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现代物理科学的最大盲点:现实和人类体验之间的关系
发布时间:2019-11-27
  现代物理科学的最大盲点:现实和人类体验之间的关系

时间问题一直是现代物理学最大的难题之一。这个难题的第一个部分是宇宙论上的,为了理解时间,科学家们想要找到“第一原因”或“初始条件”(即对宇宙的开始、或在时间等于零的时候对宇宙的描述)。但要确定一个系统的初始条件,我们需要了解整个系统,我们需要测量系统组成部分的位置和速度,例如粒子,原子,场等。但当我们试图解决宇宙本身的起源时,我们就碰一鼻子灰了,因为宇宙无处不在,我们没有从宇宙外界观察得来的看法,我们不能走出宇宙这个盒来向宇宙窥探。所以“第一原因”不仅是不可知的,而且在科学上也是难以理解的。

难题的第二部分是哲学上的。科学家已经把物理时间作为唯一的时间,而体验时间(即人对时间的主观感觉)则被认为只是次要的认知感觉。年轻的爱因斯坦曾经在20世纪20年代与哲学家亨利·柏格森(Henri Bergson)的辩论中明确地表达了这一立场,当时他声称物理时间是唯一的时间。但随着年龄的增长,爱因斯坦变得更加谨慎,直到他去世的那一刻,他仍然对于如何在科学世界观中为人类的时间体验找到一席之地而深感困扰。

这些窘境的基础是假设物理时间是一个绝对的起点、是唯一真实的时间。但是,如果时间的开始这个问题在一开始就是不恰当的呢?

我们中的许多人都喜欢认为科学可以给我们一个完整的,客观的宇宙历史描述,使其不同于我们和我们对它的看法。但这种科学形象其实存在严重缺陷。在我们对知识和控制的渴望之下,我们创造了一系列科学愿景,并把这些科学愿景当作为关于现实本身的发现、一种上帝对自然的看法。

这种方法不仅歪曲了事实,而且造成了我们与世界之间产生的错误距离感。这种差异源于我们所谓的盲点,科学本身无法看到它,而盲点正是人的体验:生活感知的纯粹存在和即时性。

在这个盲点背后,人们认为物理现实在人类知识中具有绝对的首要地位,这种观点可称为科学唯物主义。在哲学术语中,它结合了科学客观主义(告诉我们关于真实的,与心灵无关的世界的科学)和物理主义(告诉我们物理现实就是存在的科学)。基本粒子,时间中的每个时刻,基因,大脑 ,所有这些都被认为是基本真实的。相比之下,体验,意识则被认为是次要的,科学任务变成了如何将它们降级为物理上的某些东西,例如降级为神经网络的行为,计算系统的架构或一些信息量度。

该框架面临两个棘手的问题,第一个问题涉及科学客观主义。除了我们对它的观察之外,我们从未遇到过物理现实。只有通过测量、模型和控制,我们才能看到基本粒子,时间,基因和大脑。它们只存在于科学研究中,而这种研究只发生在我们的体验领域。

但这并不意味着科学知识是主观的,也不意味着科学仅仅是对我们自己思想的投射。相反,一些调查模型和方法比其他模型和方法表现得更好,我们可以对此进行测试。但是这些测试从来没有在我们看待和行动的方式之外给我们展示过自然本身。就像科学知识与其揭示的物理现实一样,体验对科学知识同样也是必不可少的。

第二个问题涉及到物理主义。根据物理主义的最简化版本,科学告诉我们,包括生命,思想和意识在内的一切都可以归结为最小物质成分的行为。你只不过是你的神经元罢了,而你的神经元只不过是一点物质罢了。在这些场景中,生命和思想都消失了,只有无生命的事物存在。

坦率地说,世界上只有物理现实这个说法要么是错的要么就是无效的。如果“物理现实”意味着物理描述的现实,那么只存在物理现象的这个断言是错误的。为什么?因为物理科学(包括生物学和计算神经科学)并不包括对意识的描述,这不是说意识是什么不自然或超自然的东西。关键是物理科学不包括对体验的描述;但是我们知道体验是实实在在存在的,所以存在的唯一事物是物理现实这个说法是错误的。另一方面,如果“物理现实”在某种未来的、完整的物理学中的确意味着现实,那么除了物理现实之外别无其他事物的说法也是无效的,因为我们不知道这样的未来物理学会是什么样子,特别是其与意识的关系。

