不好意思，又是很長的一篇。這是過去寫的量子力學那部分，重新整理一下。分出小段，希望能減輕各位看時的痛苦。這部分不適合尋求實用內(nèi)容的網(wǎng)友，不關(guān)乎孩子讀經(jīng)、學琴、健康、吃飯這些具體事情，時間緊的朋友可以完全忽略，以后我會盡量多聊一些有實用價值的話題。這些只適合有時間有閑心不怕世界觀受沖擊的人來讀。我自己對這些科普東西很感興趣，但是估計很多人都會覺得枯燥，或許覺得我以另一種方式又說了長篇深奧的廢話。總之放在這里，說不好意思，我是極真誠的。有時候，我都懷疑我哥哥是否每個字都看了！
我盡量做到嚴謹準確，但是畢竟是外行，如有任何錯誤不當之處，懇請專業(yè)人士指出，我好及時改正。先謝謝了！另外，文中提到的書多數(shù)都能買到，但是基本都很專業(yè)，比這篇文章枯燥很多倍。如想了解量子物理，推薦曹天元的《量子物理史話——上帝擲骰子嗎》這一本就夠了，寫得非常生動，適合非專業(yè)的讀。
好了，請備好茶點飲料、系好安全帶、深呼吸，這就出發(fā)了！我在結(jié)尾處等著各位！
量子力學與世界觀
通過學習，我發(fā)現(xiàn)量子力學并不是我以為的那樣新的學科。
1900年12月14日，德國物理學家普朗克發(fā)表了一篇論文，從此宣告了量子的誕生。量子物理的主要基本理論，早在二十世紀的二十年代就已被奠定下來。
量子論在實驗室里被反復(fù)驗證，無一例外，無懈可擊。在實踐中，量子論也已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。半導(dǎo)體、晶體管和集成電路、激光技術(shù)、材料科學及納米技術(shù)、對超導(dǎo)體和超流體的研究、對原子核以及夸克和膠子的研究、對核能的開發(fā)、對行星和黑洞的研究，等等，無數(shù)個領(lǐng)域，都受益于量子力學。
在量子論的基礎(chǔ)上，又發(fā)展出了粒子物理學、量子工程學、量子色動力學、量子電動力學、量子生物學、量子信息學、量子宇宙學等等新的學科。
量子論繼相對論之后，開創(chuàng)出了物理學的新紀元，把我們帶入了新物理學。
可是，盡管有了這些偉大的成就，有趣的是，到目前為止，科學家們對量子論的爭議仍然沒有結(jié)束。就是說，對于一些在實驗室里經(jīng)過反復(fù)驗證的量子世界的現(xiàn)象，科學家們?nèi)匀徊荒芙o出一個一致的解釋?？茖W家們常常在各種解釋之間舉棋不定。一方面，新的解釋在繼續(xù)被提出，另一方面，或許現(xiàn)在所有的解釋都不正確。所以量子力學的發(fā)展遠遠還沒有劃上句號。
自誕生以來，量子力學也給科幻小說、科幻電影帶來了無盡的靈感?？鋸堻c說，量子力學重新發(fā)明了現(xiàn)代科幻這個文學品種?？苹弥斜容^常見的題材，比如平行宇宙、時間旅行、量子遠程傳物和量子計算、納米時代等等，都以量子物理為依據(jù)。前幾年看過一個電影叫“SlidingDoors”，講的就是女主角在追趕地鐵的一瞬間進入了平行宇宙、或者叫多世界——趕上地鐵的她和沒趕上地鐵的她分別開始了不同的人生。
科學發(fā)展的速度自然是越來越快，作家的想象力都不一定能追趕上科學家的想象力和智力。據(jù)2003年出版的《新量子世界》一書，“量子計算正在變成現(xiàn)實，小規(guī)模的量子遠程傳物試驗實際上已經(jīng)成功了。”如果查閱2011年的最新資料，我們一定能發(fā)現(xiàn)量子力學領(lǐng)域又有了許多新的進展。
