一片肥沃的土壤

信息：是的！信息在這里意味著什么？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么一回事：在信息學上，信息就是對能夠被按照0和1二進制數(shù)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么關(guān)系。不過，在20世紀80年代中期，物理學家們發(fā)現(xiàn)，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(xiàn)了兩個物體之間的長程關(guān)聯(lián)，這實際上可以被看成一種新的聯(lián)系渠道，使得人們能夠?qū)崿F(xiàn)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(guī)模的并行計算。在這些美好前景的吸引下，理論學家和實驗學家們便創(chuàng)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(lǐng)域——“量子信息學”。

然而驚喜并不止這些。從20世紀80年代末開始，出現(xiàn)了這樣一種思考：既然我們可以用量子力學來處理信息，那么可不可以反過來，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(chǔ)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(guān)于物體的信息？也許“希爾伯特空間態(tài)矢量”所表現(xiàn)的并非光子、分子或石頭這些物體本身，而是我們所擁有的關(guān)于這些物體的信息。如果確實如此，那不蒂于對物理學理論的一個徹底顛覆！

粗看之下，這一觀點似乎沒什么特別，甚至還有些落后：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(xiàn)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?qū)蚺堇痊F(xiàn)代物理學奠基者的思想，我們就會發(fā)現(xiàn)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(zhì)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復制它、分享它、總結(jié)它、刪除它。那些離奇的量子現(xiàn)象，我們一直以為它們是物質(zhì)的屬性；但如果我們從信息的角度對這些現(xiàn)象逐一加以重新考察，就會發(fā)現(xiàn)它們再正常不過了。

比如，為什么一個系統(tǒng)能同時存在于好幾種狀態(tài)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于何種狀態(tài)。為什么對該系統(tǒng)進行測量，就能使其一下子縮減為單一態(tài)？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(tǒng)的認識。為什么兩個系統(tǒng)之間可以發(fā)生超時空的關(guān)聯(lián)？這是因為這兩個系統(tǒng)之間存在著共同點，我們從一個系統(tǒng)獲得的信息可以立刻讓我們了解另一個系統(tǒng)。量子世界里為什么會有偶然的存在？這是因為我們?nèi)狈Ρ匾男畔ⅲ瑹o法對一些問題作出回答，所以不得不將其劃歸偶然的范疇。為什么能量不是連續(xù)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制的答案：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(chǔ)概念就是信息，那么我們就能夠很自然的理解量子現(xiàn)象。”這樣一來，量子現(xiàn)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(fā)展。在那些聚集在康斯坦茨大學的物理學家們看來，現(xiàn)在已經(jīng)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(xiàn)在的目的，不再是對量子理論加以詮釋，而是要重新創(chuàng)立量子理論；不再是被動的接受20世紀初物理學界以經(jīng)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(guān)并受到這些條件限制而得出的結(jié)果。這個領(lǐng)域是一片極其肥沃的土壤！杰弗里◎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么樣的理論是不描述現(xiàn)實的本來面貌而是描述我們對現(xiàn)實信息的獲取的。結(jié)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(guān)注。他們的出發(fā)點各不相同：有的認為，信息是主觀的，取決于提問的人；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(fā)，很容易導出量子理論。這恰恰說明，量子力學并不是一種描述波、粒子或場的運動屬性的現(xiàn)實理論，而是一種描述信息屬性的理論。

幕后的世界

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(qū)分開來。我們必須將資料中屬于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?！巴ㄟ^蒸餾凈化而保留下來的部分——相對于整套理論來說，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?！彼a充到。同時他強調(diào)，現(xiàn)在要知道這種“蒸餾凈化了的真實”到底是什么樣的，為時尚早。

杰弗里◎巴伯的看法則恰恰相反：“關(guān)鍵問題并不在于思考信息指涉的內(nèi)容是什么。比如，你想把一條消息從你的電腦發(fā)到我的電腦中來，那么這條消息包含什么內(nèi)容并不重要：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么。描述信息的交換，在我看來，這才是基礎(chǔ)物理學全新而唯一的任務?！?/p>

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(xù)關(guān)注現(xiàn)實——那隱藏在屏幕背后的現(xiàn)實。因為既然我們必須通過屏幕去了解現(xiàn)實世界，那么奢談幕后的現(xiàn)實又有何意義？“有關(guān)真實的存在的問題是物理學家們的一種信仰。然而科學并不取決于信仰，”他語氣堅定的說，“物理學的任務就在于對事務進行描述，而不在于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?！?/p>

盡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余位宣布要推翻傳統(tǒng)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(shù)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(jié)構(gòu)，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(shù)學假設(shè)仍然缺乏確定性。”巴黎綜合技術(shù)學院認識論研究中心的米歇爾◎讓波爾則為“這曾經(jīng)在20世紀70年代主宰物理學的現(xiàn)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(fā)，才能實現(xiàn)認知?！?/p>

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，為什么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(gòu)時間、空間乃至物質(zhì)的概念，將是這一全新的物理學艱巨的任務。