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光的故事:薛定諤方程上天了?。ㄐ驴茖W(xué)革命降臨東方)

 黑馬_御風(fēng) 2018-03-14


一個(gè)巨大的量子現(xiàn)象——薛定諤方程上天了!昨天看到一篇文章,覺得很開心,自己在《當(dāng)量子理論遇上陽明心學(xué)》一書中的預(yù)測(cè)得到了證實(shí)。來自加州理工學(xué)院的助理教授 KonstantinBatygin有了一個(gè)令人驚喜的發(fā)現(xiàn):量子力學(xué)的基礎(chǔ)方程——薛定諤方程——在描述特定天體結(jié)構(gòu)的長期演化時(shí)出奇的有用。這是在我們預(yù)料之中的事情。


因?yàn)榱_教明教授在共振氫原子模型中,根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)推導(dǎo)出了薛定諤方程。也就是說,只要是圓周運(yùn)動(dòng),離得又比較遠(yuǎn),在概率空間或者頻域空間,就可以用薛定諤方程描述。不僅是微觀、宏觀還是宇觀世界。在時(shí)域空間就不能用薛定諤方程了。所以我們可以用量子理論的方法來研究天文學(xué),這是一個(gè)重大的研究方向,許多原創(chuàng)的創(chuàng)造性工作大家可以去做。我感興趣的只是物理學(xué)的哲學(xué)問題,在我的書中提出了許多的方向,如果量子理論的專家足夠謙虛,可以和我一起探討,找一個(gè)方向進(jìn)行研究,估計(jì)會(huì)獲得很好的成果。


同樣道理,相對(duì)論可以用在微觀領(lǐng)域,電子球模型的半徑也會(huì)有尺縮效應(yīng)。所以電子表面線速度不會(huì)超過光速。



解密波動(dòng)方程


1.波爾行星模型

盧瑟福曾經(jīng)提出過原子的行星模型,波爾進(jìn)行了改進(jìn)。原子半徑/原子核半徑=太陽系半徑/太陽半徑。太陽系和原子系統(tǒng)是多么地相似,宇宙如此美妙。電子能級(jí)發(fā)生變化,軌道變小,會(huì)發(fā)射出光波;而行星能級(jí)發(fā)生變化,軌道也會(huì)變小,同樣也會(huì)發(fā)射出引力波。然而一直以來受量子理論的禁錮,卻被所謂的非經(jīng)典,所謂的不確定,所謂的隨機(jī)攪得很復(fù)雜,沒有一點(diǎn)美感。

不同的化學(xué)元素只是所帶的電子數(shù)目不同罷了。電子好像行星圍繞著原子核,而電子也可能被更小的粒子圍繞;就像地球圍繞著太陽,月亮圍繞著地球轉(zhuǎn)。行星圍繞著橢圓軌道轉(zhuǎn)動(dòng),電子也是如此的。

在我們的教科書中依然按照西方的主流觀點(diǎn)評(píng)價(jià)這個(gè)模型:它的不足之處在于保留了經(jīng)典粒子的觀念,仍然把電子的運(yùn)動(dòng)看成經(jīng)典力學(xué)描述下的軌道運(yùn)動(dòng)。

然而這么評(píng)價(jià)波爾行星模型對(duì)嗎?我們似乎對(duì)于電子云圖著迷了,把電子云圖當(dāng)成了電子運(yùn)動(dòng)的實(shí)相本身。電子云圖描述了現(xiàn)象實(shí)體,并非描述自在實(shí)體。薛定諤方程的解,可以描繪成電子云圖。電子云圖實(shí)際上是一個(gè)概率圖,并非電子真實(shí)的運(yùn)動(dòng)圖景。概率圖是可以用點(diǎn)來描述的,這也是為什么量子理論中,大多都是用質(zhì)點(diǎn)來描述的原因,并沒有用電子真實(shí)的大小來描述。電子云圖是概率圖,并非實(shí)際的電子運(yùn)動(dòng)的自在時(shí)空?qǐng)D。也可以說電子云圖是頻域空間圖,并非時(shí)域空間。這就是最大的秘密,太隱蔽了,再次欺騙了我們的大腦。這個(gè)秘密一直都在折磨著大家的神經(jīng)細(xì)胞。當(dāng)真相揭曉的時(shí)候,原來是這么簡單,難以置信。我們一直把頻域空間當(dāng)成了時(shí)域空間來研究,所以電子才那么不可捉摸,看似那么測(cè)不準(zhǔn)。佛說顛倒眾生,一點(diǎn)都不假。張果老倒騎驢,也是在提醒飽嘗倒懸之苦的世人。

電子云圖中,描述了電子的軌道。電子只能在特定的軌道中出現(xiàn),如果出現(xiàn)在軌道之外,科學(xué)家就認(rèn)為會(huì)存在宇宙災(zāi)難了。從時(shí)域空間變換成頻域空間,可以得到類似于李薩如圖形的軌道,電子僅僅出現(xiàn)在軌道內(nèi)是理所當(dāng)然的事情。在頻域空間可以進(jìn)行數(shù)學(xué)的歸一化,這也是理所當(dāng)然的,一個(gè)特定的時(shí)間,電子只能出現(xiàn)在一個(gè)地方。電子出現(xiàn)的概率總和為一。