不過，盡管已經(jīng)有了近一個世紀的如此蓬勃、輝煌的發(fā)展，量子力學對于普通百姓來說，仍然是很陌生的。如果你不是大學物理系的學生，不是從小就對物理感興趣的人，恐怕你很難說對量子力學有多少了解?；蛟S是因為它太奇妙，難以用數(shù)學公式以外的語言去準確描述，或許因為很多現(xiàn)象還沒有最終的權(quán)威解釋，總之，人們可能大致聽說過萬有引力和相對論，但是提到量子力學，我們所知甚少。
在發(fā)達國家，大眾了解最新科學進展的機會比較多，公眾的基本科學素養(yǎng)也比較高。我們隨著生活水平的提高，也有越來越多的人更加關(guān)注科學技術(shù)的新發(fā)展。目前國內(nèi)已經(jīng)能看到越來越多的科普譯著了。一位著名的俄裔美籍科學家，喬治.伽莫夫，曾寫過一本著名的科普小說，來解釋量子物理。這本書現(xiàn)在又出了新版，中譯本叫《物理世界奇遇記》。湖南科技出版社曾翻譯出版了一套《第一推動叢書》，都是優(yōu)秀的科普著作。
中國的曹天元所著的《量子物理史話——上帝擲骰子嗎》也是一本生動的量子物理發(fā)展史介紹。這本書最初是在網(wǎng)上寫的，當時很快就受到無數(shù)網(wǎng)友的熱情關(guān)注?？梢?，即便是在物質(zhì)時代，科學依舊魅力不減。正如作者在后記中所說：“雖然時代變遷，帶來了無邊的喧囂和煩躁，但人們心中對自然的好奇和向往，卻終究不曾更改?！?/span>
21世紀將是許多科學領(lǐng)域都獲得巨大發(fā)展的時代：生物信息學、基因工程等等，而量子物理更將在其中扮演重要角色。正如著名的理論物理學家兼作家保羅.戴維斯所預(yù)言：“19世紀是機器時代，20世紀將會作為信息時代寫進歷史。我相信21世紀將會是量子時代?！?/span>
生活在這樣一個時代的我們，自然應(yīng)該對這一朝氣蓬勃的學科有所了解。
我相信，量子物理對我們的意義不只體現(xiàn)在科學研究和工業(yè)發(fā)展上的，還體現(xiàn)在世界觀上。2500年前，古希臘的科學就起步于對自然進行哲學探索。其后的歷史上，重大的科學發(fā)現(xiàn)都曾影響了人們的世界觀。比如500年前哥白尼的太陽中心說，就曾給人們的世界觀、給宗教和哲學都帶來了極大的震撼。設(shè)想一下，如果我們現(xiàn)在仍然認為太陽是圍著地球轉(zhuǎn)，我們一定會覺得自己很愚昧。同樣，我們可以由此推想，如果我們對新科學不了解，那么我們對世界的認識會是多么表面、多么粗淺。
當然有人可能想，不管誰圍著誰轉(zhuǎn)，我們每天還是得照樣過柴米油鹽的日子，有什么不同呢？知道這些又有什么用呢？的確，我們依舊要過平常日子，但是我想，同樣是在吃飯、走路、上課、上班、談情說愛、帶孩子，如果對世界有了更清晰更真切的認識，那么同樣還是在做這些事，我們腦子里的想法和態(tài)度、我們心里的感受都會有所不同。所以我覺得世界觀還是很重要的，它決定了你將是怎樣的一個人，將怎樣走過你的這一生。
