物理學為我們描繪的世界也許並不是真實的物質世界,而很可能只是一個巨大的幻象!
一、物理學的困境
從嬰兒呱呱墜地起,就開始好奇的張望、聆聽這個新奇的世界,我們人類求知的欲望,原始的動力就起源於嬰兒時期的好奇。現在,我們已經是成人了,思維也變得成熟理性,可是,對這個不再陌生的世界,我們又了解了多少呢?
在21世紀的今天,科學的發展為我們提供了莫大的便利,交通、科技、資訊等空前發達,在火星上拍點照片,在太平洋底游弋一番,這些都已不在話下,我們似乎已成了這個世界的主人,還有什麼不能征服呢?然而,對於這個世界的本質,即使是現在最前沿的理論物理學家,他的疑惑也不會比人類有史以來的任何一個時期的人更少。
這個結論並不為過,在微觀領域,我們對粒子的行蹤摸不著頭腦,甚至對粒子到底是什麼都莫衷一是,小於普朗克空間是什麼概念?為什麼光是一份一份傳播?在宏觀領域,人的大腦是如何工作的,思維是怎麼形成的,這些問題仍然是個迷。在宇觀領域,宇宙的尺度大得令人咂舌,光從這頭到那頭要走幾百億年的時間,現在較為統一的說法是這樣尺度的宇宙是起源於一個沒有體積的質點的大爆炸,時間、空間都是從那個起點開始的,可是,我們不禁要問,質點之前呢?這時,傑出的物理學家霍金就會說,這個問題是不允許問的,因為在那個質點,所有的規律都失效了,所以我們什麼也不知道。
如果我們對科學的進展了解得越深入,我們樂觀的情緒就會一點點消失。因為,很多問題無法解答,並不是因為我們的科技不夠發達,手段不夠先進造成的,而是在理論上,科學家們用自己編織的繩索縛住了手腳。比如在質點處,所有的理論失效,這就意味著探索的終結。在微觀粒子方面,海森堡的不確定性原理告訴我們,想要准確的知道粒子行蹤已經是不可能的了,這表明在表面有規律的世界裡,其實本質上是根本無法捉摸的。如果這些還不算什麼的話,最致命的是,我們探索未知世界的最強有力的武器——數學也出了問題,著名的數學家,邏輯學家哥德爾已經證明,一個具有公設的系統,必定是不完備的。也就是說,如果想找一個終極的真理,絕對不能依靠邏輯和數學,因為如果使用邏輯和數學,則必定會有一些結論是無法證明也無法證偽的。
所有這些,對於還想企望科學家們解答關於世界本質問題的我們來說,簡直就是莫大的打擊,難道我們永遠也不可能知道關於這個世界的終極秘密嗎?科學錯了嗎?如果錯了,是錯在哪兒了呢?作為一條好漢,就算死也要死個明白吧?如果您也有同樣的想法,我們不妨把思緒重新縷縷,看看能不能找到一些症結。
二、探索真理的三條道路
現代科學的發展是建立在古希臘文明的基礎之上。說來奇怪,在公元前2500年左右,世界三大文明幾乎同時開始發端,在古希臘第一個哲學家泰勒斯在思考水是世界本原的時候,印度的王子喬達摩•悉達多已在菩提樹下頓悟成佛,並開始講經說法。同時中國的老子也寫下了影響中國千年的道德經,而孔子,在廣收學生,傳道授業,他可是中國第一位名副其實的老師!三種文明各有特色,只是,對我們目前生活影響最大的還是發源於古希臘的現代西方文明。但是,如果我們自認為是成熟理性的話,我們就必須首先澄清一種巨大的誤區,即在終極真理沒有揭曉以前,誰都沒有辦法說自己的道路是正確的。
追求終極真理之路就像攀登珠峰,有人從南坡,有人從北坡,可是在沒有登頂之前,誰也沒有資格說誰的道路是錯誤的。而且,也不能排除殊途同歸的可能。所以,科學雖然取得了巨大的成就,我們還不能就此認定科學就是通向真理的唯一道路。我們做出這樣的判斷,不僅是出於理性,而且也是出於一種假設,即,醞釀三大文明的先哲們,他們具有同等的智慧,只是考慮問題的角度各異,也就是說在選擇探索真理的道路是各不相同的。
這樣的前提,並不是沒有道理的。舉個例子,對數字的理解可以代表思維能力的一種體現。在著名物理學家和天文學家迦莫夫的著作《從一到無窮大》中提到一個小故事,說是一些探險家證實,在一些原始部落中,不存在比三大的數。如果數字大於三,人們就數不過來了,只能用許多來代替。如果一個部落居民有四個兒子,他也只能告訴別人他有許多兒子。那麼我們再來看看佛經中的智慧。2500年前的佛經記載,我們所在的這個世界叫做娑婆世界。這個娑婆世界是個什麼概念呢?假如我們的太陽系是個小世界,那麼一千個太陽系就叫做一個小千世界,一千個小千世界叫做一個中千世界,一千個中千世界叫做一個大千世界。而這樣的大千世界有多少呢?佛經裡說,這樣的大千世界的數目,就像恆河中沙子的數目一樣多,我們所在的娑婆世界就是其中的一粒沙。
普通的人,這樣的大數連想也不敢想。而西方文明,直到約三百年後才由阿基米德把最大的數字“萬”突破。因此,我們有理由相信,東方人的智慧不會比西方人差。
西方人崇尚理性,思考問題喜歡從局部到整體,即把一個事物先劃分為若干小的部分,把小部分研究清楚了再把部分組合起來就是整體了,這種思路被稱為還原論。在這種思路影響下,古希臘的哲學家對世界的本質提出了不同的構想,泰勒斯認為水是世界的本原,因為他看到希臘半島四周都是一望無際的大海。而德谟克利特認為,世界是由不可分割的原子組成,應該說,在2500年前能有這樣的創見是很難得的。畢達哥拉斯派比較特別,他們認為數才是真理,所有的現象都可以歸結為自然的數字。