这个问题被称为Hempel悖论,以杰出的科学哲学家Carl Gustav Hempel(1905-97)命名。面对这个悖论,一些哲学家认为我们应该定义“物理”,使其排除激进的新兴主义(生命和思想是从物理现实中产生的,但不可还原为物理现实)和泛神论(思想是根本的,它无处不在,在微观物理水平中同样如是)。这一举动会给物理主义一个明确的定义,但代价是试图提前决定“物理”这一词意味着什么,而不是让物理来决定物理本身的意义。

我们拒绝这一种做法。无论“物理”意味着什么,这都应该由物理学决定,而不是人的反思。毕竟,自17世纪以来,“物理”一词的含义发生了巨大变化,人们曾经认为物质是惰性的,不可穿透的,刚性的,只受确定的和局部相互的作用的影响。但现在,我们知道这种定义在几乎所有方面都是错误的:我们接受的有几种基本力量,即没有质量的粒子,量子不确定性和非局部关系。我们应该期待在未来我们的物理现实概念会进一步发生巨大变化。出于这些原因,我们不能简单地通过定义“物理”一词然后借此作为摆脱Hempel悖论的一种方式。

即使得到了某些科学家的支持,客观主义和物理主义仍然属于哲学思想,而不是科学思想。从科学告诉我们的物理世界、或者从科学方法本身来看,它们都并不符合逻辑。科学唯物主义者忘记了这些观点是一种哲学偏见,而不仅仅是数据点,从而忽视了直接体验和世界永远都是无法分离的这一现实。

在这方面我们并不孤单。我们对这个盲点的描述基于两位主要哲学家和数学家Edmund Husserl和Alfred North Whitehead的研究成果。德国思想家Husserl制造了现象学的哲学运动,他认为生活体验是科学的源泉,原则上认为科学可以超越生活体验是荒谬的。人类体验的“生活世界”是科学的“基础”,而现代科学文化的存在主义危机和精神危机(即我们称之为盲点的东西)恰恰是由于我们忘记了“生活体验”的首要地位。

Whitehead从20世纪20年代开始在哈佛大学任教,他认为科学依赖于对自然秩序的信仰,但这种信仰是逻辑所无法证明的,这种信仰直接取决于我们的直接体验。Whitehead所谓的过程哲学是基于对“自然分歧”的拒绝,自然分歧将直接体验分为心理体验与身体体验,即感知与现实的二分法。相反,他认为我们所谓的“现实”,是由不断发展的过程组成的,这些不断发展的过程既是物理上的,也是体验上的。

科学中的唯物主义偏见在量子物理学(即原子科学和亚原子粒子科学)尤其明显。自希腊人以来,原子一直被我们认为是物质的基石。过去100年的发现似乎都在为所有那些主张原子论、还原主义、自然概念的人辩护。但希腊人、艾萨克·牛顿和19世纪科学家所谓的“原子”,与我们今天的“原子”相比,有非常大不同的。事实上,这也正是量子力学所质疑的“事物”的概念。

物质的经典模型涉及到许多“小型台球”,这些小球聚集在一起并以各种形式和状态推挤。然而,在量子力学中,物质具有粒子和波的特征,并且测量的精确度也会受到限制,测量似乎扰乱了实验者试图确定的现实。

现在,量子力学的解释并不同意物质的本质,以及在这方面我们的作用是什么。这些差异涉及所谓的“测量问题”:即电子的波函数如何在被观察时从几个状态的叠加情况减少到单个状态。对于几种思想流派来说,量子物理学并没有对我们揭示世界的本质,相反,它只让我们知道了物质在与我们相互作用的情况下会如何表现。

例如,根据Niels Bohr的哥本哈根解释,波函数只有在电子和测量装置之间的相互作用里才存在现实。其他方法,例如“平行世界”和“隐藏变量”的解释,试图保持波函数独立于观察者的状态,但这是以增加诸如不可观察的平行宇宙之类的条件为代价的。一种相对较新的解释被称为量子-贝叶斯主义(QBism,它结合了量子信息理论和贝叶斯概率理论),则采取了不同的方法;它并没有将量子态的不可约概率解释为现实的一个要素,而是解释为一个主体对测量结果的信任程度。换句话说,进行测量就像是对世界的行为进行赌博,并且一旦进行了测量,人的认识就得到更新。这种解释的倡导者有时将其描述为“参与式现实主义”,因为人类机制也被融入到了这种物理过程中,从而作为获取世界知识的手段。从这个观点来看,量子物理方程不仅仅指观察原子,而且也指观察者和原子作为一种“观察者-参与者”的整体。

