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范洪义:物理学家为何关心鱼是否快乐

已有 2782 次阅读 2016-8-23 21:01 |系统分类:科研笔记

文/范洪义


数年前我曾陪朋友贾新德去钓鱼,坐在一个高坡上,望着蜿蜒的河流,吟了一个对联: 山势逶迤泉有灵,河道拐弯鱼不知。
   后来看了爱因斯坦在<自画像>一文中写的 "对于一个人的存在,何者是有意义的, 他自己并不知晓, 并且, 这一点肯定也不应该打扰其他人. 一条鱼能对它终身畅游其中的水知道些什么?", 才知道物理学家情不自禁地会想到鱼儿的生活。
   说到鱼儿,我们会想到姜太公钓鱼、柳宗元的独钓寒江雪,以及更早些的"濠梁之辩"。"濠梁之辩"记载于《庄子.秋水》名篇中,讲述的是是指春秋战国时期的两名思想家庄子和惠施的一次辩论。这次辩论以河中的鱼是否快乐以及双方怎么知道鱼是否快乐为主题。庄子和惠子一道在濠水的桥上游玩。庄子说:"白儵鱼游得多么悠闲自在,这就是鱼儿的快乐。"惠子说:"你不是鱼,怎么知道鱼的快乐?"庄子说:"你不是我,怎么知道我不知道鱼儿的快乐?"惠子说:"我不是你,固然不知道你;你也不是鱼,你不知道鱼的快乐,也是完全可以肯定的。"庄子说:"还是让我们顺着先前的话来说。你刚才所说的`你怎么知道鱼的快乐'的话,就是已经知道了我知道鱼儿的快乐而问我,而我则是在濠水的桥上知道鱼儿快乐的。"
    这里蕴含着可知与不可知的哲学问题,也暗示了可观察动作与理论猜测的关系,可引申到量子力学中什么是可观察的问题,故而为物理学家津津乐道。鱼儿的快乐是可观测量吗?推而广之,我们应该为薛定谔的猫设想一下,它被关在备有毒气释放装置的实验室中作为检验量子纠缠的牺牲品,它是否快乐呢?它愿意为科学献身吗?
   在物理史上,海森堡提出量子力学的矩阵形式,认为他的理论只适用于可观察的量,并已经抛弃了不可观测的东西。例如电子的轨道等等。海森堡认为这些是不可测量。
   但是他的同伴泡利说:"轨道不可观测这个论断是不对的。月球的轨道是可以观测的,所以海森堡的理论中少告诉了我们一些东西,它应该告诉我们什么是可观测的,而什么又不是。"
    于是海森堡想起了他曾与爱因斯坦的一段对话。当海森堡说只是把可观测量纳入他的理论体系时,爱因斯坦指出什么是可观测的,或不可观测的,这并不由人来决定,而是由理论本身决定!泡利的评论使海森堡加深了对爱因斯坦看法的印象,他集中精神考虑泡利的批评,发现"什么是可观测的,什么是不可观测的"应该包含在对容规则中,由此导出了测不准关系,它对于能被观测的东西加以彼此相反的限制。
   关于鱼儿,还有一句话是"相濡以沫,不如相忘于江湖",出自《大宗师》》:"泉涸,鱼相与处于陆,相呴(xǔ,慢慢呼气之意)以湿,相濡以沫,不如相忘于江湖。" 爱因斯坦所说的"一条鱼能对它终身畅游其中的水知道些什么?"与庄子的"相忘于江湖"如出一辙,能畅游的鱼儿其生态环境好,还有什么忘不掉的呢?



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