罗维利的物理学与哲学 | 专访_风闻

中国科学院哲学研究所（CASIP）和复旦大学智能科学与智能哲学研究中心（PSI）于2021年9月30日和10月13日联合举办哲学与科学系列讲座，邀请国际知名物理学家罗维利（Carlo Rovelli，本人自译为“罗万里”）开展两场讲座，分别为《时间、时间指向、记忆和能动性》和《在量子引力中，空间和时间怎么了？》（返朴B站上有独家直播视频）。本文是对罗维利的后续访谈，旨在讲座之外让罗维利分享更多他的哲学观点，且为读者和罗维利提供另一个交流平台。

翻译 | 苏无忌、翟宸宇

校订 | 颜春玲

编辑 | 朱琳琳

审核 | 吴东颖来源 | 中国科学院哲学研究所

访谈人介绍

Carlo Rovelli为艾克斯-马赛大学理论物理中心（CPT）量子引力研究组的创始人。现任艾克斯-马赛大学物理系教授、西安大略大学哲学系兼职教授和圆周理论物理研究院特聘首席教授。曾获得圣马丁大学最高荣誉学位，北京师范大学名誉教授和法兰西大学研究院资深院士等职位。他也是不少重要自然哲学著作的作者，包括《时间的秩序》与《现实不似你所见》。

一般性问题

问：对你而言哲学意味着什么？

答：由于两个不同的原因，它对我而言意义重大。第一个原因是我认为哲学本身十分有趣。即使它不是我的专业领域，我也依然对它保有好奇。第二个原因是过往所有最出色的物理学家都深受他们阅读的哲学文献的影响和启迪，因此我认为一个好的并且对基础科学问题感兴趣的科学家能从哲学家已完成的和进行中的工作里收获不少。

问：你对哲学的研究如何影响你对物理的研究，反之的情况如何？

答：在很多方面都有影响。首先，直接影响了我研究的主题。例如，当前我在研究量子物理如何影响时间和空间的概念。要理解它，我们需要修正这些概念。许多哲学家，例如亚里士多德、康德、休谟、普特南……都讨论过时间和空间的概念，并且提供了思考这些概念的多种可能的方式。另一个例子是我试图理解量子力学诠释的过程。我发现龙树菩萨的“空性”在这方面很有用。还有一个例子是试图理解心灵和知识本质的过程。我在庄子中找到了与之非常相关的想法。

更一般地来说，我认为哲学家们在澄清科学方法论上作出了非常重要的贡献。一个好的科学家必须知道他从事工作的方法论，并且对科学是什么的观念不能太过于天真幼稚。

问：你当前的工作内容是什么？

主要是两个主题：理解在黑洞中心和黑洞蒸发结束时发生了什么，和理解复杂不可反演现象的统计属性，例如过去的痕迹和能动性。第一个主题对理解量子引力很重要。第二个吸引我是因为我认为它是理解时序性中产生混淆的通常来源。

问：在你的物理学工作中有除“时间”以外值得哲学探讨的概念吗？

答：有的。在我看来，量子力学的诠释问题是与哲学相关的。原因在于我认为我们当前对量子现象的困惑是由于我们使用了错误的“实在”（reality）的概念。我们认为“现实”是超越表象的终极的持续的实体（ultimate persisting substance）。为了能理解量子物理，我认为我们需要用弱化的“现实”的概念。例如，即使不假定我坐着的那张椅子是完全的终极的现实，我们依然可以区分开我坐着的椅子和镜中的椅子。

问：在你的职业生活和业余生活中你最骄傲的是什么？

答：在我的职业生活中，我骄傲的工作是构建圈量子引力的理论和预测时间和空间在短尺度上是离散的。在我的业余生活中，我为我努力成为一个正直的、关心人类的人而骄傲。

问：许多人认为哲学家应该与科学家多交流。身为一个哲学家兼科学家，你认为哲学家和科学家应该如何交流？

答：我认为如果想取得有用和有趣的进展，他们就应当这么做，对双方来说都是如此。我认为，没有哲学的物理学会变得僵化，它会在数学中迷失自我——而这正是目前正在发生的事情。我同时认为，无视当前科学的哲学会变得越来越无趣，并与当代文化脱节。我在欧洲的一些哲学流派中发现了这一情况。文化是一种对话。我们需要从他人那里学习。

