2017年9月28日 星期四

歷史或許可以改變。

穿梭時空一向是科幻類別的熱門創作題材,縱使現實面上明顯仍停在猜想階段,別說實現的困難度,連基本理論都還沒出來,但不論是學術部分的平行宇宙、光速恆定,還是哲學部分的祖父悖論、蝴蝶效應,相關的討論內容一直都不算少。

此類題材之所以如此經典,一方面是人們喜歡對未知事物作一些浪漫的想像;二方面是人們總是對現況感到不滿,將其原因歸咎於過往的錯誤決定,於是以能夠改變無法改變的過去,即穿梭時空相關的幻想聊以慰藉。

而這次想討論的是,就算沒有辦法穿梭時空,「歷史」就真的無法改變,只能是既定事實嗎?


這得先從著名的電子雙狹縫實驗談起,簡單來說,此實驗是科學家利用儀器發射電子通過雙狹縫並觀察其在螢幕的成像,由於粒子具備波粒二象性,螢幕上會出現數條明顯的干涉條紋。當然了,這實驗不過是證明了量子力學對微觀粒子具有基本量子行為的預言。

接下來眾人好奇的是量子行為到底是怎麼樣的現象?一個粒子到底是如何呈現其波動性來穿越雙狹縫的呢?於是科學家在狹縫處旁加裝了高解析度的觀測儀器。神奇的事情發生了,當人們不對電子進行觀察時,即使是單顆電子亦可以用波的形式同時通過雙狹縫形成干涉條紋;而當人們試圖對電子如何通過雙狹縫進行觀察時,電子卻神秘地塌陷為一個粒子,造成干涉條紋的消失。

在加入觀測儀器的實驗中,電子似乎能刻意地躲避人們對其過通過狹縫處時的量子行為的觀測,做了再多次實驗皆是如此結果。那時勉強能作出的結論是:觀察者的意識會影響觀測對象的行為,促使觀測對象從數個波函數疊加狀態塌陷成一特定行為。

意識竟然會影響觀察對象?顯然這個結論太不符合過往認知,幾乎動搖了物理現象乃客觀存在的鐵則,別說一般人接受不了,不少科學家也接受不了,Einstein直到離世都對此實驗結果抱持懷疑。

一般人的認知裏,物體的存在,如果拉抬到宏觀一點的高度,包含這個世界的存在應是絕對獨立客觀的事實,不會因為我們的主觀意識而改變。然而量子力學卻告訴我們並不是如此,在量子的維度中,不單被觀察到的特定行為只是波函數的塌陷現象,甚至連客觀物理實驗的結果,都是被主觀意識所決定。

1979年舉辦的Einstein誕辰百年紀念兼物理研討會上,曾擔任Einstein實驗助理的Wheeler提出了一個有趣的「量子延遲實驗」構想。如前面所述,電子雙狹縫實驗中狹縫處是否有觀察者意識的存在將影響其行為,於是Wheeler假設「意識理論」是正確的,但將觀測儀器改放置於雙狹縫之後、螢幕之前,即意圖改觀測電子於狹縫處到螢幕間這階段的量子現象。

真正令人感到毛骨悚然的結果來了,即使等到電子穿過狹縫處後再進行觀察,仍然出現觀察它就以粒子性通過狹縫,不觀察它就以波動性通過狹縫的詭異現象,觀察者意識雖是在電子通過狹縫處後才出現,卻能夠影響已發生的電子通過雙狹縫時的量子形態。

同年末,Walsh找到了一對性質非常相似的光源,兩者實際上是來自距離地球數億光年外的同一個星體,受引力透鏡的影響而變成兩個光源,而此對光源無疑是進行星際規模級量子延遲實驗的最佳材料,科學家利用光導纖維調整兩光源的光程差,並將其導入實驗裝置後觀察螢幕成像。

這種情況下,光子的量子形態應該在幾億年前,地球尚未出現人類前就已確定。然而實驗結果進一步證明,現在地球端實驗裝置上觀察者意識的有無,竟然決定了上億年前就已發出的光子的量子形態。

觀察者的意識可以影響客觀事物的過去,過去可以由未來決定?如此結果不單轟動了物理界,對許多領域皆引起很大的震撼。如果說電子雙狹縫實驗證明了觀察者意識可以影響觀測對象的狀態,那量子延遲實驗則顛覆了人們千百年來堅信不疑的因果律。

若根據此種思維分析,宇宙的誕生可以在實際發生後才被決定究竟是如何發生的,或者說雖然宇宙在理論上來講已經存在了幾百億年,但因為量子延遲效應使得它直到被某位有意識的觀察者觀測後才成為確定事實,說宇宙是經由一個有意識的觀察者所創造出來的亦不為過。有朝一日人類的科學技術可以觀測到宇宙起源相關資訊時,於此同時人類的觀測行為其實也正在參與宇宙的創造過程。

試著把討論維度再拉高一點,以更哲學的角度思考此議題。已知結果可以改變原因,現在可以改變過去,所以過去從既定變成了未定,過往人們對因果關係的認知和定義真的正確嗎?

再進一步來說,「現在」相對「未來」而言,也算是「過去」的子集合,所謂的過去、現在、未來說不定根本在同步進行,那我們對時間的概念是否有所誤解了?「改變過去」是可能也是不可能的事情,因為它和現在正同時發生。更甚者,有人能肯定你我此時此刻的所作所為,確實是出於我們的自由意識?還是只是被某個未來觀察者所決定呢?



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