印度人關注自我,考慮問題往往以自我為中心,所以當釋迦牟尼開始思考這個世界現象的本質時,他首先思考的是這類的問題:我是誰?我從哪裡來?我的歸宿是哪裡?從這些問題出發,他最後找到了問題的答案,這就是佛家思想的起源。印度人的這個思維習慣一直延續到今天,印度人約會從不守時,印度城市是有名的髒亂差,這些都可以說是印度人太關注自我的一種負面表現。後期佛學思想傳入中國,並在中國得到蓬勃發展,形成了中國特色的佛家文化,所以實際上,中國的佛、道、儒三種思想代表了與西方文化相對的東方文化。
中國人喜歡從大處著手,全盤考慮問題。易經就是中國古人對人與自然整體規律的一種整體認識,易經的易字有三種理解:變易、不易、簡易。若用一句話來概括,可以說成:如果能從變易不停的世界中找到不變的規律,這個世界其實就是很簡單的。老子的道德經也闡釋了人與自然的關系,認為人應當隨順自然的變化,與自然和諧相處。而孔子則更關心人與社會的關系,認為人要與人為善,社會應該有良好的秩序,這樣才符合天道。
從以上一些簡單介紹中可以看出,在思考同樣的問題時,考慮的角度不同,往往會得出看起來不一樣的結果。西方文明的發展帶給我們便利舒適的生活,這方面無疑是非常成功的。而東方文明在這方面好像沒什麼建樹,東方文明的功績看起來主要是精神的慰藉和人倫的秩序。當然,每個人的追求不同,對價值的認同感也就不一樣,有人認同西方文明,也有人認同東方文明,畢竟人除了物質生活外,精神生活也是非常重要的方面。但是,東西方文明對同一個問題——世界的本質的解答真的是南轅北轍嗎?我們深入分析後會發現事情並不象我們想象的那樣,其實東西方文明都在用自己的方法探索著同一個真相,並且二者的認識正在逐步的靠近。
三、體會佛學的空
我們先從佛學的一些基本思想出發,看看能不能找到一些與現代科學相契合的地方。
中國人其實對佛學思想多少都有一些接觸,《心經》中“色即是空,空即是色”這樣的句子,大家多少都有耳聞,但要說佛經上到底講了什麼道理,恐怕就沒多少人能說得很清楚。
這並不奇怪,深奧難懂,這點和現在的理論物理學一樣,這也許是佛學與現代科學的第一個共同點吧,但我們把二者放在一起來看,會發現要比單獨看佛經或單獨看量子理論更容易理解。
佛學認為,我們所感覺到的世界,實際上是一種虛幻的假象,並不是一種真實的存在。金剛經雲:“一切有為法,如夢幻泡影,如露亦如電,應作如是觀”。又說“無我相、無人相、無眾生相、無壽者相”。那麼佛經中說的“空、幻”到底是什麼意思呢?對於這種空和幻我們沒有辦法用語言來描述,但是每個人都可以實際體驗到這種空幻的感覺的。真正的體驗需要長期的修煉,但我們可以取巧,讓大家暫時體驗一下空幻的真正含義。
為了能更好的理解什麼是空,什麼是幻,我們現在一起先來做個思想實驗(做這個實驗前,最好確保沒有別人的干擾):
假設在未來的某一年,科技已經足夠先進,量子計算機已研制成功,對人腦的生理機制也有了重大突破。在這樣的基礎上,一家網絡游戲公司開發出了一款網絡游戲產品。該產品的原理是:通過與大腦接觸的一個微型芯片,將人的所有感覺神經(視覺、聽覺、味覺、觸覺)信號與該公司服務器上運行的網絡游戲平台進行無線連接,由於量子計算機的處理器、內存都異常強大,基於互動分形函數的軟件設計得也非常精細,虛擬世界裡的場景和現實的場景幾乎沒有什麼區別,與虛擬世界裡物品接觸的感覺和現實世界裡的感覺也是一樣的。那麼,現在請想象,您自己現在就在這樣的游戲中!您現在所看到的、聽到的、觸摸到和感覺到的一切都是虛擬的......
維持這樣的想象五到十分鐘,能否體會到一點空和幻的感覺呢?如果你能體會到哪怕一點點這種感覺,那麼恭喜你!你那一瞥,已經窺到了一點佛學真谛的影子。這種感覺是你自己獨有的,你無法用語言向別人描述,語言這種邏輯系統在此會失效,所以佛家有句話叫做“如人飲水,冷暖自知”。
當然,千萬不要誤解佛經上曾說過我們是在一個網絡游戲中,這只是個比喻,但佛經上說的空、幻,和你在實驗中體會到的空、幻是一樣的。對於這個思想實驗,也許有人會有似曾相識的感覺,沒錯,電影《黑客帝國》裡有類似的情景,美國的一個當代哲學家希拉裡•普特南在其一本《理性,真理和歷史》的著作中也引述了一個叫“缸中之腦”的一個思想實驗,說的也是相似的情景。但是要說這種創意的來源,還是要追溯到2500年前的釋迦牟尼。
佛家認為,我們每個人,就像身處在一場三維的立體電影當中,所有的一切,包括我們的身體,都是虛幻的。我們看平面電影時,電影畫面其實是由一幀一幀靜止畫面連續放映而成,電影中的人物景象只不過是光影的把戲,三維空間中的我們並不會把二維電影中的畫面當作是真實存在的。同樣的道理,如果我們處在一個三維的立體電影中,就像剛才的思想實驗描述的那樣,我們還有把握作出同樣的判斷嗎?我相信沒人敢有把握做這樣的判斷。霍金在2002年北京國際會議中心所作的題為“膜的新奇世界”的公眾演講中開玩笑說:“也許我們真的只是一個被連接起來的巨型的計算機模擬系統,我們發出一個啟動信號,擺動一只虛構的腳,踢在一塊虛構的石頭上,計算機發回一個表示疼痛的信號!我們未必不是一些被外星人在電腦游戲裡擺弄的角色!”