理查德.費曼是當代美國著名的物理學家，他講過這樣一個趣事：“我們印象最深刻的重大發(fā)現(xiàn)之一是，能夠讓恒星不斷發(fā)光的能量來源是什么。發(fā)現(xiàn)這一來源的幾個人中的一人，一天晚上正在跟他的女朋友在野外散步，突然意識到恒星上一直不斷發(fā)生著的核反應(yīng)一定是恒星發(fā)光的原因。這時，他的女朋友說：‘看呀，閃閃的星星多么漂亮?。 f：‘是啊，現(xiàn)在這一刻，我是世界上唯一一個知道星星為什么發(fā)光的人?！笥阎皇浅靶α怂?。她對在那個時刻跟世界上唯一知道星星為什么發(fā)光的人出去散步毫無感覺。孤獨是令人傷心的，但是世界就是這樣的?！?/span>[1]
呵呵，雖然我們不一定能改變別人眼中的世界，但是我相信，知道星星為什么發(fā)光的人所看到的星星，一定另有一番景致！
客觀現(xiàn)實的不存在
物理學家們研究世界的一個基本方法，就是去研究構(gòu)成這個世界的材料?？茖W家們把這個世界像拆積木一樣越拆越小，希望把材料分割到最后，看看世界究竟是由什么構(gòu)成的。量子力學研究的就是原子以下的電子、質(zhì)子、中子等等基本粒子層次的微觀世界。量子的意思就是能量的最小單位。
當科學家們把世界拆分到最后，發(fā)現(xiàn)了什么呢？
波-粒二象性
在上個世紀20年代，一位出身法國貴族家庭、有著“王子”頭銜的博士生，德布羅意，在他的博士畢業(yè)論文里宣稱，電子在運動時，必然伴隨一個波。也就是說，電子這個基本粒子，實際上竟然是一個波！他憑著這個博士畢業(yè)論文直接得了諾貝爾獎！后人把這個波稱為“德布羅意波”。
1927年，美國的兩位科學家，戴維森和革末，與科學家G.P.湯姆遜共同通過實驗證明了電子的波動性。他們也因此獲了諾貝爾獎。有趣的是，30年前，G.P.湯姆森的父親，J.J.湯姆森，因為發(fā)現(xiàn)了電子，這一自然界中的新的基本粒子，而獲了諾貝爾獎！
電子，究竟是粒子還是波？這就引出了人們做了多年的、有許多改良版本的、著名的雙縫實驗！
幾乎任何一本講量子力學的書里，都會提到這個著名的雙縫實驗，這里就不贅述。這個實驗的結(jié)果是：電子既是粒子、同時又是波！當我們給電子留出一條縫時，它就以粒子的形式出現(xiàn)，當我們給它留出兩條縫時，它就變成了波！
這一現(xiàn)象被總結(jié)為“波-粒二象性”。
究竟在每個具體的時刻它以哪種身份出現(xiàn)，那完全取決于我們的觀測方式?。ê呛?，關(guān)于量子力學，我不得不使用很多驚嘆號?。┪覀冊趯嶒炇依锊扇〔煌挠^測方式，就得到不同的結(jié)果。至于說它是怎么知道我們給它準備的是一條縫還是兩條縫，這個謎科學家們至今也沒徹底解開！
不確定性原理
1932年，物理學家沃納.海森堡因發(fā)現(xiàn)不確定性原理而獲諾貝爾獎。這一原理奠定了量子力學的理論基礎(chǔ)。
簡單地說，不確定性原理是指：在量子層次上，由于研究對象過于微小，所以我們的任何測量都不可避免地給被測量的物體帶來干擾。具體說，表達微觀粒子有兩個數(shù)據(jù)：動量和位置。其中，我們測量到的動量越準確，我們得到的位置就越模糊；反之亦然。
原則上講，就是說，即便未來若干個世紀以后，當測量技術(shù)無比發(fā)達時，我們也永遠無法同時得到一個粒子的精準的動量與位置。
在亞原子領(lǐng)域，不存在精準的科學。有的只是概率、或然率、傾向、波函數(shù)。量子力學所能做到的，只是準確地算出一個粒子存在于某個位置的概率。
而這種不確定性，完全是由于我們的測量行為所導(dǎo)致的。