從時(shí)域空間變成頻域空間,我們自然想到了傅里葉變換。任何周期函數(shù),都可以看作是不同振幅,不同相位正弦波的疊加。電子云圖是頻域空間圖,是薛定諤方程的解,跟傅里葉變換為一個(gè)相反的過程。我們?nèi)ビ^測(cè)原子系統(tǒng)的時(shí)候,電子在特定的平面繞原子核做橢圓運(yùn)動(dòng),投影為簡諧振動(dòng),也是正弦波。從不同角度觀測(cè),可以得到無窮多個(gè)電子運(yùn)動(dòng)的投影,而把這些影子進(jìn)行疊加,就可以得到薛定諤方程。這就實(shí)現(xiàn)了從時(shí)域空間到頻域空間的轉(zhuǎn)換。薛定諤方程本質(zhì)上是將原子系統(tǒng)從時(shí)域空間變換到了頻域空間。所謂的頻域空間就是電子出現(xiàn)的概率空間。概率空間理所當(dāng)然的可以用點(diǎn)來描述。日本的板田昌一、湯川秀樹,法國的托姆均認(rèn)為量子力學(xué)的主要困難來源于不合理的質(zhì)點(diǎn)模型。這些科學(xué)家說了,不合理的質(zhì)點(diǎn)模型是造成量子力學(xué)困難的根本原因。雖然電子如同地球一樣有自轉(zhuǎn),也類似一個(gè)小星球,但是這個(gè)是在時(shí)域空間中考慮的事情。在概率空間只能用點(diǎn)來表示。時(shí)域空間與頻域空間,也就是概率空間互為陰陽。

請(qǐng)注意,對(duì)于電子來說,簡諧振動(dòng)的疊加是概率的疊加,并非像宏觀的水波那樣互相消長。宏觀的水波是在時(shí)域空間,而電子的簡諧振動(dòng)疊加屬于概率的疊加。請(qǐng)注意,單電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,終極的秘密也是如此。并不是時(shí)域空間波動(dòng)的干涉,而是頻域空間概率的疊加。從各個(gè)方向疊加的結(jié)果,就可以得到電子云圖,可以說電子云圖是一個(gè)概率球。


2.太陽系模型

薛定諤方程是否僅僅適用于微觀宇宙呢?可以用來進(jìn)行天文學(xué)研究嗎?答案是肯定的。

有人也許會(huì)說,你這樣不是在說瞎話嗎?且聽我慢慢說來。在宇觀世界的巨人眼里,太陽系如同原子系統(tǒng)那么渺小。太陽系行星圍繞著太陽運(yùn)轉(zhuǎn),就如同電子圍繞著原核運(yùn)轉(zhuǎn)一樣。行星的橢圓運(yùn)動(dòng)的投影,創(chuàng)造了現(xiàn)象實(shí)體,在巨人那里,就可以用薛定諤方程描述太陽系。

原子宇宙中,電子的軌道為橢圓運(yùn)動(dòng)。太陽系中,行星圍繞太陽的運(yùn)行軌道為橢圓運(yùn)動(dòng)。也許有人會(huì)說,以銀河系為中心,行星的運(yùn)轉(zhuǎn)軌道為螺旋運(yùn)動(dòng)。如果以銀河系為中心建立參照系,這里隱含著一個(gè)前提條件,就是已經(jīng)在觀察了,已經(jīng)從自在時(shí)空變換成了現(xiàn)象時(shí)空了。所以我們只需要考慮太陽系的自在實(shí)體。行星圍繞太陽做橢圓運(yùn)動(dòng)。

當(dāng)巨人從太陽系外觀測(cè)地球的時(shí)候。地球如同電子那樣公轉(zhuǎn),同時(shí)自轉(zhuǎn)。觀測(cè)對(duì)應(yīng)于一個(gè)本征態(tài),創(chuàng)造了現(xiàn)象實(shí)體,創(chuàng)造了一個(gè)波動(dòng)的投影視圖。原則上,這樣的投影視圖是有無窮多個(gè)的,從不同角度來投影都是可以的。將所有的投影進(jìn)行疊加,就可以從時(shí)域空間轉(zhuǎn)換成頻域空間了。如此看來,疊加態(tài)分解為無窮多個(gè)本征態(tài)。正所謂道生一,一生二,二生三,三生萬物。傅里葉變換也有類似的作用。

我們也可以得到地球在太陽系運(yùn)轉(zhuǎn)的地球云圖。這是一個(gè)關(guān)于概率空間,也就是頻域空間的畫面。在概率空間中,地球也是測(cè)不準(zhǔn)的。知道了地球的速度,就不能知道地球的位置;知道了地球的位置,就不能知道地球的速度。

觀測(cè)太陽系的一刻,就有了一個(gè)本征態(tài),對(duì)應(yīng)于定態(tài)薛定諤方程。行星運(yùn)行軌道是橢圓形的,投影是波動(dòng)的。就可以用薛定諤方程來描述了。