是的,我們沒有辦法判斷自己是否處在一個虛擬的世界中,但是我們有辦法用佛學的原理判斷霍金的外星人控制說、網絡游戲的思想實驗、《黑客帝國》場景以及“缸中之腦”實驗是不可能實現的,具體的證明將在後文提及。
如果大家有了那麼一點空幻的感覺,可以更好的幫我們理解佛家的理論,也許很多人會覺得這樣的一種理論好像太不可思議,也太科幻了!但是,佛經實實在在就是這麼說的。其實拋開佛經不說,現在物理學家的宇宙觀對於我們普通人來說一樣是離譜和科幻的,比如現在比較流行的“多宇宙論”。該理論認為,真實的宇宙是一種高維度的宇宙(超弦理論認為是十維),我們目前這個空間加時間的四維宇宙只不過是若干低維宇宙之一,我們看到的這個現實世界其實是整個高維宇宙波函數的一個投影,我們就像可憐的二維平面人無法想象三維空間的情況一樣,我們也無法想象更高維的空間是怎樣的。這裡需要說明的是,我們無法想象,物理學家們也同樣無法想象,因為所謂的高維空間只是數學推導的結果,並不是任何人可以在大腦中構想的。
既然是同樣的科幻,科學與佛學也就可以彼此握握手,不要再五十步笑百步,大家坐下來就具體的問題來具體探討!
四、光速為什麼恆定
相對論和量子理論是現代科學的兩大基石,所以我們首先從這兩方面入手,看看佛學與科學有沒有什麼共同點。
相對論的提出,既是愛因斯坦天才頭腦的創見,也是科學發展的必然。即使沒有這個愛因斯坦提出相對論,一定還會有下一個愛因斯坦會提出,只不過科學就會稍微延緩一下發展的腳步。大家知道,在十九世紀五十年代,麥克斯韋就建立了描述電磁現象的完美的麥克斯韋方程組,通過此方程組,麥克斯韋計算出了電磁波的速度,沒想到這個速度就是光在真空中的傳播速度,由此麥克斯韋認定光也是一種電磁波。在這裡,光的速度是由公式直接推導得出,已是隱含了光速恆定的概念。後來,著名的邁克爾遜-莫雷實驗證明了真空中根本沒有“以太”這種光的傳播介質。這個實驗對當時的科學界具有相當的震動,因為那時還是牛頓經典時空一統天下的時候,光的速度那時已是眾人皆知,不過按照牛頓經典理論,光的速度一定是相對於某個不動的物體,這個不動的物體被大家假象為是真空中一種靜止不動的介質——以太,以太是光傳播的介質,同時又相對於光速恆定,這樣,牛頓的經典時空就非常完美了。然而邁克爾遜-莫雷實驗的結果讓科學家們如鲠在喉,因此被稱為二十世紀飄在科學界的兩朵烏雲之一(另一朵是黑體輻射實驗,引發了量子理論的誕生)。
如何解釋邁克爾遜-莫雷實驗的結果成了當時的一件大事,此時年輕的愛因斯坦大膽假設,認為光的速度並不需要參照物,而是一個常數,並在此基礎假設上建立了輝煌的相對論。我們現在知道,對於相對論的預言都很成功,相對論的應用也很普及了,比如在GPS定位時,就要考慮相對論效應,不然就會出現較大的誤差。
然而,光速為什麼相對於每一個觀測者都是一個恆定的數值呢?並且與觀測者的運動狀態無關?如果光也是一種物質,那麼這與我們的常識是相悖的。比如從火車上向火車運動方向上扔一個小球,在站台的觀測者看來,小球的運動速度就是其本身速度與火車速度相加之和。然而相對論告訴我們,如果從火車上不是拋出小球,而是發射一個光子,那麼無論對於火車上的觀測者還是站台上的觀測者,光子的速度都是恆定的。對於這一現象,愛因斯坦從沒做過什麼說明,其他的科學家或者折服於愛因斯坦理論的強大,或者曾經探討但無果而終,總之光速恆定的假設從不再探究。
或許有人會說,光速恆定不是從麥克斯韋方程得到的結果嗎?難道還需要說明嗎?如果這樣認為的話,並沒有看到問題的實質。麥克斯韋方程是為了描述電磁現象而得到的,所以對光速恆定的結果也只是對現象的一種數學化描述,並不是說明現象的原因。麥克斯韋方程無法說明白是電磁現象導致了光速恆定的結果還是光速恆定導致了電磁現象的產生,更或者二者根本就不是因果關系,只不過是同一種現象的不同表現。況且用數學來解釋物理現象的本質,有點倒果為因的感覺。數學的本質是什麼,目前並沒有統一的認識,直覺主義者、形式主義者和邏輯主義者各有各的解釋,數學自身的出生的問題都沒有解決,更不可能去說明物理現象的本質。
一個理論不管多麼正確,如果是建立在一個無法說明白的假設之上,總是讓人覺得不太完美,至少,這不是一個完備的理論。既然科學止步於這個假設,我們不妨看看佛家對此有沒有更好的說明。
前面我們說過,在佛家看來,世界並不是真實的存在,所以也就不存在獨立於觀察者之外的一個所謂的客觀世界,每個人看到的世界就是自己的世界,雖然大家眼中的世界也許並沒有什麼差別,但從本質上來說,每個人只有一個參考系,那就是自我。那為什麼大家看到的世界都是一樣的呢?這是因為,我們每個人,本質上都是一樣的,或者說,我們每個人都是佛,我們本來都是有無窮潛力的,但由於自身的無明,產生了分別心,分別心形成幻象,我們又執著於這個幻象,所以認假為真,丟失了自己的本來面目。執著的程度不同,就會被不同的規律束縛,現在束縛我們人類的這個規律,就是目前科學家追求的大統一理論,或者叫宇宙波函數。然而,從根本上說,並不是規律束縛我們,而是我們自己束縛了自己,只要我們不再執著於幻象,我們都可以擺脫規律的束縛。
可以通過前面的思想實驗來理解這種情形,比如我們現在都是在游戲中,游戲公司服務器中的游戲程序就是我們認為的宇宙波函數,宇宙波函數投影在我們自己的意識中,於是形成了五彩斑斓的四維時空的現實世界。只要我們“身”在游戲中,我們就要被宇宙波函數束縛,但只要我們從游戲中出來,游戲公司的宇宙波函數自然就奈何不了我們了。
從上面的分析可以看出,所謂的四維世界,只有一個參照系,那就是觀察者自己。脫離觀察者的世界是根本不存在的。就像我們照鏡子,鏡中的像一定是和鏡子相伴相生,鏡子拿開,鏡中像也就消失。