這些實驗和原理給科學家們上了深刻的一課，那就是：根本不存在絕對客觀的現(xiàn)實！過去所謂的客觀現(xiàn)實，準確地說，只是我們以某種觀測手段所看到的現(xiàn)實，絲毫也不客觀！
其實這個結(jié)果遠不是量子力學中最讓人驚詫的理論。量子力學的開山鼻祖尼爾斯.波爾有句名言：“如果誰不為量子論感到困惑，那他就是還沒懂量子論?！焙竺嫣岬降暮芏嘟Y(jié)論都將使我們大開眼界。而這個不存在客觀現(xiàn)實的結(jié)論是相對好理解的。
讓我們這樣想吧：我們的所謂客觀世界，嚴格意義上講，只是以我們的感官所能感知到的世界而已，并不客觀。專業(yè)一點地說：“所謂視覺不過是對穿過我們眼睛微孔的電磁輻射進行取樣，而且擇取的只是很寬的電磁波譜中很窄的色譜段。我們的聽覺監(jiān)測耳鼓附近的耳壓，味覺提供對空氣中撞擊我們的鼻膜的古怪氣味的化學分析?！?/span>[2] “當一個人說‘我看到一把椅子’時，他的意思僅僅是他利用椅子散射來的光建立一個椅子的心理圖像或模型”。[3]總之，這些感官得出的數(shù)據(jù)綜合在一起，構(gòu)成了我們所體驗到的世界。
因此，這個世界只是人類主觀意義上的世界。我們不知道世界在外星人眼里是什么樣，但起碼它在其他動物的眼里就一定不是我們所感覺到的樣子，正如莊子在《齊物論》里所論述的那樣。
至于說絕對的客觀世界究竟是什么樣，這個問題本身被認為是沒有意義的。因為任何一種描述，都是基于某種觀測手段。
由此得出的進一步的結(jié)論就是：觀測者不能獨立于被觀測的事物而存在。沒有絕對的觀測者或旁觀者，因為任何一種觀測行為，必然擾動了觀察對象。所以在量子力學的意義上，觀測者都是參與者。
推而廣之，我們體驗到的一切，不是外在的客觀世界，而只是我們跟世界互動的結(jié)果。這個世界不是由種種事物組成的，而是由種種互動、關(guān)系所組成的。主體跟客觀世界永遠都是不可分隔的。我們生活在一個緊密結(jié)合的、以無比微妙的形式在生生不息地互動著的世界里。
整個宇宙是一個不斷互動的整體，而我們?nèi)祟愒谄渲邪缪葜匾膮⑴c者和創(chuàng)作者的角色。
唯物還是唯心
很多人了解了量子力學后就會產(chǎn)生關(guān)于唯物和唯心的困惑。究竟是唯物正確還是唯心正確？可別指望物理學家們回答這類問題。他們喜歡依據(jù)事實說話，哲學在很多科學家看來屬于空談，他們不愿陷入其中，所以他們通常對這些問題都竭力避免回答。
不過，盡管如此，量子物理學家們用數(shù)學公式和邏輯推理出來的很多結(jié)論，已經(jīng)相當不可思議了，足以挑戰(zhàn)我們凡人的想象力。
薛定諤的貓
著名物理學家薛定諤在1935年的論文里提出一個著名的思維實驗：既然宏觀世界是由微觀粒子構(gòu)成的，那么我們假想一只貓，被放在置有可隨機開關(guān)的毒氣瓶的箱子里。貓究竟是死還是活，我們只有打開箱子才知道。那么根據(jù)哥本哈根解釋，在我們沒打開箱子觀測時，原則上講，貓應(yīng)該處于死活疊加的模糊狀態(tài)！一旦我們打開箱子，有了人的意識在觀測它，那么，貓的死活兩種狀態(tài)中的一種的波函數(shù)立刻坍縮，另一種就成了現(xiàn)實！
這一假想激起了人們無盡的思考，其后的幾十年里一直有科學家提出各種解釋，說明貓為什么不是同時又死又活的。
對此，一直反對量子力學的愛因斯坦曾說：“我寧愿相信當我不去看的時候，月亮依舊在天上掛著！”愛因斯坦這句話其實是有幾分無奈的，因為他致死也沒能駁倒量子力學。
