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量子糾纏,全息, 宇宙和幻象

 云語禪心 2023-04-08 發(fā)布于河南

引子

文章圖片1

'一花一世界,一沙一天國,君掌盛無邊,剎那含永劫。' , 這是18世紀(jì)末、19世紀(jì)初的英國詩人威廉·布萊克(Willam Blake)的一首詩里的幾句. 如果我們把這幾句換成大白話, 基本可以說是部分就是整體,或說部分含有整體的全部信息. 其意思就和全息理論很接近了. 早在1948年,英國物理學(xué)家伽博就提出了全息學(xué)原理.其基本要點(diǎn)有二, 其一,描述3維圖景的所有信息都被編碼到2維膠片上的圖樣上. 在平面(二維)上可以再現(xiàn)三維空間信息.二是部分含有整體信息,比如一張照片,里面有一個(gè)人像;如果我們把這照片切成兩半,從任何一 半中我們都能看到原先完整的人像;如果我們?cè)侔阉撼稍S多許多的碎片,我們?nèi)阅軓拿繅K小碎片中看到完整的影像。這樣的照片就叫全息照片。激光的出現(xiàn), 使全息技術(shù)和理論大放異彩.而伽博也于1971年獲得諾貝爾獎(jiǎng).

一 全息與生命

邁克爾·塔爾博特(Michael Talbot)是美國科幻小說作家,早在1991年,他的書《全息宇宙》就是一本暢銷書。他認(rèn)為,我們的世界,不過是一個(gè)巨大的全息圖。在這本書中,他不僅介紹了玻姆全息圖的觀點(diǎn),也介紹了喬治城和斯坦福大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)家和生理學(xué)家卡爾.普里布拉姆(Karl Pribram)的全息大腦理論,這源于上世紀(jì)二十年代美國心理學(xué)家卡爾.萊斯雷(Karl Lashley)的工作,萊斯雷發(fā)現(xiàn),不管老鼠腦部什么部位被切除,都不會(huì)影響老鼠的記憶。這種整體存在于部分的特點(diǎn),正是全息所具有的,在普里布拉姆知道了全息攝影的概念后,在上世紀(jì)六十年代末,七十年代初逐漸發(fā)展出一套大腦的全息理論來解釋這個(gè)現(xiàn)象。腦部的全息模型,得到越來越多的支持。

幾乎在同時(shí),中國的張穎清在1973發(fā)現(xiàn)了人的 第二掌骨側(cè)有一組有序的穴位群,并在后來發(fā)現(xiàn)了穴位全息律。后來,根據(jù)這些發(fā)現(xiàn),張穎清提出了生物的全息胚胎學(xué)說。

越來越多的科學(xué)家特別是心理學(xué)家,應(yīng)用全息理論解釋超自然的神秘體驗(yàn),瀕死體驗(yàn)以及預(yù)感等等。全息論觀點(diǎn)或規(guī)律僅存在于生物過程中嗎?顯然不是?!∽屛覀?nèi)プ匪輾v史,或許我們可以得到更多的啟發(fā)。

二 一樁著名科學(xué)公案

人類思想史上,有個(gè)非常有趣的現(xiàn)象,同一個(gè)思想,有時(shí)會(huì)被不同的人從不同的途徑幾乎在同時(shí)代提出. 在我們回到信息論前,我們先看一個(gè)現(xiàn)代科學(xué)的著名公案: 愛因斯坦和波爾的有關(guān)量子力學(xué)的爭(zhēng)論. 愛因斯坦已經(jīng)婦孺皆知,而另一個(gè)現(xiàn)代科學(xué)巨匠波爾的名字,物理學(xué)界外知道的人也許沒那么多.波爾是量子論的創(chuàng)立者,也是量子力學(xué)的重要奠基人之一. 波爾創(chuàng)立的理論物理研究所是二三十年代的公認(rèn)的世界物理研究中心.玻爾的“互補(bǔ)原理”和海森堡的“測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系”構(gòu)成了哥本哈根學(xué)派詮釋量子力學(xué)的兩大主要支柱。1927年后,逐漸為大多數(shù)物理學(xué)家所接受。因此被人們稱為量力學(xué)的“正統(tǒng)”解釋。