3.圓周運(yùn)動(dòng)投影

我們先分析最簡單的圓周或橢圓運(yùn)動(dòng)。圓周運(yùn)動(dòng)或者橢圓運(yùn)動(dòng)的投影,我們觀測(cè)起來就是波動(dòng)的。正如波爾行星模型描述的那樣,電子在原子內(nèi)部運(yùn)動(dòng),如果有多電子,就如同行星那樣,在不同能級(jí)的軌道上圍繞著原子核運(yùn)動(dòng)。以原子核為中心進(jìn)行觀測(cè),電子的運(yùn)動(dòng)軌道為橢圓形。


電子運(yùn)動(dòng)軌道為橢圓運(yùn)動(dòng),這并不是現(xiàn)象時(shí)空,而是自在時(shí)空。當(dāng)我們?nèi)y(cè)量原子的時(shí)候,只能是獲得原子行星模型的一個(gè)投影。電子運(yùn)動(dòng)的影子,如同飛鳥的影子。橢圓運(yùn)動(dòng)的投影,可以得到簡諧振動(dòng)的影子。由于原子的震動(dòng),電子有無數(shù)個(gè)不同方向波動(dòng)的影子。進(jìn)行一次測(cè)量,就對(duì)應(yīng)于一個(gè)本征態(tài)。把不同方向的波動(dòng)影子進(jìn)行疊加,就得到了疊加態(tài)。不同角度的測(cè)量,就有了不同的本征態(tài)。

電子可以有無窮多個(gè)本征態(tài),而每一個(gè)本征態(tài)對(duì)應(yīng)的波函數(shù)都是連續(xù)的。電子可以有無窮多影子,這并不稀奇。這有點(diǎn)類似于傅里葉變換。無窮多個(gè)波動(dòng)函數(shù)疊加,就可以得到薛定諤方程。

實(shí)現(xiàn)了從時(shí)域空間到頻域空間的轉(zhuǎn)換。薛定諤方程在頻域空間、概率空間的形象表達(dá)就是電子云圖。電子云圖是頻域空間、也是概率空間。電子云圖中的電子并非真實(shí)的電子,而是概率點(diǎn)。正是由于把頻域空間、概率空間等同于時(shí)域空間,把現(xiàn)象時(shí)空等同于自在時(shí)空,把概率點(diǎn)等同于電子現(xiàn)象實(shí)體,把這些搞混淆了,所以才造成了量子理論的困難。電子云圖中的點(diǎn)并非電子真實(shí)的運(yùn)動(dòng)軌道。電子云圖中的電子軌道是在頻域空間中的產(chǎn)物。

測(cè)量的同時(shí),就創(chuàng)造了一個(gè)本征態(tài),創(chuàng)造了一個(gè)視圖。測(cè)量是行,而知道本征態(tài),知道這個(gè)視圖就是知,如此是知行合一的。并不僅僅是知,而是同時(shí)產(chǎn)生了波動(dòng)影子這個(gè)現(xiàn)象實(shí)體,產(chǎn)生了電子這個(gè)現(xiàn)象實(shí)體。

原子是一個(gè)微觀宇宙,從宏觀宇宙觀測(cè)微觀宇宙,這就產(chǎn)生了量子理論,量子理論所屬為現(xiàn)象時(shí)空。量子理論屬于現(xiàn)象實(shí)體產(chǎn)物。


4.不忘初心

我們翻看波動(dòng)方程發(fā)現(xiàn)的歷史,看看量子理論的原始問題是什么,這也是不忘初心的一種科學(xué)精神。薛定諤的老師德拜指出,既然粒子具有波動(dòng)性,應(yīng)該有一種能夠正確描述這種量子性質(zhì)的波動(dòng)方程。他的意見給予薛定諤極大的啟發(fā)與鼓舞,他開始尋找這波動(dòng)方程。

在《宇宙的琴弦》一書中描述了波動(dòng)方程發(fā)現(xiàn)的歷史。

書中說道:“即使如此,只要能從數(shù)學(xué)上決定幾率波的精確形式,我們就能通過多次重復(fù)某個(gè)實(shí)驗(yàn)來觀測(cè)某一結(jié)果發(fā)生的可能性,從而檢驗(yàn)?zāi)切茁实念A(yù)言。德布羅意的建議提出沒幾個(gè)月,薛定諤就邁出了決定性的一步。他寫下了一個(gè)方程,能決定幾率波的形狀和演化—我們今天把那幾率波叫波函數(shù)。”波函數(shù)也叫幾率波,波函數(shù)從剛出生那天起,就注定了是在頻域空間,也就是在概率空間了,并非時(shí)域空間。不管是時(shí)域空間還是頻域空間,都是在現(xiàn)象時(shí)空的產(chǎn)物。物理實(shí)驗(yàn)是在現(xiàn)象時(shí)空中驗(yàn)證理論,這是在用謊言驗(yàn)證謊言。理論是預(yù)測(cè)現(xiàn)象的出現(xiàn)規(guī)律的,并不是預(yù)測(cè)自在實(shí)體的,只要現(xiàn)象能夠重復(fù)出現(xiàn),就說明驗(yàn)證通過了。這是試驗(yàn)的本質(zhì),也是不完備的。