问：你最喜欢的哲学家是谁？

答：答案每年都在变……现在是庄子。

问：你最喜欢的科学家是谁？

答：是那个首次理解下面这件事的人：天空不仅在我们头顶上，它还延展到把我们包围其中，也包括我们的脚下；因此，地球就像一块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，唯独他一个人理解这一点，而他的想法慢慢说服了地球上所有人。他的名字叫阿那克西曼德，生活在公元前6世纪土耳其的海岸。我写了一本关于他的小书（The First Scientist: Anaximander and His Legacy, 2011）因为我认为他是一个思想的巨人，但没有得到应有的普遍认可。

问：你似乎对中国文化很感兴趣。中国文化或哲学在哪些方面吸引你？它们是否对你有启发？

答：是的，我很感兴趣。我最近读完了几本总结中国古典哲学的书，还试着读了一些经典作品。《红楼梦》是我最喜欢的小说之一。除此以外，我认为我察觉到在西方和中国之间不断增长的政治敌意，我认为这种敌意是愚蠢和危险的。

“时间，时间指向，

记忆和能动性”

问：你能更进一步解释静态整块宇宙（static “block universe”）和有局域时序演化（“local temporal evolution”）的宇宙之间的区别吗？他们之间在物理和本体论上的区别有哪些？

答：我认为静态的整块宇宙的思想（或者说隐喻）是错误的和有误导性的。静态是指当时间流过仍保持不变。整块宇宙相对于哪个时间是静态的呢？“整块宇宙”的思想来自于由广义相对论所描述的四维时空产生的思考。但是这时空描述的是发生着的、变化着的而非静态的。我可以将我的生活想象成一个静态整体，但这只有当我忘记我的生活是一系列的过程和事件时是这样。物理描述变化和过程，而非“静态”。

这种混淆的产生是由于物理也显示了当我们思考“所有当下发生的事件”时，我们实际是在用近似的概念，且这种近似仅在信号传播速度是无限时才成立。如果它是无限快的，我们立刻就能知道“所有当下发生的事件”。但我们已经知道现实的时序结构比这更微妙。宇宙中并没有全局的“现在”（global “present”）。我们能有意义地说“此时和此地”，但我们不能超出上述近似有意义地说“当下的所有事件”。询问遥远的星系“现在”正在发生什么没有意义。这点狭义相对论已经澄清，当今科学对此不再有争议。

这种混淆的产生是因为人们难以思考两种可能性外的情况：要么所有都是静止，要么有一个总括的现在。但是显然有其他选项：物理描述过程，事件和变化，且这些都不由总括的过去、现在和将来来规划。这种时序结构更为微妙：它是狭义相对论所描述的时序结构。

问：我们的因果概念与时间紧密相关。原因在前，结果在后。因果性和热力学第二定律有什么联系？

答：我认为起因（发生在前的事件）和结果（发生在后的事件）的区别是一种热力学第二定律的结果和过去的熵总是更低的事实。但是我也认为热力学的时间之矢（arrow of time）如何导致我们所阐释的因果指向（arrow of causation）的确切细节仍然是一个未被充分探究的问题。

问：时间旅行和时间循环是科幻作品里的常见概念。它们在一些物理框架下是否可能？这种可能性是否合理？

答：通向未来的时间旅行很容易。这就是我们每天的生活。通向过去的时间旅行是可能的，但是可能性极小。一位当代著名的哲学家大卫·刘易斯（David Lewis）有一篇文章阐明了这个问题。要解释它，我们需要理解去往另一个时间点的“旅行”是什么意思。最简单的意思是你发现自己在某一年，带着对之后几年发生事件的记忆。这可能吗？当然，这没有被任何物理定律所禁止。但是这种可能性很小，因为热力学第二定律的结果是只有对过去的记忆而没有未来的。

这种可能性并没有不合理之处。关于时间旅行的不合理的论点（例如你杀死自己的祖母）只是不同层面上混淆的概念，就像自由意志和物理。我们的行动影响未来（而非过去）是由于热力学而非其他原因。

问：“时序的层级”（layers of temporality）是现实的本体论结构还是综合不同时间概念的认知工具？

答：我不认为这两种可能之间有显著差别。形而上的结构除了是我们用以理解现实的主要综合工具还能是什么呢？在这类问题中，我发现龙树菩萨和维特根斯坦这样的思想家的贡献很有用。有时深入的问题预设了我们对寻找什么感兴趣，而这种预设并没用而且有误导性。我们对时间有基于经验的直觉理解。我们更深入地研究自然并发现我们直觉的理解只在一些近似的和部分的领域中才是好的。我们一层一层地这样做，且学习到更多。我不认为这是关于形而上学结构。这像是拆卸一辆自行车并理解它怎么工作。

