羅維利的物理學與哲學 | 專訪_風聞

中國科學院哲學研究所（CASIP）和復旦大學智能科學與智能哲學研究中心（PSI）於2021年9月30日和10月13日聯合舉辦哲學與科學系列講座，邀請國際知名物理學家羅維利（Carlo Rovelli，本人自譯為“羅萬里”）開展兩場講座，分別為《時間、時間指向、記憶和能動性》和《在量子引力中，空間和時間怎麼了？》（返樸B站上有獨家直播視頻）。本文是對羅維利的後續訪談，旨在講座之外讓羅維利分享更多他的哲學觀點，且為讀者和羅維利提供另一個交流平台。

翻譯 | 蘇無忌、翟宸宇

校訂 | 顏春玲

編輯 | 朱琳琳

審核 | 吳東穎來源 | 中國科學院哲學研究所

訪談人介紹

Carlo Rovelli為艾克斯-馬賽大學理論物理中心（CPT）量子引力研究組的創始人。現任艾克斯-馬賽大學物理系教授、西安大略大學哲學系兼職教授和圓周理論物理研究院特聘首席教授。曾獲得聖馬丁大學最高榮譽學位，北京師範大學名譽教授和法蘭西大學研究院資深院士等職位。他也是不少重要自然哲學著作的作者，包括《時間的秩序》與《現實不似你所見》。

一般性問題

問：對你而言哲學意味着什麼？

答：由於兩個不同的原因，它對我而言意義重大。第一個原因是我認為哲學本身十分有趣。即使它不是我的專業領域，我也依然對它保有好奇。第二個原因是過往所有最出色的物理學家都深受他們閲讀的哲學文獻的影響和啓迪，因此我認為一個好的並且對基礎科學問題感興趣的科學家能從哲學家已完成的和進行中的工作裏收穫不少。

問：你對哲學的研究如何影響你對物理的研究，反之的情況如何？

答：在很多方面都有影響。首先，直接影響了我研究的主題。例如，當前我在研究量子物理如何影響時間和空間的概念。要理解它，我們需要修正這些概念。許多哲學家，例如亞里士多德、康德、休謨、普特南……都討論過時間和空間的概念，並且提供了思考這些概念的多種可能的方式。另一個例子是我試圖理解量子力學詮釋的過程。我發現龍樹菩薩的“空性”在這方面很有用。還有一個例子是試圖理解心靈和知識本質的過程。我在莊子中找到了與之非常相關的想法。

更一般地來説，我認為哲學家們在澄清科學方法論上作出了非常重要的貢獻。一個好的科學家必須知道他從事工作的方法論，並且對科學是什麼的觀念不能太過於天真幼稚。

問：你當前的工作內容是什麼？

主要是兩個主題：理解在黑洞中心和黑洞蒸發結束時發生了什麼，和理解複雜不可反演現象的統計屬性，例如過去的痕跡和能動性。第一個主題對理解量子引力很重要。第二個吸引我是因為我認為它是理解時序性中產生混淆的通常來源。

問：在你的物理學工作中有除“時間”以外值得哲學探討的概念嗎？

答：有的。在我看來，量子力學的詮釋問題是與哲學相關的。原因在於我認為我們當前對量子現象的困惑是由於我們使用了錯誤的“實在”（reality）的概念。我們認為“現實”是超越表象的終極的持續的實體（ultimate persisting substance）。為了能理解量子物理，我認為我們需要用弱化的“現實”的概念。例如，即使不假定我坐着的那張椅子是完全的終極的現實，我們依然可以區分開我坐着的椅子和鏡中的椅子。

問：在你的職業生活和業餘生活中你最驕傲的是什麼？

答：在我的職業生活中，我驕傲的工作是構建圈量子引力的理論和預測時間和空間在短尺度上是離散的。在我的業餘生活中，我為我努力成為一個正直的、關心人類的人而驕傲。

問：許多人認為哲學家應該與科學家多交流。身為一個哲學家兼科學家，你認為哲學家和科學家應該如何交流？

答：我認為如果想取得有用和有趣的進展，他們就應當這麼做，對雙方來説都是如此。我認為，沒有哲學的物理學會變得僵化，它會在數學中迷失自我——而這正是目前正在發生的事情。我同時認為，無視當前科學的哲學會變得越來越無趣，並與當代文化脱節。我在歐洲的一些哲學流派中發現了這一情況。文化是一種對話。我們需要從他人那裏學習。