延遲實驗
1979年，物理學家約翰.惠勒提出了一個“延遲實驗”的構(gòu)想。這個實驗構(gòu)想在其后的幾年里，分別被兩個大學里的科研小組所做的實際實驗所證實。
這個用光子和反射鏡所做的實驗得出了一個奇怪的結(jié)論：我們可以在事情發(fā)生后再來決定它應(yīng)該怎樣發(fā)生！聽起來很挑戰(zhàn)你的邏輯思維吧？你可以不相信哥本哈根學說，但這一根據(jù)哥本哈根學說而設(shè)計的實驗，在實驗室里已被一再證實！
科學家們依此推理，發(fā)現(xiàn)宇宙的起源也可以有一個離奇卻又合理的解釋了：是我們這些高等生物的出現(xiàn)、我們的觀測，創(chuàng)造了宇宙。這個說法被稱為“參與性宇宙”模型?；堇者€特意親自畫了一個生動的示意圖：一個大眼睛，從宇宙中拐了出來，回望著宇宙，造成了億萬年前宇宙的誕生。他把這叫做“自指的宇宙”。
我們?nèi)祟惖拇嬖冢催^來又創(chuàng)造了使得我們生存的宇宙？！這聽起來比任何唯心的說法都更過分！
似乎是，浸泡在數(shù)學公式里的科學家們，用最唯物的方式得出了最唯心的結(jié)論！
或許，隨著科學發(fā)展到現(xiàn)在，連哲學概念都要與時俱進、重新定義了。或許，唯心和唯物分別，至此都變得沒有太大的意義?！拔铩钡谋举|(zhì)，追蹤到最后，已經(jīng)變得不那么實在：科學家們發(fā)現(xiàn)了虛粒子、虛光子、暗物質(zhì)和暗能量；微觀粒子有著難以捉摸的不確定性；超弦理論認為粒子實際不過是振動的弦；物質(zhì)的根本元素更接近光和能量……而唯心的“心”也變得越來越實在了。意識、思維被認為是能產(chǎn)生一定頻率的。目前一些科學家正在投身于對意識的前沿的研究工作。
或許，人類即將走過唯物和唯心的紛爭，取而代之的是對世界真相的更全面、更深刻的認識。
人的作用
維格納的朋友
物理學家尤金.維格納是一位嚴肅的權(quán)威的物理學家，曾在1963年獲得過諾貝爾物理獎。
在“薛定諤的貓”的基礎(chǔ)上，他提出另一個思維實驗“維格納的朋友”：他想象，讓自己的一位朋友戴上防毒面具，也跟貓一起待在箱子里。那么，等事后維格納問這位朋友看到了什么，是否看到了貓的死活疊加的狀態(tài)，他相信朋友一定會否認這一點。他認為，由于這位朋友的出現(xiàn)，由于一個人的意識被包括在了這個系統(tǒng)中，有了人的觀測，于是貓的一個波函數(shù)就坍縮了，疊加狀態(tài)就不存在了。他總結(jié)說，人的意識無疑在觸動波函數(shù)中擔當了一個重要的角色。
維格納在他1967年出版的論文集中，以簡單明了的方式解釋到：意識可以作用于外部世界并使波函數(shù)坍縮，這并不奇怪。外部世界的變化可以引起我們意識的改變，那么，根據(jù)牛頓第三定律，作用與反作用原理，意識也應(yīng)當能夠反過來作用于外部世界。
當然他的實驗只是思維實驗，他的說法也只是他推理出的結(jié)論。
DNA幻影效應(yīng)
美國人格雷格.布萊登在他的暢銷書《無量之網(wǎng)》中，介紹了一個由兩位俄羅斯量子生物學家，弗拉迪米爾.普普寧和彼得.格瑞爾菲所做的實驗。這個實驗最初發(fā)表在一份俄羅斯的學術(shù)期刊上。[4]1995年，普普寧在美國又復(fù)制了該實驗，發(fā)表了同樣的實驗結(jié)果。