问：如果能动性只是一种粗略的描述，这是不是意味着我们做决定的能力是一种幻觉？

答：当然不是。我的冰淇淋是由原子构成的并不使冰淇淋变成了幻觉。冰淇淋依然是真实的，甜的，好的。只是我对它的理解更加深了一点。我们做决定的能力是真实的并且就是如其所示的那样。证明如下，我可以区别我能做决定的情况（例如去散步）和我不能的情况（例如我在监狱）。当我们做决定，我们就是在做决定，而且就是我们在做决定。但我们也可以问当我们做决定时物理上我们发生了什么，实际上发生的只是我们大脑中的物理过程，这些过程通常是由物理定律支配的。这不会损坏我们做决定的能力，反而给了它保险。它损坏的是我们关于“决定”的幼稚观点，就是说某些超脱自然的“灵魂”存在于外在并且从外在引导自然的行为。但是，自然之外没有其他存在。顺便说一句，这把我们带回到庄子：“既已知吾知之而问我，我知之濠上也。”我们，我们的知识，我们的决定，是内在于自然的。

“在量子引力中，

空间和时间怎么了”

问：是否存在圈量子引力的一个有效模型，其中某些时空算符与物质粒子在“通常”的时空上相互作用？如果存在，时空是如何随着能标从普朗克能标下降而涌现出来的？

答：是的，当我们在大距离上考虑问题，“通常”时空的描述便涌现出来；就像一条丝巾表面上的连续性从其紧密编织的、但是离散的织物中涌现一样。但涌现的是爱因斯坦理论的广义相对论时空，它没有预先选定的空间和时间坐标参数。广义相对论的情形中，空间和时间坐标X和T的选取，就如同我们可以对丝巾上的某些点作任意的标记。

问：圈量子引力和它的主要对手——弦论目前都还没有经验证据。是否有理论上的理由来考虑我们应当支持前者而非后者呢？

答：二者都没有直接的经验证据，但我们的确有理由偏好前者而非后者。理由是弦论已经给出了很多试探性的预测，而这些预测结果都是错误的。例如，它认为宇宙学常数为负，但测量表明宇宙学常数为正。它认为超对称粒子应该在日内瓦的大型强子对撞机（LHC）实验中出现，但这些粒子并没有出现。对大多数弦论家来说这是令人失望的。但这些失望并没有排除弦论，因为人们总是可以重新调整和拯救一个理论，但它们确实降低了人们对弦论的信心。

所以，直到我们得到正面的证据为止，这个问题都是开放的。但就目前而言，已有的部分证据是支持圈量子引力的，该理论似乎与我们测量的一切都自然地融贯。

问：我们是否能说“空间”和“时间”是被归于不同［空间和时间的］事物的标签，例如“事物的相对局域化”和（在任何物理理论中的）“生成”，“圈量子引力中的引力场”，“尺子和时钟上的测量值”等等，从而不存在单一的空间或时间，而是有不同的空间和时间的事物？如果是这样，我们能否不再谈论空间和时间，而直接谈论这些空间和时间的事物？

答：是的，我认为这就是最好的谈论空间与时间的方法。我同样认为这种空间和时间的普适概念不应与牛顿理论、狭义与广义相对论中的“空间”“时间”或“时空”概念混同，它们是别的东西：是一种物理场——引力场。

问：“将时空最后剩下的物理客观性都抽离了的广义协变性的要求其实很自然，这可以从如下反思中看出……”（Einstein, 1916）你如何理解广义协变性“将时空最后剩下的物理客观性都抽离了”？

答：爱因斯坦是在说，自身作为实体存在且独立于所有的物理场（包括引力场）的“空间”和“时间”在物理学当中没有任何作用。它们对于理解实在来说不是有用的概念。我认为他说得完全正确。

问：“不存在预先选定的时间和空间变量”是所有遵循广义协变原理要求的理论的共同结果，而非圈量子引力独有的吗？从而，广义相对论描述的世界也是一个没有时间的世界吗？

答：是的，当然如此。

本文经授权转载自微信公众号“中国科学院哲学研究所”。