大家都是由於分別心而產生了幻象,那為什麼我們自己一點都沒有察覺呢?佛說,那是因為分別心太過細微,而我們的意識太過粗放。我們的意識是由連續不斷的念頭組成,按照佛經的記載,一彈指含二十瞬,一瞬含二十念,一念含九十剎那,一剎那含九百生滅。實際上這還是方便說,真實情況是每一剎那間就有億萬次的生滅。為了幫助理解,我們可以把分別心劃分為三個層次:最粗的級別為分別覺,其次為分別念,最細微的稱為分別識,也就是佛法中的生滅。我們把這三個層次分別對應於時鐘的時針、分針和秒針。假如我們的分別心處在時針的層次,我們只能感覺到時針的運動,如果分別心處在分針的層次,那我們可以感覺到時針和分針的運動但感覺不到秒針的運動。如果分別心處在秒針的層次,那麼時針、分針和秒針的運動我們都能感覺到。相應的,佛法說,我們普通人都處在分別覺的層次上,也就是時針的層次,更細微的分別念和分別識我們感覺不到。那麼普通人要怎樣才能感知到最細微的生滅呢?佛經裡說,要修煉到八地菩薩以上才可以(關於知覺系統的現代心理學研究將在後文談到)。
分別識以極快的速度生滅。我們再來看光量子,光是一份一份發出的,兩份光子之間有一個間隔,這難道不是一種生滅嗎?一份光子是生,間隔表示滅,沒錯!我們終於找到了佛學與科學的共同之處!所謂光傳播的速度,其實就是我們每個人分別識生滅的速度!正是這樣!由於我們每個人分別識生滅的速度都一樣,所以光速相對我們每個觀測者來說都是恆定不變的!相對論的前提在佛學理論中得到證明!
同時,我們還知道了,普朗克時間,就是一個分別識從生到滅的最短時間,而普朗克空間,就是在這一個短暫的生滅中意識所產生的虛幻的最小空間單位。這同時也解釋了,為什麼小於普朗克時間和空間的概念對於科學家來說是個禁區,從佛學理論則很容易解釋:虛擬的四維時空幻象本身就是建築在一個個連續不斷生滅的分別識之上,想要用虛擬時空中的要素去探索建築該時空的基元之間的縫隙,這是本末倒置的行為,用一個不太恰當的比喻就是,想用一把鋼尺去測量鋼尺上兩個鐵原子間的距離,當然是不可能的。那麼我們還有沒有辦法探測到小於普朗克空間的方法呢?當然有,但不能再用任何依托於四維虛擬時空的元素,後文將論及此問題。
光速恆定的結論雖然在佛學思想中得到證明,但是從佛學的觀點看,所謂光的速度其實是一種假象,並沒有一種叫做光的物質,單個的光子也許僅代表一次分別念的生滅。所以,並沒有光,沒有光的速度,有的僅是因分別識產生的光的幻覺,光的速度自然也就無從說起。這個結論,大家如果一時還不理解,可以暫時擱置,我們在下面討論量子理論時還要用到這個結論,也許那時將更好的理解這種概念。
我不清楚愛因斯坦本人是否對佛學有過研究,但其本人對佛學有著相當高的評價,在1954年普林斯頓大學出版社出版的《AlbertEinstein:TheHumanSide》中,記錄了這樣一段愛因斯坦的話:
“未來的宗教將是一種宇宙宗教。它將是一種超越人格化神,遠離一切教條和神學的宗教。這種宗教,包容自然和精神兩個方面,作為一個有意義的統一體,必定是建立在由對事物的——無論是精神,還是自然的——實踐與體驗而產生的宗教觀念之上的。佛教符合這種特征。”
愛因斯坦的這個評價也許僅是出於直覺,他應該想不到,後人會用佛學理論為他的相對論基礎作一個證明,這也許是佛學對他這種評價的一種積極反饋吧。
絕大多數人都有機會親眼看到自己身邊人們的出生、衰老、得病、和死亡,
但是絕大多數人只限於暫時的沉思一會兒,
因為受制於自己的知識、智慧、毅力與能力等諸多因素的束縛,
很快又重新投入世間的生活和娛樂中。
如同今天的人們沉醉於流行歌曲、麻將、撲克、舞蹈等之中一樣,
只是身心在這種專注操作地過程中,讓自己暫時忘記了面對的嚴酷的事實。
同時也反映了他們內心世界中對真實的,必將到來的老、病、死的恐懼、慌張和無奈!
永遠是只有非常少的一部分人,
去思索生存的意義和去嘗試徹底解決生、老、病、死的解脫道路。
人為什麼會有想了解宇宙真相的欲望?
霍金是這樣說的,根據進化論,物種對周圍的環境了解的越清楚生存力越強。
但我們頭腦稍微明白點的人,都知道進化論是很幼稚的。
當年就只是一個學術猜想,很多問題達爾文都沒解決,被他的粉絲給“解決”了。波普說:這是范式的世界,學術問題無所謂對錯,權威決定一切意識形態。
所以,霍金的說法只是戲說。
人為什麼會有想了解宇宙真相的欲望?
海德格爾說,人的本質就是了解真相,而真相不是存在者,而是存在,人渴望領會存在——人就是這樣。
但我認為,這是一個學術解構,並不能觸及現象背後的深刻事實。
地球上有62億人了,為什麼還是時時感到孤獨
生活在愛人親人朋友當中,為什麼無法滅掉內心的孤獨種子
是不是我們來自一個地方,卻失去了那個地方的記憶
是不是我們將去往一個地方,卻失去了路途的航標
關於真理,
愛因斯坦在《物理學的進化》裡,對物理學的概念做出了這麼一種解釋:
物理學的概念是人類智力的自由創造,
它不是(雖然表面上看起來很像)單獨地由外在世界所決定的。
我們企圖理解實在,
多少有些像一個人想知道一個合上了表殼的表的內部結構,
他看到表面和正在走動的針,甚至還可以聽到滴答聲,
但是他無法打開表殼。
如果他是機智的,他可以畫出一些能解答他所觀察到的一切事物的機構圖形,
但是他卻永遠不能完全肯定他的圖就是唯一。
可以解釋他所觀察到的一切事物的圖形。
他永遠不能把這副圖跟實在的機構加以比較,
而且他甚至不能想像這種比較的可能性有何意義。
但是,隨著知識的日益增長,
在圖景的描述也會越來越簡單,並且它所能解釋的感覺印象的范圍也會越來越廣。
我們有理由相信,知識有一個理想的極限。
而人類的智力正在逐步接近這個極限。
也就是這樣,我們可以把這個理想的極限叫做“客觀真理”。
什麼是真相?
