第二节：科学解释的极限
物理学和数学能完整描述真实吗
2011年1月29日在曼哈顿菲罗克忒斯多学科研究中心举行的一场题为“真实的性质”的辩论，彭罗斯的质疑给这场论辩提供了主题——物理学和数学能完整描述真实吗？科学家、艺术家和学者们坐在一起探讨主观感知的世界，旨在为科学和人文两个截然不同的世界架起一座沟通的桥梁。
英国物理学家罗杰·彭罗斯认为：什么是真实？罗杰·彭罗斯在他的《真实之路》一书的结论章中提出这样的质疑：“我认为至今尚未找到一条真正的‘真实之路’。尽管最近的几个世纪，人类取得了非凡的成就。然而某些根本性的新见解是必要的……一些人认为，这条路本身可能就是个海市蜃楼，具有真正客观性质的、不依赖于人们怎样去观察它的‘物理真实’，这一概念本身就是一场白日梦。”
根据量子力学基本方程，像电子这样的微观粒子不会同时具有精确的动量和精确的位置的，这一不确定性原理限制了人们对微观事物的认识极限，因为存在观测者对观测目标的扰动，主体和客体世界必须被看成是一个不可分割的整体。没有一个独立存在于客观世界的事物，任何事物都只有结合特定的观测手段，才谈得上具体意义。
理论物理学家马克·奥尔福德指出，量子力学早在二十世纪就产生了，也可能有一天被丢掉，正像十九世纪末提出的以太概念那样。“如果你太过于依赖当前的科学范式，再过一百年，它可能被取代了。你可以用‘量子力学’来启发思路，可以在多个途径使用它。但我不认为你真的想把它当做基础性的根本原理。”
真实是什么？在数学框架中，真实可能永远得不到一个完整的最终描述。自然世界中，不依赖于主观观测的客观真实是否存在？在当前的物理学和数学范式中探索心理过程与意识，能否完整地诠释真实？迄今尚未发现的未来的物理或数学是否有这个能力？
当人们把目光转向认知的主体时，却发现量子力学这一解释客观世界的理论与主观意识运行如此贴近。量子意识理论认为，经典力学无法完整解释意识，意识是一种量子力学现象，如量子纠缠和叠加作用。大脑中存在海量的处于量子纠缠态的电子，意识正是从这些电子的波函数的周期性坍塌中产生。这一假说在解释大脑功能方面占有重要地位，形成了解释意识现象的基础认识。
目前有几种不同的量子意识理论。代表人物有大卫·玻姆、古斯塔夫·波洛伊德、大卫·查尔默斯、罗杰·彭罗斯与斯图亚特·哈梅罗夫等人。
上世纪50年代，大卫·玻姆出版了他的第一本书《量子理论》，成为该领域的一部经典教科书，他成功构建了一个隐函数体系。粒子拥有确定的位置和动量，周围弥漫着直到宇宙尽头的“量子势”以维护爱因斯坦的“上帝不掷骰子”观点。观测仪器会和量子势发生作用从而使粒子改变它的行为模式。
玻姆认为，量子理论和相对论之间的矛盾，暗示了在自然宇宙中存在一种更基本的层面。无论是量子理论还是相对论，都指向这一更深层的理论。而这种更基本的层面，代表了一种不可分割的整体和一种隐含的秩序，在此之上才产生了我们对这个经验宇宙的解释秩序。
玻姆的隐含秩序不仅适用于物质也适用于意识，它能解释物质和意识二者之间的关系。隐含秩序代表更基本的真实，精神和物质被看做是这一更基本真实在我们的解释秩序中的一种投射。
玻姆用听音乐的经验来讨论意识的性质。他认为，对运动和变化的感受构成了人们的音乐经验。刚刚过去的和当下的感受在大脑中同时呈现，刚过去的成为对当下的解释，这是一种转化而不是记忆。玻姆认为，这正是意识从在隐含秩序中的浮现。
玻姆把对运动、变化、流动，以及相关类似的经验，如听音乐作为一种隐含秩序的体现。他称支持这一观点的证据来自简·皮亚盖特对婴儿的研究。这些研究显示，儿童必须学习时间和空间，因为这是解释秩序的部分，而他也有一个“硬件”来理解运动，这是隐含秩序的部分。他认为语法形成了大脑中的“硬件”。但玻姆从未提出任何具体的大脑机制，将他的隐含秩序和意识联系起来。
数学也好，物理学也好，都是对于宇宙世界的一种探索工具，使人们可以从不同角度认识万物，正如量子力学可以用其几种数学工具模型表述一样，物理学不同的派别也纷纷提出了不同的模型，比如弦理论、宇宙大爆炸、多重宇宙等来表述不同的宇宙。但是工具有其局限性，比如对于复杂的化学反应、生命体，很多时候仅凭数学是不够的，由于化学反应的复杂性，影响环境多，其过程不能用传统的微观物理与数学工具描述。而生命意识、量子、宏观宇宙还存在很多未解之谜，仅凭现有的数学与物理模型认识这个世界是远远不够的。
高能物理实验能检验宇宙的创生吗？
欧洲大型对撞机实验投资约百亿欧元，集中了全球几十个国家三千个科学家参与，试图通过加速高能粒子、通过高能量对撞回溯宇宙诞生，寻找宇宙起源的秘密。如果宇宙不是由大爆炸而是聚合而来，那么实验就弄反了方向，高能对撞机出来的结果——实验室出来的一些粒子，也许根本不是宇宙的基本粒子，而是通过实验，创造、发现了这些粒子。我们恰恰错误地引导了实验的方向。
科学是有其解释极限的，格林在宇宙的琴弦里提出科学的极限，其中说道：也许理解力真的有它的尽头，当我们达到最深层的科学认识后，宇宙依然有一些问题不能解决。遇到科学解释的极限，那就不是技术的障碍或趋势，而是人类理解进步的边缘。那是奇特的事情，过去的经历对今天的我们也无能为力了。
衡量一个物理理论有多深，是看它在多大程度上向以前那些似乎不可改变的时间观提出了严峻的挑战。格林写到布朗诺夫斯基的话“每个时代都有一个转折点，都有一种新的认识与评判时间秩序的方法”我们这一代人也在惊讶我们自己的新宇宙观，我们认识时间秩序的新方法——实际上也在实现我们自己的价值，我们搭成人类进步的阶梯，通向遥远的星辰。