愛因斯坦和波爾的爭(zhēng)論的標(biāo)志性事件之一是EPR癢繆的提出(1935年). EPR是包括愛因斯坦在內(nèi)三位作者姓氏首個(gè)字母.EPR癢繆核心思想反映在愛因斯坦和波爾爭(zhēng)論的兩個(gè)個(gè)方面,一是局域性,即一切信號(hào)或能量,不能以超過光的速度傳遞(這是狹義相對(duì)論決定的,也是因果論的物理基礎(chǔ)).二是決定論,也就是愛因斯坦等人認(rèn)為,如果這個(gè)世界存在一個(gè)完美的理論,那么,給定理論所需要的所有初始條件,系統(tǒng)在將來任何一個(gè)時(shí)間的狀態(tài),都可以被準(zhǔn)確的預(yù)言。量子力學(xué)的幾率解釋是無法接受的,應(yīng)該存在不被人們認(rèn)識(shí)的變量(或曰隱變量),可以用來描述和準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)物理系統(tǒng)的行為,用幾率解釋微觀世界,表明量子力學(xué)是不完備的.一句話,"上帝不投榖子".

其實(shí),早在1927年,德布羅意(因提出電子的波動(dòng)學(xué)說獲得諾貝爾獎(jiǎng))就提出了基于定域性假設(shè)的隱變量想法, 試圖去除哥本哈根對(duì)量子力學(xué)的幾率解釋,但是,德布羅意的理論經(jīng)不起泡利(因提出不相容原理而獲得諾貝爾獎(jiǎng))的詰問,最后德布羅意放棄了這種想法. 到了1952年, 大衛(wèi).玻姆 (David Bohm)提出了非定域(non-locality)的隱變量量子力學(xué)解釋微觀世界現(xiàn)象. 玻姆理論的最重要兩點(diǎn)是非局域性和決定論。

三 宇宙是個(gè)整體,也是流動(dòng)的

上面提到的大衛(wèi).玻姆是美國物理學(xué)家,被很多人認(rèn)為是二十世紀(jì)偉大的物理思想家之一.他出生在美國,后來受到五十年代麥卡錫主義的迫害,輾轉(zhuǎn)巴西,最后定居在英國。

由于受到隱變量思想的影響,另一個(gè)重要人物約翰.貝爾(John Bell)于1964年提出了著名的貝爾定理即貝爾不等式.貝爾定理說明,如果一個(gè)局域隱變量存在,那么貝爾不等式就成立.但是,1982年,法國物理學(xué)家 Alain Aspect等人實(shí)驗(yàn)證明了貝爾不等式不成立.這個(gè)結(jié)論是驚人的.通俗點(diǎn)解釋,就是在一定條件下,微觀粒子,如兩個(gè)相互糾纏的電子,同時(shí)向相反的方向發(fā)射后,不管彼此離的有多遠(yuǎn)(比如說一光年),一方受影響改變狀態(tài)時(shí),另一方也同時(shí)改變.由于沒有信息或能量能超過光速,對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的理解,激發(fā)了人們提出了多種理論.其中之一就是玻姆的全息運(yùn)動(dòng)的思想(holomovement).

在六十年代,玻姆認(rèn)識(shí)了二在十世紀(jì)有巨大影響力的印度哲學(xué)家兼宗教人士基督·克里希那穆提,克里希那穆提被印度教和佛教徒同時(shí)認(rèn)為是覺悟者,導(dǎo)師.受到克里希那穆提影響,和玻姆本來對(duì)量子世界的理解演變,玻姆逐漸形成了全息運(yùn)動(dòng)的概念。

玻姆認(rèn)為,一切物體,事件,存在,乃至結(jié)構(gòu)是從過程中抽象出來的.萬物在變,一切皆流.這和古希臘哲學(xué)家赫拉柯利特的萬物皆流的思想很接近了.也很象中國的易經(jīng)的思想.玻姆用全息圖(hologram)模型來闡述他的思想,玻姆相信,在量子世界,粒子之間彼此保持聯(lián)系,不論他們彼此的距離有多遠(yuǎn),他們是不可分割的,它們的分離是一種幻像.