問：你最喜歡的哲學家是誰？

答：答案每年都在變……現在是莊子。

問：你最喜歡的科學家是誰？

答：是那個首次理解下面這件事的人：天空不僅在我們頭頂上，它還延展到把我們包圍其中，也包括我們的腳下；因此，地球就像一塊漂浮在天空中的巨石。值得注意的是，在所有的世界文明和所有的文化中，唯獨他一個人理解這一點，而他的想法慢慢説服了地球上所有人。他的名字叫阿那克西曼德，生活在公元前6世紀土耳其的海岸。我寫了一本關於他的小書（The First Scientist: Anaximander and His Legacy, 2011）因為我認為他是一個思想的巨人，但沒有得到應有的普遍認可。

問：你似乎對中國文化很感興趣。中國文化或哲學在哪些方面吸引你？它們是否對你有啓發？

答：是的，我很感興趣。我最近讀完了幾本總結中國古典哲學的書，還試着讀了一些經典作品。《紅樓夢》是我最喜歡的小説之一。除此以外，我認為我察覺到在西方和中國之間不斷增長的政治敵意，我認為這種敵意是愚蠢和危險的。

“時間，時間指向，

記憶和能動性”

問：你能更進一步解釋靜態整塊宇宙（static “block universe”）和有局域時序演化（“local temporal evolution”）的宇宙之間的區別嗎？他們之間在物理和本體論上的區別有哪些？

答：我認為靜態的整塊宇宙的思想（或者説隱喻）是錯誤的和有誤導性的。靜態是指當時間流過仍保持不變。整塊宇宙相對於哪個時間是靜態的呢？“整塊宇宙”的思想來自於由廣義相對論所描述的四維時空產生的思考。但是這時空描述的是發生着的、變化着的而非靜態的。我可以將我的生活想象成一個靜態整體，但這隻有當我忘記我的生活是一系列的過程和事件時是這樣。物理描述變化和過程，而非“靜態”。

這種混淆的產生是由於物理也顯示了當我們思考“所有當下發生的事件”時，我們實際是在用近似的概念，且這種近似僅在信號傳播速度是無限時才成立。如果它是無限快的，我們立刻就能知道“所有當下發生的事件”。但我們已經知道現實的時序結構比這更微妙。宇宙中並沒有全局的“現在”（global “present”）。我們能有意義地説“此時和此地”，但我們不能超出上述近似有意義地説“當下的所有事件”。詢問遙遠的星系“現在”正在發生什麼沒有意義。這點狹義相對論已經澄清，當今科學對此不再有爭議。

這種混淆的產生是因為人們難以思考兩種可能性外的情況：要麼所有都是靜止，要麼有一個總括的現在。但是顯然有其他選項：物理描述過程，事件和變化，且這些都不由總括的過去、現在和將來來規劃。這種時序結構更為微妙：它是狹義相對論所描述的時序結構。

問：我們的因果概念與時間緊密相關。原因在前，結果在後。因果性和熱力學第二定律有什麼聯繫？

答：我認為起因（發生在前的事件）和結果（發生在後的事件）的區別是一種熱力學第二定律的結果和過去的熵總是更低的事實。但是我也認為熱力學的時間之矢（arrow of time）如何導致我們所闡釋的因果指向（arrow of causation）的確切細節仍然是一個未被充分探究的問題。

問：時間旅行和時間循環是科幻作品裏的常見概念。它們在一些物理框架下是否可能？這種可能性是否合理？

答：通向未來的時間旅行很容易。這就是我們每天的生活。通向過去的時間旅行是可能的，但是可能性極小。一位當代著名的哲學家大衞·劉易斯（David Lewis）有一篇文章闡明瞭這個問題。要解釋它，我們需要理解去往另一個時間點的“旅行”是什麼意思。最簡單的意思是你發現自己在某一年，帶着對之後幾年發生事件的記憶。這可能嗎？當然，這沒有被任何物理定律所禁止。但是這種可能性很小，因為熱力學第二定律的結果是隻有對過去的記憶而沒有未來的。

這種可能性並沒有不合理之處。關於時間旅行的不合理的論點（例如你殺死自己的祖母）只是不同層面上混淆的概念，就像自由意志和物理。我們的行動影響未來（而非過去）是由於熱力學而非其他原因。