什麼是客觀世界??
關於真相,
Dirac給楊氏雙縫的一個解釋是:
當我們一個一個發射電子,讓其通過雙縫,得到的還是干涉條紋,如果我們想看一下到底
這個電子是通過哪個孔,當我們知道了的時候,得到的就是衍射圖像了,不管我們如何讓
觀察器件不影響系統。哪怕僅僅一個光子,得到的圖像都是衍射條紋,而不是干涉條紋!
Dirac說,我們對一個系統的測量,都將不可逆轉的破壞這一系統,也就是說我們測量的結
果是我們測量之後的結果,而我們測量之前的情況我們還是一無所知。
什麼是真相?
什麼是客觀世界??
五、粒子還是波?
解決了相對論基礎的問題,我們繼續向量子理論出發。為了說明我們並不是牽強附會,有必要先引出以下三段量子物理學家的話:
J.R.奧本海默:在原子物理學的發現中所表現出來的……關於人類認識的一般概念,……就其本質而言並非我們根本不熟悉、前所未聞或者完全是新的。即使在我們自己的文化中它們也有一定的歷史,而在佛教和印度教的思想中更居有中心的地位。我們所要作的發現只是古代智慧的一個例證、一種促進和精細化。
N.玻爾:為了與原子理論的教程作一類比……(我必須轉向)這樣一些方法論的問題,如來佛與老子這樣一些思想家早就遇到了這類問題,就是在存在這幕壯觀的戲劇中,如何使我們既是觀眾又是演員的身分能夠協調起來。
W.海森堡:自從第一次世界大戰以來,日本科學研究對於理論物理的巨大貢獻可能是一種跡象,它表明在東方傳統中的哲學思想與量子力學的哲學本質之間有著某種確定的聯系。
量子理論是科學發展以來最為成功的理論,給我們提供了新的關於自然界的表述方法和思考方法。量子論揭示了微觀物質世界的基本規律,為原子物理學、固體物理學、核物理學和粒子物理學奠定了理論基礎。它能很好地解釋原子結構、原子光譜的規律性、化學元素的性質、光的吸收與輻射等。現代的許多科技成果都帶著量子理論的烙印。沒有量子理論,我們的生活水平將至少倒退五十年。
這樣一個成功的理論,卻是目前物理學家們最感困惑的一個理論。最主要的問題集中在,一些基本的實驗現象不能得到合理的解釋,另外不清楚海森堡不確定性原理的機制是什麼。
不確定性原理是說:一個微觀粒子的某些物理量(如位置和動量,或方位角與動量矩,還有時間和能量等),不可能同時具有確定的數值,其中一個量越確定,另一個量的不確定程度就越大。測量一對共轭量的誤差的乘積必然大於常數h/2π(h是普朗克常數),這個規律是海森堡在1927通過數學手段推出來的,之後被許多實驗確認,是微觀粒子運動的基本規律。然而這個規律誕生80多年來,物理學家們一直不知道規律背後的原因。也有一些解釋,如霍金就認為,測不准的原因是當人去觀察粒子時,光子對粒子造成了擾動,所以測不准。這個解釋雖然很形象,但並不能使人信服,因為測不准原理並不是實驗室中的發現,而是首先通過數學公式推導得出的,這就說明,只要量子理論的公設沒有問題,那麼從理論上說,粒子的位置和動量就是沒辦法同時精確測量,而這並不是測量手段的問題。
我們再來看電子的雙縫實驗。
如果我們把一束電子直接打在屏幕上,屏幕會顯示一個亮點,表明電子是粒子性的。我們再讓一束電子通過兩段平行的狹縫,在屏幕上則會顯示出明暗相間的干涉圖案,表現出波動性。如果將雙縫之一關閉,則屏幕會出現衍射圖案,但干涉圖案與衍射圖案並不相同,雙縫干涉圖案並不是單縫衍射圖案的疊加。最奇怪的是,在上述實驗中,讓電子一粒一粒的發射,實驗結果還是一樣的。那麼電子到底是粒子還是波呢?
如果說電子是粒子,通過單縫時,為什麼會出現衍射圖案?並且如果是粒子的話,必定不可分割,也無法解釋一粒一粒發射的電子通過雙縫後怎麼會形成干涉圖案——前一粒不可能與後一粒發生干涉,單個粒子也不可能同時穿過兩條狹縫自己與自己發生干涉。在雙縫實驗中,我們快速遮去其中一個縫,單個的電子又該如何感知我們的這一行為並立即表現出完全不同的運動軌跡,本來應該落在干涉圖案中的亮點變成了落在衍射圖案中的亮點?
