宇宙的“一”与量子纠缠——老子的牛和薛定谔的猫(9)

代曼谈文化 2024-09-18 09:12:32

量子纠缠是量子世界最奇异的现象,已经被大量实验所证实。两个遥远的纠缠粒子(同源粒子),当观测其中一个A(ALICE爱丽丝)的量子态时(偏振或自旋等),遥远的另一个纠缠粒子B(BOB鲍勃)的量子态就确定了,似乎A的量子态观测即刻影响到B的量子态,这是爱因斯坦所不能认可的,因为这是超光速的超距作用,是神话小说的情景(“鬼魅般的超距作用”),违反了物理学家公认的定域实在论。从逻辑上,爱因斯坦完全是正确的,即使对手玻尔也承认,但实验违反了逻辑。本来爱因斯坦和玻尔的争论会永远持续下去,谁也说服不了谁,因为演变为一个类似哲学的争论。但约翰·贝尔提出了一个天才般的可以由实验验证谁对谁错的贝尔不等式,使得物理学家可以通过实验来终结这场物理学-哲学争论,并推动量子力学更大的发展。

费曼,1918年5月11日—1988年2月15日

距离是牛顿-爱因斯坦经典力学最基本的物理实在,在量子纠缠中被完全摧毁。距离失去了经典力学的实在性。距离与速度是孪生子,距离失去了实在性,速度也失去了实在性。相对论中,光速是最快的速度,在量子纠缠,是否有突破光速的现象发生?虽然现在已经实验证明量子纠缠是真实存在的,无论距离多远,A和B二个纠缠粒子的影响是即时的。相信量子物理学家在高呼量子论胜利的同时,心中还是有另一个疑惑的声音。到底是怎么发生的?如果按照老子的道逻辑和道思维,这个问题似乎早就在预料之中。

老子清楚的肯定宇宙的“一”,在《道德经》第三十九章(得一章)老子告诉弟子,“天得一以清,地得一以宁”,又警告说“天无以清将恐裂,地无以宁将恐发”。天、地、神、谷、万物五大存在如果没有得到宇宙的一,则早就天崩地塌。天地没有崩溃,万物继续生长,证明宇宙的一是确实存在的。认识宇宙的一确实存在,宇宙的统一性和完整性确实存在,那么光速显得太慢了。以光速为不可逾越的上限,那宇宙早就发生崩溃了。

宇宙的联系比物理学家迄今所理解的还要紧密,万有引力、电磁力、弱作用力、强作用力四种力远远不足以维持宇宙的一。从这个逻辑推导,结果与牛顿-爱因斯坦经典物理的宇宙模型差距甚远,量子纠缠使人们第一次认识宇宙的一的伟大力量。两个相距遥远的纠缠粒子是宇宙的一的显现,是一个统一体,不能割裂(“大制不割”)。如果接受老子的宇宙的一作为物理实在,那宇宙联系的紧密性将是未来观测的一个重要方向,把光速看做上限是不合理的。也许这已经不是距离·速度的概念,而是宇宙基本结构刚刚实现从三维到四维的跃迁,又要开始从四维到五维的跃迁。宇宙空间的几何模型也会因此而发生根本改变。

如果认为距离、速度这些概念并不真实(有些物理学家接受这样的新观念)还是有认识论上的困难,在心灵世界,距离的观念早就是另一种理解。人与人都有心理距离,心理距离有时是无穷大,有时是0,“心有灵犀一点通”代表的就是0距离。心理0距离无疑是十分美妙的,恋爱的心就是如此。心理距离从无穷大到0之间并无速度的概念,是瞬间发生的。这里也许与逻辑有关,速度最快的是光子吗?那么逻辑的速度是多少?虽然心理距离与粒子距离只是一种比喻,但可以得到某种启发。

逻辑通了,心灵就通了,宇宙就通了。纠缠粒子享有共同的波函数,这个波是概率波,是虚波,逻辑相通。这里是逻辑的“传递”或逻辑自发效应?如果是逻辑的自发效应,则与力学无关,量子力学这个概念就过时了,现在很多物理学家用量子论来代替是有道理的。如果出现了逻辑的自发效应,逻辑成为一种“实在”,则新的因果律代替了古老的因果律。儿子诞生的一刹那,父亲的身份就确定了,即使儿子是在宇宙的另一头诞生的。宇宙的演化,万物的演化都是逻辑实在的必然展开(当然不排除随机性)。

当然,空间距离的实在性还有另外的解读。光速极限是平均值,也就是说,光子是一个波包,是多个波形的叠加,最后呈现出光速的平均值。再引进概率,光子波包的速度(光速)是概率,真实速度是从0到∞,现在的30万千米每秒的光速极限是其中的概率事件。超光速其实是存在的,而且是必然存在的(从平均值和概率二个方面推理)。量子纠缠中出现了不一样的概率,现有的光速极限失效了,共同的波函数是可能的原因之一。

爱因斯坦在预测量子纠缠怪异中提出二个碰撞粒子“共享同一个波函数”,这一说法令薛定谔大吃一惊,只有爱因斯坦能够想到这一点,于是他第一次使用“纠缠”(entanglement)这个术语,并认为量子纠缠是基本的量子现象(仅存在于实验室距离之内,不敢设想是宇宙全域性的)。在此基础上,薛定谔进一步提出了死活叠加态的“猫”,使量子世界与经典物理的冲突和对常识的违反一览无遗。矛盾不可调和,量子物理不是经典物理的修修补补,而是颠覆性的。

空间折叠就是最直接的一种,更符合“物理学”。二维空间距离为1,三维空间距离为0;三维空间距离为1,四维空间距离为0;四维空间距离为1,五维空间距离为0。距离是1还是0,这与空间维度有关。霍金在《时间简史》中无疑是这样想的。量子纠缠属于五维空间的事件,生活在三维空间的居民要理解四维空间的事件及其法则已经十分困难,更无法理解五维空间的事件及其法则。

贝尔不等式的违反意味着宇宙是非定域性或非实在性的,距离不是实在的概念,诺贝尔奖获得者蔡林格认为其“哲学后果”还无法预测。物逻辑仅仅反锁三维世界的居民,但物逻辑必定被打破。我们是三维空间的居民,无法离开距离、时间思维,我们的感觉器官的神经系统发育还不够完美,无法理解五维空间。但道者禅师的妙心没有逻辑限制,能够顿超空间和时间,“照亘古而长今”。老子对“无的世界”的清晰感悟是有神经二次生长的缘故的,与只有一次神经生长的三维居民对“无的世界”的感觉是不一样的。

参考书目录

《物理学之“道”》美 弗里乔夫·卡普拉 中国编译出版社

《时间简史》英 斯蒂芬·霍金 湖南科学技术出版社

《谁找到了薛定谔的猫?》美 亚当·贝克尔 中国科学技术出版社

《光子之舞》奥 安东·蔡林格 中信出版集团

《量子纠缠》英 布莱恩·克莱格 重庆出版集团

《物理学的进化》美 埃尔伯特·爱因斯坦 湖南科学技术出版社

《物理学讲义》 美 理查德· 费曼 上海科学技术出版社

《量子简史》美 大卫·凯泽 新星出版社

《光子史话》英 布莱恩·克莱格 中国出版集团有限公司

《量子时代》英 布莱恩·克莱格 重庆出版集团

《十大物理学家》英 罗德里·埃文斯 重庆出版集团

《科学简史》英 W.C丹皮尔 中国华侨出版社

《物理学史》郭奕玲 沈慧君

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