問：“時序的層級”（layers of temporality）是現實的本體論結構還是綜合不同時間概念的認知工具？

答：我不認為這兩種可能之間有顯著差別。形而上的結構除了是我們用以理解現實的主要綜合工具還能是什麼呢？在這類問題中，我發現龍樹菩薩和維特根斯坦這樣的思想家的貢獻很有用。有時深入的問題預設了我們對尋找什麼感興趣，而這種預設並沒用而且有誤導性。我們對時間有基於經驗的直覺理解。我們更深入地研究自然並發現我們直覺的理解只在一些近似的和部分的領域中才是好的。我們一層一層地這樣做，且學習到更多。我不認為這是關於形而上學結構。這像是拆卸一輛自行車並理解它怎麼工作。

問：如果能動性只是一種粗略的描述，這是不是意味着我們做決定的能力是一種幻覺？

答：當然不是。我的冰淇淋是由原子構成的並不使冰淇淋變成了幻覺。冰淇淋依然是真實的，甜的，好的。只是我對它的理解更加深了一點。我們做決定的能力是真實的並且就是如其所示的那樣。證明如下，我可以區別我能做決定的情況（例如去散步）和我不能的情況（例如我在監獄）。當我們做決定，我們就是在做決定，而且就是我們在做決定。但我們也可以問當我們做決定時物理上我們發生了什麼，實際上發生的只是我們大腦中的物理過程，這些過程通常是由物理定律支配的。這不會損壞我們做決定的能力，反而給了它保險。它損壞的是我們關於“決定”的幼稚觀點，就是説某些超脱自然的“靈魂”存在於外在並且從外在引導自然的行為。但是，自然之外沒有其他存在。順便説一句，這把我們帶回到莊子：“既已知吾知之而問我，我知之濠上也。”我們，我們的知識，我們的決定，是內在於自然的。

“在量子引力中，

空間和時間怎麼了”

問：是否存在圈量子引力的一個有效模型，其中某些時空算符與物質粒子在“通常”的時空上相互作用？如果存在，時空是如何隨着能標從普朗克能標下降而湧現出來的？

答：是的，當我們在大距離上考慮問題，“通常”時空的描述便湧現出來；就像一條絲巾表面上的連續性從其緊密編織的、但是離散的織物中湧現一樣。但湧現的是愛因斯坦理論的廣義相對論時空，它沒有預先選定的空間和時間座標參數。廣義相對論的情形中，空間和時間座標X和T的選取，就如同我們可以對絲巾上的某些點作任意的標記。

問：圈量子引力和它的主要對手——弦論目前都還沒有經驗證據。是否有理論上的理由來考慮我們應當支持前者而非後者呢？

答：二者都沒有直接的經驗證據，但我們的確有理由偏好前者而非後者。理由是弦論已經給出了很多試探性的預測，而這些預測結果都是錯誤的。例如，它認為宇宙學常數為負，但測量表明宇宙學常數為正。它認為超對稱粒子應該在日內瓦的大型強子對撞機（LHC）實驗中出現，但這些粒子並沒有出現。對大多數弦論家來説這是令人失望的。但這些失望並沒有排除弦論，因為人們總是可以重新調整和拯救一個理論，但它們確實降低了人們對弦論的信心。

所以，直到我們得到正面的證據為止，這個問題都是開放的。但就目前而言，已有的部分證據是支持圈量子引力的，該理論似乎與我們測量的一切都自然地融貫。

問：我們是否能説“空間”和“時間”是被歸於不同［空間和時間的］事物的標籤，例如“事物的相對局域化”和（在任何物理理論中的）“生成”，“圈量子引力中的引力場”，“尺子和時鐘上的測量值”等等，從而不存在單一的空間或時間，而是有不同的空間和時間的事物？如果是這樣，我們能否不再談論空間和時間，而直接談論這些空間和時間的事物？

答：是的，我認為這就是最好的談論空間與時間的方法。我同樣認為這種空間和時間的普適概念不應與牛頓理論、狹義與廣義相對論中的“空間”“時間”或“時空”概念混同，它們是別的東西：是一種物理場——引力場。

問：“將時空最後剩下的物理客觀性都抽離了的廣義協變性的要求其實很自然，這可以從如下反思中看出……”（Einstein, 1916）你如何理解廣義協變性“將時空最後剩下的物理客觀性都抽離了”？

答：愛因斯坦是在説，自身作為實體存在且獨立於所有的物理場（包括引力場）的“空間”和“時間”在物理學當中沒有任何作用。它們對於理解實在來説不是有用的概念。我認為他説得完全正確。

問：“不存在預先選定的時間和空間變量”是所有遵循廣義協變原理要求的理論的共同結果，而非圈量子引力獨有的嗎？從而，廣義相對論描述的世界也是一個沒有時間的世界嗎？

答：是的，當然如此。

本文經授權轉載自微信公眾號“中國科學院哲學研究所”。