為了使人們更容易理解他的假設(shè),Bohm給出了下面的形象說明:想象一個(gè)水族箱,里面有一條魚。假設(shè)你無法直接看到這個(gè)水族箱,你對(duì)它的觀測(cè)是來自于兩臺(tái)電視攝影機(jī),一臺(tái)位于水族箱的正前方,另一臺(tái)位于側(cè)面。當(dāng)你看著兩臺(tái)電視顯示器時(shí),你可能會(huì)認(rèn)為在兩個(gè)屏幕上的魚是兩個(gè)。畢竟,由于攝影機(jī)是在不同的角度,所得到的影像也會(huì)稍有不同。

但是當(dāng)你繼續(xù)注視這兩條魚時(shí),你會(huì)覺察到兩者之間有特定的關(guān)聯(lián),動(dòng)作是同步的。當(dāng)一條魚轉(zhuǎn)身時(shí),另一條也會(huì)做出互相配合的轉(zhuǎn)身;當(dāng)一條面對(duì)前方時(shí),另一條會(huì)總是面對(duì)側(cè)方。如果你沒有覺察到整個(gè)情況,你可能會(huì)做出結(jié)論,認(rèn)為這兩條魚一定是在互相心電感應(yīng)。但是顯然這并非事實(shí)。Bohm想說這正是在Aspect實(shí)驗(yàn)中的次原子粒子的情形。

根據(jù)Bohm,次原子粒子之間的超光速連接現(xiàn)象(更確切地說是非局域性)其實(shí)是在告訴我們,現(xiàn)實(shí)有更深的層次是我們沒有觀察到的,一種超過我們空間的更復(fù)雜空間,就像那水族箱。而且,他補(bǔ)充,我們會(huì)把次原子粒子看成分離的個(gè)體,是因?yàn)槲覀冎豢吹剿鼈儾糠莸默F(xiàn)實(shí)。如此的粒子不是分離的「部份」,而是一種更深沈與更基本整體的片面,這種整體具有全像攝影的結(jié)構(gòu)。而且由于現(xiàn)實(shí)中的一切都是由這些幻影粒子所組成,于是整個(gè)宇宙基本上是一個(gè)投影,一個(gè)全像式的幻象。

因?yàn)榇卧恿W拥谋砻娣蛛x是一種幻象,這表示在現(xiàn)實(shí)的更深層次,宇宙中的一切最終都是相互關(guān)連的。一切事物都交互貫穿一切事物,而雖然人類的本性是去分類處理宇宙中的種種現(xiàn)象,一切的分類都是必要的假象,而一切的終極本質(zhì)是一個(gè)無破綻的巨網(wǎng)一切存在不過是宇宙過程里的抽象。

四 宇宙是個(gè)幻象

玻姆從量子力學(xué)的基礎(chǔ)解釋和量子的整體性出發(fā),經(jīng)過二十年的思索和研究,得到了與全息論相同或相近的哲學(xué)思想來解釋宇宙.玻姆并不孤獨(dú),我們來看看一些其他物理學(xué)家得到的結(jié)論。作為當(dāng)代物理學(xué)家,很少有人像霍金(S. Hawking)一樣被廣為人知,他的《時(shí)間簡史》也是暢銷書,他成了事實(shí)上的物理形象大使?;艚鹗且粋€(gè)將量子力學(xué)應(yīng)用到黑洞理論中的始作俑者。1974年前,物理學(xué)家相信,黑洞一旦形成,由于強(qiáng)大的引力,黑洞會(huì)吞噬一切接近它的東西。但霍金提出,黑洞也會(huì)蒸發(fā)(輻射能量),同時(shí)損失質(zhì)量。這種輻射亦稱為“霍金輻射”,這個(gè)理論的提出是宇宙學(xué)黑洞研究的重大進(jìn)展。

但1976年,霍金又發(fā)表一篇文章,證明黑洞輻射并不含有任何黑洞內(nèi)部的信息,在黑洞損失殆盡之后,所有信息都會(huì)丟失。而根據(jù)量子力學(xué)的定律,信息是不可能被徹底抹掉的,霍金的說法產(chǎn)生了矛盾,這就是著名的“黑洞信息悖論”。為了解決這個(gè)佯謬,荷蘭物理學(xué)家(1999年獲得物理諾貝爾獎(jiǎng))杰拉德·特霍夫特(Gerard 't Hooft),于1993年提出了全息原理:他認(rèn)為,黑洞里的三維信息能夠完整地被編碼在黑洞的二維視界上。這與物體的三維圖像編碼在二維的全息圖上并無不同。也就是說,發(fā)生在任意時(shí)空區(qū)域內(nèi)的事情,都可以等價(jià)地解釋發(fā)生在該區(qū)域邊界上的事情。盡管我們通常認(rèn)為,物體總是在三維空間中運(yùn)動(dòng),但我們也可以把它們等價(jià)地看成是在二維平面上移動(dòng)動(dòng)的扁平斑點(diǎn)。

