最前沿物理學——幕後的世界（2）

一片肥沃的土壤

信息：是的！信息在這裡意味著什麼？這個概念難以準確定義，但大家從直覺上都知道它到底是怎麼一回事：在信息學上，信息就是對能夠被按照0和1二進位數進行編碼的事件的認知要素。乍一看來，它與量子力學好像沒什麼關係。不過，在20世紀80年代中期，物理學家們發現，量子法則使人們可以用一種全新的方式處理信息。量子法則實現了兩個物體之間的長程關聯，這實際上可以被看成一種新的聯繫渠道，使得人們能夠實現信息在兩地之間的遙距傳輸、保障機密信息的安全或同時進行大規模的並行計算。在這些美好前景的吸引下，理論學家和實驗學家們便創立了一套新的語言，開拓了物理學的一片充滿了活力的新領域——「量子信息學」。

然而驚喜並不止這些。從20世紀80年代末開始，出現了這樣一種思考：既然我們可以用量子力學來處理信息，那麼可不可以反過來，用信息去理解量子力學呢？可不可以不把量子信息學當作量子力學理論的一種運用，而將其視為這一理論的基礎呢？這正是科學家們在康斯坦茨大學會議上爭論的核心問題：量子力學所揭示的到底是物體本身還是我們所知的關於物體的信息？也許「希爾伯特空間態矢量」所表現的並非光子、分子或石頭這些物體本身，而是我們所擁有的關於這些物體的信息。如果確實如此，那不蒂於對物理學理論的一個徹底顛覆！

粗看之下，這一觀點似乎沒什麼特別，甚至還有些落後：顯然，我們只能通過我們貧乏可憐的感知能力獲得的信息去了解這個世界：從德莫可立特到康德，哲學家們早就告訴過我們，有一塊看不到扯不破的紗幕將我們和現實世界隔開。但如果進一步參考尼爾斯玻爾、埃爾溫薛定諤以及沃爾夫岡泡利等現代物理學奠基者的思想，我們就會發現這一觀點極其適合詮釋量子力學。這是因為，信息具有與物質完全不同的屬性：與鵝卵石相反，信息沒有空間和時間的位置，因而我們可以任意的複製它、分享它、總結它、刪除它。那些離奇的量子現象，我們一直以為它們是物質的屬性；但如果我們從信息的角度對這些現象逐一加以重新考察，就會發現它們再正常不過了。

比如，為什麼一個系統能同時存在於好幾種狀態之中？很簡單，這是因為我們已知的信息尚不足以準確的告訴我們它到底處於何種狀態。為什麼對該系統進行測量，就能使其一下子縮減為單一態？這是因為這種測量使我們獲得了新的信息，加深了對該系統的認識。為什麼兩個系統之間可以發生超時空的關聯？這是因為這兩個系統之間存在著共同點，我們從一個系統獲得的信息可以立刻讓我們了解另一個系統。量子世界裡為什麼會有偶然的存在？這是因為我們缺乏必要的信息，無法對一些問題作出回答，所以不得不將其劃歸偶然的範疇。為什麼能量不是連續的而是量子化的？這是因為它和信息本身的量子化是對稱的，量子化的信息縮減為一些二進位的答案：是或否、0或1。簡而言之，正如奧地利物理學家安東柴林格在幾年前曾解釋過的那樣：「如果我們遵循這樣一個原則：即量子力學的基礎概念就是信息，那麼我們就能夠很自然的理解量子現象。」這樣一來，量子現象就變得合乎我們的常識了。

兩年來，這一思想不斷的得到充分的發展。在那些聚集在康斯坦茨大學的物理學家們看來，現在已經到了從定律層面上用對量子力學的這種新解釋來「改寫物理學教材」的時候了。現在的目的，不再是對量子理論加以詮釋，而是要重新創立量子理論；不再是被動的接受20世紀初物理學界以經驗論方式拼湊出來的那些法則，而是要證明這些法則都是與信息獲取、信息表達及信息傳播相關並受到這些條件限制而得出的結果。這個領域是一片極其肥沃的土壤！傑弗里巴伯、阿列克謝格蘭邦、呂希安哈代和克里斯托弗福熙認為，在我們這個世界中，信息是受到某些限制的。他們努力嘗試搞清楚什麼樣的理論是不描述現實的本來面貌而是描述我們對現實信息的獲取的。