書中還說道:“薛定諤的方程和幾率波的解釋很快就作除了驚人精確的預(yù)言,于是到1927年時(shí),經(jīng)典物理學(xué)的純真時(shí)代結(jié)束了,宇宙不再是一只精確的大鐘。過去我們總以為,宇宙間的一切事物都照一定的節(jié)律運(yùn)動(dòng),它將從過去某個(gè)時(shí)刻走向它唯一注定了的終結(jié)?!苯?jīng)典物理學(xué)是很純真,是很美的。然而從1927年開始,就終結(jié)了這一切,主流量子理論占有統(tǒng)治地位將近百年之久,也不斷地蹂躪人們的神經(jīng)。科學(xué)越搞越復(fù)雜,這不是上帝的初衷。大道至簡,量子理論應(yīng)該能夠婦孺皆知。不過如果搞得太容易明白,就沒有什么門檻,可能好些人的飯碗難保住了。然而,自在時(shí)空中,原子系統(tǒng)如同太陽系那樣有條不紊地運(yùn)行,電子圍繞原子核做橢圓運(yùn)動(dòng)。

書中還說道:“根據(jù)量子力學(xué)的觀點(diǎn),宇宙也遵照嚴(yán)格準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)形式演化,不過那形式所決定的只是未來發(fā)生的幾率—而不是說未來一定會(huì)發(fā)生什么。許多人感到這個(gè)結(jié)論太困惑,甚至完全不能接受。愛因斯坦就是這樣的一個(gè)人。他在警告量子力學(xué)的擁戴者時(shí),說過一句在物理學(xué)史上鼎鼎有名的話:上帝不會(huì)跟宇宙玩兒骰子。他覺得,幾率在基礎(chǔ)物理學(xué)中出現(xiàn)是因?yàn)槟撤N說不清的理由,像在輪盤賭中那樣,幾率出現(xiàn)是因?yàn)槲覀兊恼J(rèn)識(shí)從根本上說還不夠完備。在愛因斯坦看來,宇宙沒有給靠機(jī)會(huì)實(shí)現(xiàn)的未來留下空間。物理學(xué)應(yīng)該預(yù)言宇宙如何演化,而不僅是預(yù)言某個(gè)演化發(fā)生的可能性?!睆那懊骐娮釉茍D、電子運(yùn)行軌道的分析過程可以看出。觀測(cè)原子自在實(shí)體一瞬間,就產(chǎn)生了波動(dòng)的影子,這是現(xiàn)象實(shí)體。這是從自在時(shí)空向現(xiàn)象時(shí)空的轉(zhuǎn)化,這是坍縮。把波動(dòng)的影子疊加,就可以得到薛定諤方程,得到波函數(shù),這是在現(xiàn)象時(shí)空中,從時(shí)域空間向頻域空間轉(zhuǎn)化。在時(shí)域空間很有條理的事情,在頻域空間完全無規(guī)律可言,完全是測(cè)不準(zhǔn)的。我們看看傅里葉變換就知道了。時(shí)域空間中完全無規(guī)律的一個(gè)波形,可以轉(zhuǎn)化為很有規(guī)律的正弦波的疊加。薛定諤方程像變戲法似地變到了頻域空間,讓人難以捉摸。

書中還說道:“越來越多的實(shí)驗(yàn)。有些令人不得不相信的實(shí)驗(yàn)是在愛因斯坦去世以后做的,證明愛因斯坦錯(cuò)了。英國物理學(xué)家霍金曾說過,在這一點(diǎn)上,愛因斯坦糊涂了,而量子理論是對(duì)的?!鼻懊嫖覀兲接戇^實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)。實(shí)驗(yàn)實(shí)在現(xiàn)象時(shí)空中進(jìn)行的,用謊言驗(yàn)證謊言。越來越多的謊言,也頂不過愛因斯坦一句真話。愛因斯坦沒有錯(cuò),量子理論也沒有錯(cuò)。量子理論是在概率空間、頻域空間建立的理論,只能通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)去認(rèn)識(shí),似乎不可理解。量子理論只是停留在計(jì)算和實(shí)用上面了。如果變換到時(shí)域空間,就是牛頓的經(jīng)典時(shí)空了,也是大家可以理解的了。


5.推導(dǎo)波動(dòng)方程

原子系統(tǒng)中,電子類似于太陽系的行星,運(yùn)動(dòng)軌道為橢圓運(yùn)動(dòng)。對(duì)電子進(jìn)行觀測(cè),就創(chuàng)造了波動(dòng)投影,創(chuàng)造了現(xiàn)象實(shí)體,那么我們就應(yīng)該用一個(gè)波動(dòng)方程描述。電子真實(shí)運(yùn)動(dòng)為橢圓運(yùn)動(dòng),橢圓運(yùn)動(dòng)的投影,我們可以用最簡單的簡諧波形式來考慮。在《量子力學(xué)概論》等許多書籍都有以下的啟發(fā)式推導(dǎo)過程。也可以參見《當(dāng)量子理論遇上陽明心學(xué)》。

由此可見經(jīng)典力學(xué)中的規(guī)律也可以應(yīng)用于微觀原子系統(tǒng)。而同樣的,微觀的波爾模型中關(guān)于軌道能級(jí)的描述也可以用于太陽系。行星軌道發(fā)生變化的時(shí)候,運(yùn)轉(zhuǎn)軌道變小的時(shí)候,會(huì)發(fā)射出引力波。兩個(gè)互相糾纏的黑洞,互相圍繞對(duì)方運(yùn)動(dòng),能級(jí)發(fā)生變化,軌道逐漸變小,也可以發(fā)出引力波。

