物理學(xué)家，他說(shuō)惠勒的“存在來(lái)自于比特”的觀(guān)點(diǎn)對他和他的同事設計實(shí)驗的想法產(chǎn)生了影響。
“他對量子力學(xué)的發(fā)展提出了巨大的挑戰，這一挑戰非常重要，”齊林格說(shuō)?！霸谀承┓矫?，他的想法可能會(huì )被證明過(guò)于激進(jìn)—現在下結論還為時(shí)過(guò)早。但這是科學(xué)進(jìn)步的過(guò)程！在科學(xué)上，有時(shí)需要采取激進(jìn)的立場(chǎng)。當這些立場(chǎng)受到挑戰，我們就能發(fā)現一個(gè)人能走多遠，這就是進(jìn)步。這就是科學(xué)的運作方式?！?/span>
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