这种参与式现实主义是存在争议的,但正是这种具有各种哲学含义的多种解释破坏了唯物主义和还原主义对自然立场的清醒确定性。简而言之,科学家的体验还仍然未能与物理世界的特征分离开来。

这让我们又重新回到了盲点。当我们研究科学知识的对象时,我们往往不会看到支撑着它们的体验,我们通常不会意识到支撑着它们存在的体验。因为我们忽视了经验的必要性,我们建立了一个虚假的科学幻象,并把它当作为赋予绝对知识现实的东西,而忽视了它们是如何表现出来的以及我们是如何与它互动的。

盲点也表现在意识研究中。大多数关于意识的科学和哲学讨论都集中在“感受性”上,即我们体验的性质方面,例如日落发出的红光或柠檬的酸味。神经科学家已经将这些感受和某些大脑状态之间建立了的密切关联,并且他们已经能够通过直接作用于大脑来操纵我们可以如何体验这些特质。但尽管如此,在大脑活动方面仍然没有关于感受性的科学解释——或者任何其他物理解释过程,这样的解释看起来会像是什么样子也无从得知。

意识之谜不仅仅包括感受性,还包括主观性的问题。体验具有主观性,它们出现在第一人称身上。为什么某种物理系统会有一种物体的感觉?科学对这个问题并没有答案。

在更深层次上,我们可能会问了,在一开始的时候体验是如何建立主客体结构的呢?科学家和哲学家经常使用“内部”思想、掌握外部世界的主体或客体的形象。但来自不同文化传统的哲学家对这一形象提出了挑战。例如,哲学家威廉·詹姆斯(他的“纯粹体验”的概念影响了Husserl和Whitehead)在1905年写下了“在‘反思’破坏我们的本能世界之前,我们都享有的积极的生活感”。这种积极的生活意识本来没有内外或主体客体结构,是随后的反思将这种结构强加于了体验。

一千多年前,公元4世纪至5世纪的印度佛教哲学家瓦苏班杜(Vasubandhu)批评了现象在独立主体与独立客体之间的物化。对于Vasubandhu来说,主客体结构是现象性瞬间因果网络的一种深层认知扭曲,这种因果网络没有内在主体来把握外在客体。

为了说明这一点,在某些强烈的专注状态下(在冥想,跳舞或专业技术表演),主客体结构可以消失,我们只会留下一种纯粹的感觉。在物理世界中,这种惊人的存在是怎么发生的呢?科学对这个问题保持沉默。然而,如果没有这种惊人的存在,科学也就变得不可能,因为存在是任何观察或测量的先决条件。

科学唯物主义者会争辩说,科学方法使我们能够超越体验并掌握世界本身。但我们现在很清楚,我们对此并不同意;事实上,我们认为这种思维方式错误地反映了科学的方法和实践。

一般而言,科学方法的工作原理是这样的:首先,我们将人类经验的各个方面放在一边,因为这些方面我们不能总是得到一致的意见,例如事物的外观,味道或感受。其次,通过使用数学和逻辑,我们构建抽象、有条理的模型,将其视为公众共识的稳定客体。第三,通过隔离和控制我们可以感知和操纵的事物来干预事件的过程。第四,我们使用这些抽象模型和具体干预来预计未来事件。第五,我们根据我们的看法来检查这些预测事件。整个过程的一个基本要素是技术:机器(我们的设备)使这些程序标准化,放大了我们的感知能力,并允许我们控制现象来达到我们自己的目的。

当我们开始相信这种方法能够让我们获得真实的现实的时候,盲点就会出现了,但每一个步骤都包含有体验。科学模型必须从观察中得出,而这些观察通常由我们复杂的科学设备来进行调节。它们是理想化后的产物,并不是世界上的实际事物。例如,伽利略的无摩擦平面模型;原子的玻尔模型,即有一个小型致密的原子核,电子会围绕这个电子核作量子化运行,就像行星围绕恒星;孤立种群的进化模型——所有的这些都存在于科学家的脑海中,而不是存在于真实的自然界里。它们是抽象的心理表征,而不是与独立于心灵的实体。它们的力量源于这样一个事实:它们有助于做出可测试的预测。但是,这些也从未使我们独立于体验,因为它们需要由训练有素的观察者进行特定的感知活动。