由此可見,完全可以從波爾行星模型,從電子真實(shí)橢圓運(yùn)動(dòng)的投影,從簡諧振動(dòng)推導(dǎo)出薛定諤方程。

薛定諤方程的解,可以用形象的電子云圖來表示。電子云圖、電子運(yùn)行軌道并不是電子真實(shí)的運(yùn)行圖,而是頻域空間。真實(shí)的運(yùn)行圖是有條不紊的。

我們不忘初心,從量子力學(xué)的核心出發(fā),尋找了薛定諤方程。楊振寧在回答成功秘訣的問題時(shí),特別提到了兩個(gè)原因,一個(gè)是面對(duì)物理學(xué)的原始問題,另一個(gè)是不排斥數(shù)學(xué),要成功地運(yùn)用數(shù)學(xué)。

由此可見宏觀宇宙和微觀宇宙之間是和諧的,并沒有明顯的經(jīng)典和非經(jīng)典的界限。非經(jīng)典是由于我們還沒有揭開謎團(tuán),所以稱之為非經(jīng)典。我們經(jīng)過幾次時(shí)空轉(zhuǎn)換,都變得面目全非了。

經(jīng)典和非經(jīng)典只是人為劃分的界限罷了,也是劃分了森嚴(yán)的禁區(qū),使得后人不敢越雷池半步。如今這條界限將要土崩瓦解了。正如科學(xué)和宗教之間的界限,唯心唯物之間的界限一樣。


6.非經(jīng)典是借口

我們對(duì)量子理論覺得不可思議,不可理解,就稱之為非經(jīng)典,也許這僅僅是個(gè)借口而已。

從量子理論誕生那一天起,物理學(xué)家就爭論不休。愛因斯坦直到去世,也堅(jiān)信上帝不會(huì)投擲篩子。宇宙是簡潔、美妙的,不會(huì)如非經(jīng)典世界這么隨機(jī)。愛因斯坦沒有錯(cuò),波爾也沒有錯(cuò)。如何去統(tǒng)一經(jīng)典和非經(jīng)典物理學(xué)呢?

盧瑟福提出原子的行星模型,波爾進(jìn)行了改進(jìn)。如果我們?cè)谠觾?nèi)部觀察,會(huì)驚訝于宇宙的美妙。原子核表面的強(qiáng)相互作用力就是核力,對(duì)應(yīng)于宏觀世界的萬有引力。弱相互作用力對(duì)應(yīng)于宏觀世界的電磁力。這么一來,四種力也統(tǒng)一了。在量子理論中,人們不敢去討論電子繞原子核公轉(zhuǎn)的軌道是如何的,是否如行星那樣是橢圓的,公轉(zhuǎn)的速度如何。然而居然可以小心翼翼地討論電子的自轉(zhuǎn),自旋。電子不僅僅有自轉(zhuǎn),也許并不是正對(duì)著原子核,而是如同地球一樣,有一定的斜角,還有進(jìn)動(dòng)。大道至簡,真理也許簡單得讓人難以置信。我就好像皇帝的新裝里面那個(gè)說真話的孩子,把自己看到的說出來罷了。如今現(xiàn)代物理學(xué)思想被禁錮得很厲害,已經(jīng)根深蒂固了,使得人們不敢越雷池一步。

我們的科學(xué)家在數(shù)學(xué)上走得太遠(yuǎn)了,只是靈魂還沒有跟上罷了。不能做到陽明先生所說的知行合一。理論發(fā)展已經(jīng)超越了時(shí)代一百年了,只是知還沒有跟上,所以面對(duì)量子理論感到困惑和痛苦。陽明先生會(huì)讓我們的靈魂跟上來的。我們不能認(rèn)為不可以理解,毫無規(guī)律可言就稱之為非經(jīng)典。

電子按照牛頓先生的指示有條不紊地圍繞著原子核做橢圓運(yùn)動(dòng),步調(diào)極其優(yōu)美。我們從各個(gè)角度來拍攝電子的運(yùn)動(dòng)軌跡,得到了無數(shù)個(gè)波動(dòng)的影子。而將無數(shù)個(gè)波動(dòng)的影子進(jìn)行疊加,就得到了薛定諤方程,就轉(zhuǎn)化到了概率空間、頻域空間了。電子云圖中的點(diǎn),是電子出現(xiàn)的概率的點(diǎn),并非電子實(shí)體本身。由此看來,經(jīng)典和非經(jīng)典實(shí)際上是一個(gè)事情。


7.李約瑟難題

李約瑟是英國著名的學(xué)者。所謂的李約瑟難題:“曾在科技文明遙遙領(lǐng)先的中國,為什么到了17世紀(jì)后停滯不前了?”