如果說電子是波,可以解釋電子同時通過兩條狹縫後發生干涉,但通過狹縫後打在屏幕上的為什麼仍然是一個小亮點,而不是較暗的干涉圖案?如果我們想要一探究竟,在雙縫旁邊安裝一個粒子監視器,此時我們會看到一個個的粒子,但是干涉圖案也隨之消失。電子好像知道人們的心思,我們想要偷看它的秘密,它立即會掩飾得很好,一點破綻也沒有。
目前主流的看法是,電子(其他亞原子粒子也一樣)是處在一種所有可能狀態的迭加態中,我們無法推測電子在某一時刻的具體位置(除非進行觀測),但我們可以知道電子出現在某一位置的幾率是多少,這個幾率可通過薛定谔波函數計算得出。
那麼,粒子在通過狹縫前到底是一種什麼狀態呢?是粒子還是波?還是一種被幾率波函數約束的量子迭加態?如果是後者,我們又要如何來理解呢?顯然,微觀亞原子粒子的行為不能用我們經典的理論來解釋。我們只能籠統的說,粒子具有波粒二象性。如果我們只滿足於對現象的了解,這個認知就足夠了,教科書這麼寫,我們也就這麼看。就像世界上幾乎所有的應用物理學家都認為的那樣,知不知道粒子的秘密和能不能運用量子理論是兩回事。現在量子計算機的研究正如火如荼的開展,應用物理學家們不會干等著理論物理學家的解釋再干活的。況且,粒子世界怎麼回事,跟我們的生活關系好像不大。粒子再怎麼奇怪,太陽還是有規律的東升西落,我們還是要有規律的上學上班,微觀粒子世界和宏觀世界是不相干的。
但是,真的不相干嗎?薛定谔的那只可憐的貓打碎了我們希望窩在有規律的宏觀世界的美夢,把微觀世界和宏觀世界生生的扯到了一起。埃爾溫•薛定谔是量子力學的奠基人之一,在1935年就已經覺察到量子迭加的哲學問題怎樣可以在宏觀級上出現。他設計了這樣一個思想實驗:“一只貓關在一鋼盒內,盒中有一種殘忍的裝置(必須保證此裝置不受貓的直接干擾):在蓋革計數器中有一小塊輻射物質,它非常小,或許在1小時內只有一個原子衰變。在相同的幾率下或許沒有一個原子衰變。如果發生衰變,計數管便放電並通過繼電器釋放一錘,擊碎一個小的氫氰酸瓶。於是貓被毒死”。
我們運用自己的邏輯推測,那只貓是非死即活的,兩者必居其一。可是,按照量子力學規則,盒內整個系統處於兩種態的迭加之中,一態中有活貓,另一態中有死貓。但是,一個又活又死的貓,是什麼意思呢?貓的死活被擺在了台面上,我們不能再奉行鴕鳥政策了!
對於量子領域的這種奇怪特性,量子理論的奠基人之一的玻爾給出了自己的理解。他的解釋也被認為是量子理論的傳統觀點,被稱為哥本哈根解釋。玻爾認為:在對某個量子物體實行一次測量之前,就把一組完全的屬性委歸於它,那是沒有意義的。也就是說,詢問一個電子“實際”是什麼的問題,是沒有意義的。或者至少,當您提這個問題時,物理學家不可能給予回答。他宣稱:物理學不告訴我們世界是什麼,我們只能說觀察到的世界是什麼。對於薛定谔的那只被量子論決定生死的貓,玻爾的觀點是,物理學不能告訴我們貓是生還是死(當然我們的邏輯可以判斷),只有在我們觀察後,波函數發生“塌縮”,我們才能知道確定的結果。
玻爾的結論是驚世駭俗的,因為本來是客觀的物理實驗,結果卻要由主觀的意識來決定,這是大多數人所不願接受的。我們一般會毫不猶豫的認為這個世界是實實在在存在著的,眼前的電腦、屋外的果樹、鮮花,一切的一切,都是實實在在的呆在那兒,並不會因為我們注意到它們就不存在。換句話說,就算我們魂歸西天,這個地球還是一樣的轉。是的,我們堅定的這樣認為。不僅我們,大多數物理學家都是同樣的看法,認為我們這個世界具有兩種特性:實在性和定域性。其中定域性是指,一個物體或人,比如張三,要麼在家裡,要麼在辦公室,或者在其他某個地方從事秘密活動。我們可以確定,在某個具體的時間,張三只可能出現在一個地方,他不可能同時在家又在辦公室(當然除了他是SOHO的在家辦公一族)。也就是說,沒有一種東西可以超過光的速度。然而玻爾告訴我們,在粒子世界,所謂的定域性是不存在的,而實在性,從物理學角度也是無法確定的。
出於保衛經典世界的定域性和實在性角度出發,一些物理學家發展出了關於量子特性的多種解釋。一種隱變量理論認為,我們不清楚粒子的行為是因為某種暫時還沒有被我們發現的因素導致的,粒子其實和乒乓球一樣是經典實在的。另一種多宇宙論則認為,我們每次觀測,宇宙就發生一次分裂。比如我們看到粒子從左縫穿過,與此同時,另一個平行的宇宙被分裂出去,在那個宇宙,粒子其實是從右縫穿過的。這樣,與我們平行的宇宙就有天文數字般那麼多。我們不禁感歎,為了保衛實在世界的代價未免也太大了!況且這也不符合奧卡姆剃刀的經濟性原則,奧卡姆剃刀原則告訴我們:不要把簡單的事情復雜化。
如果僅是理論的不完善,我們還可以勉強接受,然而以下將要談到的兩個已被證實的實驗,將徹底粉碎任何保衛實在性和定域性的企圖。
六、兩個決定性實驗
在談到前一個實驗之前,我們必須先介紹一個被稱之為“科學中最深刻的發現”的貝爾不等式,這個不等式的形式是:|Pxz-Pzy|≤1+Pxy。我們可以不用理會這個不等式的具體含義,也不用管貝爾是怎麼推導出來的,我們只要知道,貝爾為我們提供了一種可能,即直接用實驗數據驗證量子理論。貝爾不等式用數學語言告訴我們,如果我們的世界是經典實在的,那麼不等式成立,反之,則不成立。
貝爾不等式使物理學家們用具體實驗來驗證ERP佯謬成為可能。