簡單地描述，這個DNA幻影效應(yīng)實驗是這樣的：科學家們先制作了一個真空的試管。當然試管里沒有了空氣，但是還剩下了光子。他們用一種設(shè)備能準確探測到試管里的光子的位置。經(jīng)探測，他們發(fā)現(xiàn)里面的光子就像他們所預(yù)測的那樣，是隨機分布的。
然后他們把人的DNA樣本放進試管中。這時，奇怪的現(xiàn)象發(fā)生了：試管中的光子不再隨機分布，光子在生命體存在的情況下進行了重新排列！這似乎說明了人類的DNA對于組成這個世界的基本元素具有直接的影響！
隨后，實驗者把DNA從試管中取出。人們認為，這時，光子會恢復(fù)原來的隨機分布狀態(tài)。但是，另他們驚訝的是，這些光子依然有序地排列著，就如同人的DNA依舊存在其中一樣！
對此，人們找不到現(xiàn)有的任何理論，能夠解釋DNA和光子是以怎樣的方式在聯(lián)系著?；蛟S，試管里除了光子以外，還有其他東西填充了整個空間，從而使光子得以保留在有序排列的位置上？普普寧總結(jié)到，他和其他研究人員“不得不接受這樣一個實驗前提，即有某種新的場域結(jié)構(gòu)存在?！?/span>[5]
這個“DNA幻影效應(yīng)”實驗似乎證明了前面維格納以及其他科學家的推論，即，有意識的人的存在能對外界世界產(chǎn)生一定的影響。至于究竟是以怎樣的方式影響的，現(xiàn)在只能說科學家剛剛觸到了冰山的一角。
目前，對于意識的研究正在各個領(lǐng)域進行。超個人心理學、另類療法醫(yī)學、神經(jīng)學、生物學、物理學等各學科的科學家都在從自己的角度出發(fā)，探索人類跟外界的互動關(guān)系。
我曾看到一本《布達佩斯俱樂部全球問題最新報告——第三個1000年》，書的附錄中就有一篇是“來自心靈和意識新科學的見解”，其中介紹了一些意識領(lǐng)域研究的實驗。這本書的作者歐文.拉茲洛是美國著名系統(tǒng)哲學家、廣義進化論和全球問題專家。他曾兩次獲諾貝爾和平獎提名。
在這里提到他的書，是因為他講這些意識領(lǐng)域的研究，并不是為了嘩眾取寵、滿足人們的獵奇心理，而是為了使人們增強責任感和使命感。
我相信，我們了解自己的潛在的力量，了解自己跟世界的更深層的關(guān)聯(lián)，這可以使我們對自己的思想和言行更敏感、更警覺，使我們有意識地去過上更有愛心、更有責任感的生活。
補充：這個鏈接介紹了2011年中國科研人員通過實驗證實了新形式的不確定原理：http://www.cas.ac.cn/ky/kyjz/201110/t20111012_3361553.shtml
[1] （英）安東尼.黑
[2] （美）弗蘭克.維爾切克,《存在之輕——質(zhì)量、以太和力的統(tǒng)一性》（The Lightness ofBeing），p4
[3] 斯蒂芬.霍金，《大設(shè)計》（The GrandDesign），p39
[4] 弗拉迪米爾.普普寧，“用激光相干光譜研究DNA溶液的波動態(tài)”，《雷比蒂夫物理學中心期刊》第11-12期（1992），p23-30
[5] 弗拉迪米爾.普普寧，“DNA幻影效應(yīng)：真空結(jié)構(gòu)中新場域的直接測量”（1995）
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