我們先來看看其它學(xué)者是怎么看的。英國著名歷史學(xué)家湯因比也直言不諱地預(yù)言:未來最有資格和最有可能為人類社會(huì)開創(chuàng)新文明的是中國,中國文明將一統(tǒng)世界。

哈佛大學(xué)著名學(xué)者杜維明更是預(yù)言:二十一世紀(jì),將是王陽明的世紀(jì)。

下面我們一起來簡要探討李約瑟難題。

由于西方的哲學(xué)思維有別于東方。他們認(rèn)為研究清楚上帝的作品,就能夠清楚上帝的意圖了。所以西方哲學(xué)很注重分科分析,如此就產(chǎn)生了科學(xué),越分越細(xì)。對(duì)于心理學(xué)的分析就有了弗洛伊德的精神分析學(xué)。西方科學(xué)注重實(shí)驗(yàn)證明,注重現(xiàn)象實(shí)體的研究,所以創(chuàng)造出了許多物理理論。

東方哲學(xué)不同,東方哲學(xué)直指人心,從形而上的高度,從道的高度來研究科學(xué)。東方哲學(xué)可以直指自在實(shí)體,可以把現(xiàn)象實(shí)體和自在實(shí)體分離,這叫離相。東西方互為陰陽。西方哲學(xué)有點(diǎn)類似于朱熹一物一物地格物的思想。如果要窮理,就需要一物一物地去研究清楚。然而東方的陽明心學(xué)卻認(rèn)為,不需要一物一物地去格,而是反求諸己,把心給格清楚,就能夠窮萬物之理了。薛定諤方程是量子理論的重要基礎(chǔ),可是只能通過實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證,不能進(jìn)行解釋。不能進(jìn)行解釋,這是很可笑的事情,只是由于沒有把握事情的本源罷了。而東方哲學(xué)卻能夠化繁為簡,在紛繁復(fù)雜的現(xiàn)象背后,一下子找到科學(xué)的本源。

從某種意義上來說,西方重術(shù),重視現(xiàn)象實(shí)體;而東方重道,重視自在實(shí)體,而且知曉如何離相。這也許是近代科學(xué)沒有產(chǎn)生在中土的原因。然而什么是科學(xué)呢?技術(shù)并不能等同于科學(xué)。西方強(qiáng)的是技術(shù)而非科學(xué),科學(xué)需要形而上的思想來指導(dǎo)。如果執(zhí)著于技術(shù),遇見瓶頸很難突破。

越來越多的有識(shí)之士意識(shí)到,新的科學(xué)革命即將到來,醞釀重大科學(xué)革命的地方就是中國。西學(xué)東漸已將西方哲學(xué)、西方科學(xué)技術(shù)融入到了中國,東方古老哲學(xué)的蘇醒會(huì)相互融合,誕生新的東方文明。不僅僅有西學(xué)東漸,也有東學(xué)西漸,尼采、叔本華、萊布尼茨等無不深受東方哲學(xué)影響。物理實(shí)在論受東方哲學(xué)的影響,受到印度的克里希那穆提的啟蒙。

我們中國人揚(yáng)眉吐氣的時(shí)候到了,這是歷史賦予我們千載難逢的好時(shí)機(jī)。圍繞著科學(xué)革命,將有一系列重大的發(fā)現(xiàn)。不笑不足以為道,往往越簡單的東西越是真理,當(dāng)西方主流科學(xué)家嗤之以鼻的時(shí)候,正是中華文明復(fù)興的良機(jī)。只有在西方的科學(xué)主戰(zhàn)場(chǎng)上,展示傳統(tǒng)文化的魅力,才能吸引更多的人關(guān)注傳統(tǒng)文化。

8.普朗克科學(xué)定律

普朗克曾經(jīng)說過一句關(guān)于科學(xué)真理的真理,它可以敘述為“一個(gè)新的科學(xué)真理取得勝利并不是通過讓它的反對(duì)者們信服并看到真理的光明,而是通過這些反對(duì)者們最終死去,熟悉它的新一代成長起來?!边@一斷言被稱為普朗克科學(xué)定律,并廣為流傳。

在量子理論誕生的年代,產(chǎn)生了許多科學(xué)巨匠,例如愛因斯坦、普朗克、波爾等,可謂是群星璀璨。關(guān)于量子理論的爭論不斷,相互之間都無法說服。不管是量子理論的反對(duì)者還是支持者,都離我們遠(yuǎn)去了。按照普朗克科學(xué)定律,此時(shí)應(yīng)該到讓真理發(fā)光的時(shí)候了。

普朗克作為量子理論的創(chuàng)立者和奠基人,可是直到晚年,他還是無法接受量子理論。普朗克并非否定量子理論的現(xiàn)實(shí)意義。量子理論可以很好地預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,在各方面都有很好地應(yīng)用,這是實(shí)實(shí)在在的,不可否認(rèn)的。只是量子理論并非宇宙的真相。從前面的分析來看,量子理論是建立在頻域空間、概率空間的理論,可以用數(shù)學(xué)來嚴(yán)格推導(dǎo),這是符合試驗(yàn)驗(yàn)證的。但是我們把頻域空間、概率空間等同于時(shí)域空間了,把現(xiàn)象時(shí)空等同于自在時(shí)空了,這就是造成困難的根本原因。

普朗克的學(xué)生愛因斯坦一直堅(jiān)信上帝不會(huì)投擲篩子。他認(rèn)為量子理論只是一種實(shí)用主義,只是一種妥協(xié)的綏靖主義罷了。