寫到這,我們還要把話題扯開一點(diǎn)。這我們還得從愛因斯坦說起,愛因斯坦創(chuàng)立廣義相對(duì)論后,畢其后半生,從事統(tǒng)一引力和電磁力的理論工作.這應(yīng)該是受牛頓和麥克斯韋的影響,牛頓總結(jié)了自伽利略,第谷和開普勒的工作,創(chuàng)立了牛頓力學(xué)和萬有引力理論。麥克斯韋集法拉弟等人工作之大成,把電和磁統(tǒng)一在電動(dòng)力學(xué)方程之內(nèi),創(chuàng)建了經(jīng)典的電動(dòng)力學(xué).但是,愛因斯坦想把電磁力和引力統(tǒng)一在一起的努力,卻撞在墻上了.直到他1955年駕鶴西去,也沒有完成他的目標(biāo).也許,這和他開始從事這項(xiàng)工作時(shí)(上世紀(jì)二十年代),強(qiáng)相互作用和弱相互作用還沒被人們發(fā)現(xiàn)有關(guān),或許,這個(gè)工作實(shí)在是太難了?!?/span>

因?yàn)樽匀唤缬兴姆N基本作用力(目前已發(fā)現(xiàn)),除了電磁力和引力,還有強(qiáng)相互作用力(核力)何弱相互作用力.把四種力統(tǒng)一在一個(gè)理論框架內(nèi),一直是理論物理學(xué)家追求的目標(biāo)之一.孕育于四五十年代,發(fā)端于六十年代晚期的超弦理論,經(jīng)過了所謂兩次革命的起起落落,輾轉(zhuǎn)反復(fù),最后成了最有希望實(shí)現(xiàn)物理學(xué)家目標(biāo)的萬有理論(Theory of everything),即M理論。

特霍夫特的全息思想被另一個(gè)物理諾貝爾獎(jiǎng)得主薩斯坎德(Leonard Susskind,也是宇宙全息思想的創(chuàng)建者之一)用超弦理論清晰的闡述。特霍夫特和薩斯坎德更推進(jìn)一步,把全息原理推廣到了整個(gè)宇宙。他們解釋道,作為我們觀測(cè)到的宇宙,一個(gè)整體,同樣有其視界,而宇宙視界另一面的光線是無法到達(dá)地球的(在宇宙壽命內(nèi))。其他一些弦理論學(xué)家也證明,物理規(guī)律在五維宇宙中與在四維空間中是一樣的。

當(dāng)我們用全息原理解釋微觀粒子的非定域特性(所謂糾纏現(xiàn)象)時(shí),是如此簡單。因?yàn)槲覀冊(cè)谖覀兯木S時(shí)空里看到的所謂兩個(gè)糾纏粒子,可能是更高維空間的一個(gè)實(shí)體在我們四維時(shí)空里的投影而已,也就是說,我們看到的不過是幻象。這真應(yīng)了金剛經(jīng)中所說的:一切有為法,如夢(mèng)幻泡影,如露亦如電,應(yīng)作如是觀。我們的周遭,我們的一切,包括我們自己,都是幻象嗎?

如果我們把我們想象成是思維空間里的螞蟻,那么,在高維空間的生物(若有的話),很容易看到我們?nèi)祟惖奈磥?。就像我們可以看到螞蟻爬的路上,未來?huì)有什么,可能會(huì)發(fā)生什么一樣?!?/span>

弦論的最初目標(biāo)是要對(duì)真實(shí)世界給出一個(gè)唯一解釋。但現(xiàn)在,它告訴我們,答案卻是多重宇宙。弦論還在發(fā)展,但目前的結(jié)果好象有點(diǎn)像佛教里說的三千大千世界的意思。在漢語里,東西南北上下為界,過去,現(xiàn)在和未來為世。也就是說,世界就是宇宙的同義詞。如果我們拋開具體的細(xì)節(jié)不談,三千大千世界,不就是多個(gè)并行宇宙的意思嗎?處于隊(duì)量子力學(xué)的解釋,早在上世紀(jì)五十年代,美國物理學(xué)家休·埃弗雷特(Hugh Everett)就提出了多重世界理論,曾一度被人們所遺忘,但現(xiàn)在有開始有物理學(xué)家重視起來?!?/span>