結果，他們的答案都指向量子理論！他們四人的研究似乎十分令人困惑，其實非常深刻非常理性，值得我們加以特別關注。他們的出發點各不相同：有的認為，信息是主觀的，取決於提問的人；也有的認為，信息是客觀的，就像是一種新的實體，不受觀察者的主觀因素影響。但他們都同意這樣一點：從信息的概念出發，很容易導出量子理論。這恰恰說明，量子力學並不是一種描述波、粒子或場的運動屬性的現實理論，而是一種描述信息屬性的理論。

幕後的世界

這完全推翻了我們對真實世界的觀點。因為，這說明，我們原來所認為的真實世界，可能僅僅是我們的看法而已。這種情況，就好像是一個僅僅通過電腦屏幕來了解外部世界的人一樣：他決不能因此斷定，外部世界就是他電腦屏幕上的象素！克里斯托弗福熙認為，我們必須把信息和世界區分開來。我們必須將資料中屬於電腦屏幕的因素去掉，這樣才能保證剩下的資料反映的是世界的本來面貌。「通過蒸餾凈化而保留下來的部分——相對於整套理論來說，它也許非常微小——才是量子力學試圖向我們揭示的自然的本來面貌。」他補充到。同時他強調，現在要知道這種「蒸餾凈化了的真實」到底是什麼樣的，為時尚早。

傑弗里巴伯的看法則恰恰相反：「關鍵問題並不在於思考信息指涉的內容是什麼。比如，你想把一條消息從你的電腦發到我的電腦中來，那麼這條消息包含什麼內容並不重要：也許是一幅圖片，也許是一篇法語文章，抑或是一篇中文的小說。重要的是，對該消息進行壓縮、傳送和解碼，而不必在乎它反映的是什麼。描述信息的交換，在我看來，這才是基礎物理學全新而唯一的任務。」

阿列克謝格蘭邦的立場看起來更為極端。他認為物理學根本不應該繼續關注現實——那隱藏在屏幕背後的現實。因為既然我們必須通過屏幕去了解現實世界，那麼奢談幕後的現實又有何意義？「有關真實的存在的問題是物理學家們的一種信仰。然而科學並不取決於信仰，」他語氣堅定的說，「物理學的任務就在於對事務進行描述，而不在於求證其描述的事務的真實性，也不必去管這種真實性是否存在。」

儘管有人指責他們不承認自我以外的任何真實，是陷入了一種唯心論唯我論的泥沼；也有人指責他們把理論僅僅當成行動的工具，是墜入了工具主義的迷途，但這100餘位宣布要推翻傳統物理學的物理學家們還是引起了科學界的反響。巴黎科學技術歷史和哲學研究所的基多巴恰加盧皮說：「雖然這些研究工作清楚的表明，信息的某些特性可以將我們直接導向量子結構，但目前看來，這些特性都還不具有決定意義。因為他們所使用的某些數學假設仍然缺乏確定性。」巴黎綜合技術學院認識論研究中心的米歇爾讓波爾則為「這曾經在20世紀70年代主宰物理學的現實主義浪潮的再次漲潮」而感到欣喜，他說：「這些研究工作證明和實踐了埃瑪紐爾康德首倡的超驗論推論：即只有從認知局限的形式出發，才能實現認知。」

無論如何，這一觀點目前尚不成熟。因為，即使我們原本以為的真實完全是或部分是一種幻象，那還必須要解釋，為什麼真實會具有這樣一種表象而不是別的表象。因此在信息的基本概念上重新建構時間、空間乃至物質的概念，將是這一全新的物理學艱巨的任務。

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