普朗克曾經(jīng)感嘆道:“我對(duì)原子的研究最后的結(jié)論是:世界上根本沒有物質(zhì)這個(gè)東西,物質(zhì)是由快速振動(dòng)的量子組成!”他進(jìn)而剖析說:“所有物質(zhì)都是來源于一股令原子運(yùn)動(dòng)和維持緊密一體的力量,我們必須認(rèn)定這個(gè)力量的背后是意識(shí)和心智,心識(shí)是一切物質(zhì)的基礎(chǔ)。”

前面我們已經(jīng)詳細(xì)探討過了,心是超級(jí)的測(cè)量工具,有一定的測(cè)量精度。最小的時(shí)間是普朗克時(shí)間,也就是說,心的測(cè)量是一剎那一剎那的,最快的換膠片的速度是普朗克時(shí)間。每隔普朗克時(shí)間換一次膠片。當(dāng)然,我們的心并不像電影放映機(jī),這里所說的膠片只是打比方罷了。每觀測(cè)一次原子系統(tǒng),就創(chuàng)造現(xiàn)象實(shí)體,就得到了一個(gè)波動(dòng)的投影。我們所觀測(cè)到的電子也是現(xiàn)象實(shí)體,并非電子的自在實(shí)體。既然觀測(cè)是不連續(xù)的,所以電子也是跳躍的,不連續(xù)的。質(zhì)量和能量之間可以轉(zhuǎn)化,能量也是現(xiàn)象實(shí)體,也是一份一份的,是不連續(xù)的。

從這些分析中可以看出,量子的粒子性離不開我們的心,離不開觀測(cè);量子的波動(dòng)性也同樣離不開我們的觀測(cè)。普朗克所說不無道理。


9.知行合一

知行合一是陽明心學(xué)的核心要義。知行合一在量子世界也是適用的。測(cè)量是行,而知道量子的狀態(tài)是知,測(cè)量的同時(shí)就知曉了量子的狀態(tài),這是合一的??赡苓@樣表述還不夠準(zhǔn)確,應(yīng)該說測(cè)量的同時(shí),創(chuàng)造了量子的狀態(tài),創(chuàng)造了量子的投影,創(chuàng)造了量子的現(xiàn)象實(shí)體。對(duì)于原子系統(tǒng)來說,測(cè)量的同時(shí),原子橢圓運(yùn)動(dòng)進(jìn)行投影,就創(chuàng)造了投影視圖,就創(chuàng)造了本征態(tài),就有了定態(tài)薛定諤方程。這就好比是觀看山中之花的同時(shí),花的實(shí)相和心的共同作用創(chuàng)造了花的顏色和形狀,創(chuàng)造出了花。這就好比是觀看愛因斯坦的月亮的同時(shí),月亮的實(shí)相和心的共同作用創(chuàng)造了月亮的顏色和形狀。原子實(shí)相與心共同作用,從而創(chuàng)造了波動(dòng)影子,就有了本征態(tài),就有了定態(tài)薛定諤方程,就有了波函數(shù)。

愛因斯坦談及量子糾纏的時(shí)候,曾經(jīng)談到過一個(gè)例子。將一雙手套放在不同的箱子,假如把兩個(gè)箱子分開很遠(yuǎn)的距離。只要打開一個(gè)箱子,看到一個(gè)箱子中的手套,如果是左手的,那么瞬間就知道另外一個(gè)箱子的手套是右手的了。量子的知行合一并非像這個(gè)例子那樣的。兩個(gè)互相糾纏的電子,如果測(cè)量一個(gè)電子是左旋,馬上就知道另外一個(gè)是右旋。電子并非像手套一樣,已經(jīng)準(zhǔn)備好左旋了,只是去探知而已。確切地說,是測(cè)量的同時(shí),創(chuàng)造了電子左旋的狀態(tài),創(chuàng)造了電子左旋的投影,創(chuàng)造了現(xiàn)象實(shí)體。測(cè)量電子為行,創(chuàng)造并知曉了電子的狀態(tài),這是知,兩者是同時(shí)的,是知行合一的。

愛因斯坦曾說過:“量子力學(xué)無可懷疑地是一個(gè)富有成效的學(xué)說,但是它并沒有接觸到事物的究竟,我絕不相信它構(gòu)成真正的自然觀。我相信,我們能夠描述自然界,而自然界的規(guī)律不是只講可能性及其變化,而是講實(shí)體在時(shí)間上的變化?!?/span>

物理學(xué)家盧瑟福曾說過:“如果我們不能以一種簡單的非技術(shù)的方式解釋一個(gè)結(jié)果,我們就還沒有真正弄懂它。他不是在說那個(gè)答案錯(cuò)了,而是說我們沒有完全懂得它的起源意義和作用?!睂?duì)于量子理論也是如此,我們這里試圖用陽明心學(xué)來進(jìn)行解釋。


10.潘多拉的盒子

從普朗克提出黑體輻射公式以來,他作為量子理論的創(chuàng)始人,打開了潘多拉的盒子。在這個(gè)量子現(xiàn)象時(shí)空中,薛定諤又提出了波動(dòng)方程,不斷地在形式系統(tǒng)中推進(jìn)。