由于这些原因,科学的“客观性”不能离开体验;在这种情况下,“客观”仅仅意味着一个结果对使用某些工具的调查人员所商定的观察结果来说是正确的。科学本质上只是一种高度精炼的人类体验形式,并且这种形式基于我们观察,行动和沟通的能力。

因此,科学模型与事物真实情况相符的这个信念其实并不符合科学方法。相反,它来自一种古老的冲动(常见于一神教的宗教):希望就像上帝一样了解世界本身。科学揭示出一个完全客观的“现实”这个论点,其实更具神学性,而非科学性。

最近以这种“天真的现实主义”为目标的科学哲学家认为,科学不会在一个独立于理论世界的单一情况中达到顶峰。相反,世界的各个方面(从化学相互作用到生物的生长和发育,大脑动力学和社会相互作用)都可以通过部分模型或多或少地被成功地描述。这些模型总是受我们的观察和行动约束,并在其应用中受到限制。

复杂系统理论和网络科学领域通过关注整体而不是分解整体来为这些主张增加数学精度。复杂系统理论是对各种系统的研究,例如我们的大脑系统、生物体或地球的全球气候,这些系统的行为很难建模:这些系统会如何响应完全取决于其状态和背景。这样的系统会表现出自组织,自发模式形成和对初始条件的敏感依赖性(初始条件非常小的变化可导致非常不同的结果)。

网络科学通过将元素建模为节点、以及它们之间的关系作为链接来分析复杂系统。它通过网络拓扑(节点和连接的排列)以及全局动态来解释行为,而不是通过微观层面的局部交互。

受这些观点的启发,我们提出了一个寻求绕过这个盲点的替代愿景。我们的体验和我们所谓的“现实”是不可分割的了。科学知识是一个不断自我纠正的故事,由世界和我们的体验这两个共同发展的事物所构成。一旦我们理解了这种纠缠,科学及其最具挑战性的问题就可以被重新定义。

让我们回到我们开始的问题,时间问题和第一原因的存在问题。许多宗教在其神话创作叙事中都提到了第一原因的概念。为了解释一切从何而来以及是如何起源,这些宗教假设存在一种超越空间和时间限制的绝对权力或神性。除了极少数例外,上帝或众神都从内在进行创造。

然而,与神话不同,为了在事件的因果链中发挥作用,科学受到其概念框架的限制。而第一原因在这种因果关系中造成了明显的破裂——正如佛教哲学家很久以前在反对印度教有神论的立场中指出的那样,世上必须存在第一个神圣原因,但世上怎么会突然出现一个第一原因呢(并且这个第一原因还不是其他原因的结果)?第一原因这个想法,就像一个完全客观的现实这个想法一样,从根本上来说是神学的。

这些例子表明,“时间”总具有人的维度。我们可以达到最好的目标就是建立一个科学的宇宙学解释,这个解释与我们可以从内部测量和了解的宇宙一致。该解释不可能是宇宙历史的最终或完整描述,相反,它必须是一个持续的、自我纠正的叙述。“时间”是这种叙事的支柱;我们对时间的体验对于使叙事有意义是非常必要的。有了这种洞察力,似乎物理时间才是次要的了;它只是描述我们能够在自然界中观察和测量到的变化的工具,那么,物理时间的意义只取决于我们对时间的体验。

我们现在可以理解我们三个科学难题的深层意义了(物质,意识和时间的本质)。它们都指向了盲点、以及重新定义我们对科学的看法的需要。当我们只关注我们之外的物质事物来试图理解现实时,我们忽略了这些事物所指向的体验。最深刻的谜题无法用纯粹的物理术语来解决,因为它们都涉及到在方程中不可避免的体验。我们没有办法将“现实”与体验分离开来,因为两者总是交织在一起的。

最终,要“看到”盲点,就只能是从绝对知识的妄想中醒来。我们也希望能够创造一种新的科学文化,在这种文化中我们将自己视为自然的一种表达,以及自然自我理解的一个源泉。为了人类能够在新千年中蓬勃发展,我们需要的是一种在人类情感中滋养发育的科学。