現(xiàn)代物理的思想,與東方古老哲學(xué)和宗教思想有很多契合之處。美國伯克利物理學(xué)家卡普拉(Fritjof Capra)早在1975年就注意到這一點(diǎn)(他的書:The Tao of Physics -《物理學(xué)之道》成了一版再版的暢銷書,國內(nèi)八十年代就出版了其譯本)。

《華嚴(yán)經(jīng)》說:“佛土生五色莖,一花一世界,一葉一如來“,不知布萊克的詩是不是受到《華嚴(yán)經(jīng)》的影響。這里,全息的概念也許不完全等同于光學(xué)里的全息概念,但最基本的是高維空間的信息,完全編碼在低一維的空間里。這正是特霍夫特全息原理的兩個(gè)基本要點(diǎn)之一。

五 科學(xué)范式與真理

也許,最令人驚奇的,不僅是東方神秘主義哲學(xué)和宗教思想與現(xiàn)代物理學(xué)的思想的契合,而是為什么會(huì)有這種契合?,F(xiàn)代物理學(xué)是經(jīng)過無數(shù)物理學(xué)家的幾百年努力,經(jīng)過無數(shù)復(fù)雜的實(shí)驗(yàn),堅(jiān)深的探討而得到的結(jié)果,古人是通過什么途徑得到這些思想的呢?

也許,答案早就在那里,而我們卻視而不見。前面提到的基督·克里希那穆提就曾說,一個(gè)禪修(或超覺靜坐等)的人,他必須既是觀察者,感知者,思考者,也是實(shí)踐者。但我們處于禪修狀態(tài)時(shí),我們卻必須忘掉這些,放空思想,我們只關(guān)注禪修本身。當(dāng)我們注視自己的內(nèi)心時(shí),我們既是演員,又是觀眾。用量子力學(xué)的語言說,就是我們既是觀測(cè)者,也是被觀測(cè)者,無法絕對(duì)分割。但這樣的方式,顯然不屬于現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)可的方式,也就是說不屬于現(xiàn)代科學(xué)的范式?!?/span>

科學(xué)哲學(xué)家?guī)於鳎═homas Samuel Kuhn)在上世紀(jì)六十年代所著的《科學(xué)革命的結(jié)構(gòu)》一書中,提出了科學(xué)研究與革命的范式理論。庫恩發(fā)展了波普爾的證偽理論。

庫恩的范式概念對(duì)心理學(xué)影響很大。也許,現(xiàn)代心理學(xué)的研究,很難百分百地沿用傳統(tǒng)的數(shù)理或化學(xué)的科學(xué)的研究方法有關(guān)。當(dāng)一個(gè)心理學(xué)家對(duì)一個(gè)研究對(duì)象進(jìn)行催眠時(shí),被催眠的對(duì)象恐怕不能算個(gè)純粹的客觀對(duì)象。如果通過禪修得到的實(shí)像或真理或曰般若智慧,恐怕也很難僅通過語言去領(lǐng)悟。因此,對(duì)一些傳統(tǒng)文化的理解,僅從字面上的意義去思考,未必準(zhǔn)確或正確。這正應(yīng)了老子那句話:道可道,非常道。佛曰:不可說,一說便是錯(cuò)。語言,能表述的也許至多是領(lǐng)悟真理的法門,而無法描述真理本身。因此,當(dāng)我們看到人們對(duì)傳統(tǒng)的文化(如莊子,老子)進(jìn)行從字面上解說評(píng)論時(shí),我個(gè)人認(rèn)為就要小心。

對(duì)于這個(gè)世界,我們通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)理邏輯,嚴(yán)密的可重復(fù)的實(shí)驗(yàn),得到的尚且是如此多爭(zhēng)議的科學(xué)理論。問題是,如果我們通過禪修或類似的方法,自認(rèn)證悟了真理,又怎么知道證悟的,一定是真理呢?證悟者也許知道,也許不知道。也許真理本質(zhì)上也是幻象,我們最多只能處在真理的狀態(tài),而真理或許象量子力學(xué)所說的,也是多態(tài)的。否則,也許不會(huì)有那么多的宗教紛爭(zhēng),哪怕同在佛教之內(nèi)。也因此,寬容就變得非常重要。

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