海森堡在謊言的基礎(chǔ)上又說了一個(gè)謊言,發(fā)現(xiàn)了測(cè)不準(zhǔn)原理。請(qǐng)注意,這里雖然說是謊言,但是可以描述現(xiàn)象時(shí)空,并不是不對(duì)。只是屬于實(shí)用主義罷了,并不是事物的本質(zhì)。我們知道電子云圖為頻域空間、概率空間的產(chǎn)物。電子云圖中的點(diǎn)是概率點(diǎn),并不是真實(shí)的電子。所謂知道了電子的位置,是指電子云圖中具體的點(diǎn)的位置,這個(gè)位置的物理意義是講電子出現(xiàn)的概率。這是各個(gè)方向上運(yùn)動(dòng)的電子的疊加,有不同的方向和不同的速度。所以知道了位置,就無法知道速度。如果知道了電子的速度,這是在時(shí)域空間中談?wù)撾娮?。這兩者在不同的頻道,當(dāng)然是測(cè)不準(zhǔn)的了。但是實(shí)際上,電子還是乖乖地按照牛頓的指令運(yùn)行,不管是位置和速度都是可以精確地預(yù)測(cè)的??茖W(xué)家不知道如何解釋,又說了一個(gè)謊言,造出了坍縮這個(gè)極具神秘色彩的詞語,使得量子理論更加高深莫測(cè)。量子理論是在頻域空間、概率空間思考問題,覺得電子是測(cè)不準(zhǔn)的。而觀測(cè)對(duì)應(yīng)于時(shí)域空間,從自在實(shí)體生成了現(xiàn)象實(shí)體,生成了波動(dòng)的影子,這是在時(shí)域空間。

愛因斯坦提出光的波粒二象性,而德布羅意又說了一個(gè)謊言,發(fā)現(xiàn)了物質(zhì)波的理論。我們前面的章節(jié)已經(jīng)詳細(xì)分析了物質(zhì)波,這個(gè)概念也是多余的。

不同的科學(xué)家面對(duì)相同的自在實(shí)體,提出了不同形式的數(shù)學(xué)理論,如薜定諤方程、海森伯的矩陣力學(xué)和狄拉克的算符理論,但是后來都證明在數(shù)學(xué)上是等價(jià)的。它們都是指向月亮的手指,一個(gè)自在實(shí)體,可以有多個(gè)現(xiàn)象實(shí)體,但是現(xiàn)象實(shí)體是等價(jià)的。量子理論越發(fā)展越豐富多彩,這個(gè)游戲越玩越大,現(xiàn)象實(shí)體只是一個(gè)幻象罷了,總會(huì)有矛盾和破裂的時(shí)候。終于發(fā)展到了現(xiàn)在,已經(jīng)發(fā)揮到極致了,矛盾出現(xiàn)了,需要東方的心學(xué)來破解瓶頸了。之所以量子理論這么讓人迷惑,只是由于夢(mèng)中有真,真中有夢(mèng),現(xiàn)象中有自在,自在中有現(xiàn)象。這一切的假象蒙蔽了世人的眼睛罷了。

也許周公托夢(mèng),昨夜做了一個(gè)很清晰的夢(mèng)。夢(mèng)見我回海南老家,可是卻把單位的公車搞丟了。在夢(mèng)中想,不對(duì)呀,公車是不能開回老家的。公車不能私用,這個(gè)邏輯說不過去,肯定是假的,是在做夢(mèng)吧。這時(shí)候突然就醒來了。即使是在夢(mèng)中說夢(mèng),在夢(mèng)中雖然一切看似真的,但是也有說不通的地方,有無法證明真?zhèn)蔚牡胤?。?mèng)可以說是現(xiàn)象實(shí)體,而我們?nèi)粘I町?dāng)中何嘗不是一場(chǎng)大夢(mèng),何嘗不是更大的現(xiàn)象實(shí)體。

大家都清楚哥德爾定理。數(shù)學(xué)屬于形式系統(tǒng),在小的形式系統(tǒng)之中,也許有更大的形式系統(tǒng)包圍著,可以互相推理證明,但是總有證明不了真,也證明不了假的地方。說了一個(gè)謊言,需要一百個(gè)謊言來圓,形式系統(tǒng)就是如此。一花一世界,一葉一菩提,數(shù)學(xué)也可以當(dāng)做一個(gè)小宇宙,也有數(shù)學(xué)的時(shí)空。如果要獲得真相,需要跳出數(shù)學(xué)時(shí)空。量子理論也是如此,都是在現(xiàn)象時(shí)空中忙活。從薛定諤方程一個(gè)謊言開始,大自然給我們說了越來越多的謊言,幾乎可以全部圓了,可是其中還是存在著蛛絲馬跡,存在著破綻的。

這一切實(shí)在太隱蔽了,只能是感嘆宇宙的鬼斧神工?,F(xiàn)象實(shí)體和自在實(shí)體互為陰陽。陰中有陽,陽中有陰。陰極則陽,陽極則陰?,F(xiàn)象時(shí)空和自在實(shí)體之間互相轉(zhuǎn)化。當(dāng)我們?nèi)ビ^測(cè)原子系統(tǒng)自在實(shí)體的時(shí)候,一瞬間生成了現(xiàn)象實(shí)體,就轉(zhuǎn)化為現(xiàn)象時(shí)空了。并不是宇宙的復(fù)雜,而是人心的復(fù)雜,所以需要恢復(fù)本有的良知。烏云散去,真理之光就會(huì)顯現(xiàn)。


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