ERP佯謬是愛因斯坦和波多爾斯基以及羅森聯合提出的一個思想實驗。天才的愛因斯坦建立了相對論,可是在他內心深處仍然渴望經典實在的世界,這方面他是保守的。因此為了反駁量子理論,愛因斯坦提出了他的诘難:想象一個大粒子衰變成兩個小粒子反向飛開。如果粒子A自旋為“左”,粒子B便一定是“右”,以保持總體守恆。按照量子理論,在觀察之前,它們的狀態是不確定的,只有一個波函數可以描繪它們。當彼此飛離數光年後,我們開始觀察粒子A,它的波函數坍縮了,瞬間隨機選擇了比如說“左”旋。此時粒子B也必須瞬間成為“右”旋了。那麼B是如何得知A的狀態呢?難道有超光速信號來回於它們之間?這顯然違背了相對論。
1982年,法國奧賽理論與應用光學研究所的阿斯派克特小組第一次在精確意義上對EPR作出檢驗,這個實驗被命名為阿斯派克特實驗,實驗結果毫無懸念的證明了量子理論的勝利,貝爾不等式不成立!之後若干物理學家多次重復檢驗,結果一致。阿斯派克特系列實驗是20世紀物理史上影響最為深遠的實驗之一,甚至可以和1886年邁克爾遜—莫雷實驗相提並論。
面對實驗結果,人們面臨選擇,要麼保留實在性,要麼保留定域性。二者至少必須放棄一樣。如果保留實在性,定域性就必須放棄,這就意味著存在一種物理信號可以超光速傳播。而這與眾多實驗事實驗證過的相對論相矛盾,顯然不可取。那麼保留定域性,放棄實在性呢?這種選擇是痛苦的,大多數人並不表態,也許是默認?因為這似乎是唯一的選擇。的確,這就是目前對量子狀態的一種主流看法,量子處在多種可能性的迭加態。當我們進行觀測行為的時候,幾率波函數塌縮,一種狀態被決定下來。至於這究竟是怎麼發生的,沒有太多人去探究。這個領域像個黑洞,我們只能猜測,真相是什麼,誰也說不清。
如果說阿斯派克特實驗讓人們還保留一些經典世界定域性的希望,那麼下一個實驗——延遲選擇實驗將徹底摧毀人們的這最後一點希望。
延遲選擇實驗是美國理論物理學家惠勒在1979年提出的一個思想實驗,這個實驗的基本思路是,用塗著半鍍銀的反射鏡來代替雙縫。一個光子(電子也是一樣)有一半可能通過反射鏡,一半可能被反射,這是一個量子隨機過程。把反射鏡和光子入射途徑擺成45度角(如下圖所示),那麼它一半可能直飛,另一半可能被反射成90度角。但是,我們可以通過另外的全反射鏡,把這兩條分開的岔路再交匯到一起。在終點觀察光子飛來的方向,我們可以確定它究竟是沿著哪一條道路飛來的,如果檢測器1在響,說明光子經由直飛的ADB線路傳播過來,如果檢測器2在響,說明光子經由反射的ACB線路傳播過來。但是,我們也可以在終點B處再插入一塊呈45度角的半鍍銀反射鏡,這樣,兩束光線將重新組合,這會引起波的干涉效應,於是,進入1和2的光束強度分別與兩束光在組合點處的相對位相有關。這些位相能通過調整光程長度而改變。特別地,可能這樣安排位相,使得互相干涉導致進入1的光強為零,100%的光進入2。
按照保留定域性的量子理論觀點,如果不插入第二塊半鍍銀鏡B,那麼光子經由確定的線路ACB或者線路ADB傳播,最終在檢測器1或檢測器2處得到光子的信號。如果插入第二塊半鍍銀鏡B,我們觀測手段發生改變,光子立即以量子迭加態同時經兩條線路穿過B並發生干涉。總之,如果我們不在終點處插入半反射鏡,光子就沿著某一條道路而來,反之它就同時經過兩條道路。現在,關鍵點是第二塊半鍍銀鏡B插入還是不插入,這個決定可以延遲作出,直到一個確定的光子已經快要到達終點時才決定。這樣,我們可以在事情發生後再來決定它應該怎樣發生!這是與定域性直接相違背的。
在提出這個設想5年後,馬裡蘭大學的卡洛爾.阿雷(CarrollAlley)和其同事做了延遲實驗,驗證了惠勒的這一設想。與此同時慕尼黑大學也作出了類似結果。
延遲選擇實驗甚至在宇宙尺度上也具有可操作性。1979年月29日,瓦爾希(Walsh)等人用2.1米光學望遠鏡發現了一對相距5.7角秒的類星體0957±561A,B。它們的亮度差不多。等級均為17等,光譜中有相同的發射譜系,譜線的寬度和強度相同。它們曾被認為是兩個不同的類星體。二者分開的視角是6弧秒。現已證明:二者實際上是一個類星體由於引力透鏡原理所成的兩個像。而這個雙像成為在地球上進行宇宙尺度的延遲選擇實驗的天然光源。惠勒提出了一個實驗裝置,將望遠鏡分別對准兩個類星體像,利用光導纖維調整光程差,並將光子引入實驗裝置,就可以完成星際規模的延遲選擇實驗。也就是說,我們是否插入第二塊半鍍銀鏡B,將決定上億光年前就已發出的光的路線,物理世界的定域性在此被推翻。
有意思的是,引力透鏡現象是愛因斯坦廣義相對論所預言的一種現象,引力透鏡現象的存在是廣義相對論的一個直接驗證,而基於引力透鏡的延遲選擇實驗卻直接否定了相對論的基礎,即光速為物理世界的最大速度。量子理論和相對論的矛盾在這一個實驗中被徹底揭露。二者都是被無數實驗現象證實的理論,我們無法放棄任何一個理論。兩個自成體系的邏輯公設系統,在描述同一個世界的時候產生了一個悖論:引力透鏡現象證明了相對論的正確,而基於引力透鏡的延遲選擇實驗,卻推翻了相對論的定域性基礎。我們的世界到底是怎麼一回事?是世界欺騙了我們還是我們被自己欺騙?
延遲選擇實驗和阿斯派克特實驗是任何試圖解釋量子世界奇異特性理論的試金石,那些試圖保有經典世界實在性和定域性的企圖在這兩個實驗面前都將無法自圓其說。我們無須再做無謂的嘗試,相對論與量子論的矛盾實際上已經明確的告訴了我們,並不是理論有問題,而是理論的公設有問題。當愛因斯坦在與玻爾爭執的時候,哥德爾可能在心裡說:看吧,我早就說過任何具有公設的系統都是不完備的。所以你們的爭執也是遲早的事!
的確,用相對論無法解釋量子的古怪行為,而量子論自己都無法解釋量子的行為,更不要說去解釋相對論了。
現代科學面臨著一種尴尬的境地,如果不從根本上進行反思,這種悖論恐怕無法化解。我們不妨回味一下玻爾的觀點:“物理學不告訴我們世界是什麼,我們只能說觀察到的世界是什麼。”大家是否注意到,玻爾的觀點與佛家的理論不謀而合!前面我們說過,佛家的觀點認為,沒有一個獨立於觀察者之外的世界,每個人所感知到的世界,只不過是自己無明分別念所產生的幻象。既然如此,我們能否從佛學的角度來解釋粒子的古怪行為,並最終化解相對論與量子論的矛盾呢?
我們拭目以待。
七、相對論與佛學的比較
一個成功的科學理論,不能僅僅是數學形式上的成功,同時也應該是能夠被人們正確理解和接受的理論,如果相對論的這個基本矛盾沒有得到合理的解釋說明,針對相對論的責難將無休無止。但是,自從相對論誕生以來,不論維護相對論還是反對相對論的專家學者,都沒有從根本上去尋求解決相對論兩個原理基本矛盾的辦法,都只是針對各種佯謬進行表面的解釋,這些解釋實際上並不能根本的解決存在的問題。那麼,我們從佛學角度出發,有沒有可能找到一種解決相對論基本矛盾的方法呢?下面我們就此進行詳細的分析。
光速恆定是相對論中最重要的一個前提,所有相對論的結論都是在這一前提條件下才得以成立,然而,光速為什麼相對於每一個觀測者都是一個恆定的數值?並且與觀測者的運動狀態無關?如果光也是一種物質,那麼這與我們的常識是相悖的。比如,一個乘客從火車上向火車運動方向上扔一個小球,在乘客的眼中,小球的運動速度和自己平時在地面上扔小球的速度是一樣的,而從一位站在站台的觀測者看來,小球的運動速度就是其本身速度與火車行駛速度相加之和。然而相對論告訴我們,如果從火車上不是拋出小球,而是發射一束光子,那麼無論對於火車上的觀測者還是站台上的觀測者,光子的速度都是恆定的。對於這一原理,愛因斯坦沒有進一步的說明。光速恆定是相對論的基本假設,但是,為什麼在不同的參考系中,光速始終保持不變?在相對論中,所有的量,如質量、能量、長度、時間等等都是相對的,為何唯獨光速這一個量是絕對的?光的本質到底是什麼?對於這一問題的解答,似乎隱含著一些本質問題的答案。
或許有人會說,光速恆定不是從麥克斯韋方程得到的結果嗎?難道還需要說明嗎?如果這樣認為的話,並沒有看到問題的實質。麥克斯韋方程是為了描述電磁現象而得到的,所以對光速恆定的結果也只是對現象的一種數學化描述,並不是說明現象的原因。麥克斯韋方程無法說明白是電磁現象導致了光速恆定的結果還是光速恆定導致了電磁現象的產生,更或者二者根本就不是因果關系,只不過是同一種現象的不同表現。況且用數學來解釋物理現象的本質,有點倒果為因的感覺。數學的本質是什麼,目前並沒有統一的認識,直覺主義者、形式主義者和邏輯主義者各有各的解釋,數學自身的出生的問題都沒有解決,更不可能去說明物理現象的本質。
前面我們說過,從佛家的角度來看,世界是虛幻不實的。但是,這個世界如此鮮活而真實,怎麼可能是虛幻的呢?是什麼原因導致了這個虛幻的世界的產生呢?佛經中說,我們是因為無明,產生分別心,又因分別心,產生執著念。分別心產生了幻象,而我們執著於幻象,因此我們就以虛幻的世界為真,從而迷失了自己的本來面目。在佛家的觀念裡,無明是現象世界生成在邏輯上的原因。所謂無明,即是指沒有智慧,迷失了本心。而分別念,是現象世界生成的直接原因。
大家都是由於分別心而產生了幻象,那為什麼我們自己一點都沒有察覺呢?佛說,那是因為分別心太過細微,而我們的意識太過粗放。我們的意識是由連續不斷的念頭組成,我們每個人在安靜沉思的時候,可以自己審視自己的念頭生起和消逝,有時候,一個念頭起來,我們的心思就隨著這個念頭而去,從而產生了更多的念頭。不間斷的念頭在我們的腦海中起起落落,就組成了一幅連續而動態的畫卷。我們誤以為我們的思維是連續的,其實我們只要安靜的進行內視,就可以發現念頭與念頭之間是存在間隔的。著名的哲學家,禅修大師克裡希那穆提在其著作《最初和最終的自由》中寫道:“如果你非常仔細的察看,你會看見,盡管反應,即思想的運動,看起來如此迅速,但是,念頭之間是有縫隙的,在兩個念頭之間存在著間隔。”
分別的念頭我們在安靜時就可以察覺,但是,念頭又是由更細微的分別念組成,細微的分別念還由更加細微的生滅所組成。這樣的生滅就不是一般狀況下可以察覺到的。按照佛經的記載,一彈指含二十瞬,一瞬含二十念,一念含九十剎那,一剎那含九百生滅。在華嚴經中,記載了佛與彌勒菩薩的對話:“佛告彌勒,心有所念幾念幾相幾識耶,彌勒言,舉手彈指之頃,三十二億百千念,念念成形,形皆有識,(識)念極微細不可執持,佛之威神入彼微識皆令得度,此識教化非無識也。”在這段對話中,彌勒菩薩說,一彈指之間,就有320兆個細微的念頭。實際上,佛經中涉及到的數字概念都是方便說,無非是表達生滅心的細微而已。
為了幫助理解,我們可以把分別心劃分為三個層次:最粗的級別為分別覺,其次為分別念,最細微的稱為分別識,也就是佛法中的生滅。我們把這三個層次分別對應於時鐘的時針、分針和秒針。假如我們的分別心處在時針的層次,我們只能察覺到時針的運動,如果分別心處在分針的層次,那我們可以察覺到時針和分針的運動但察覺不到秒針的運動。如果分別心處在秒針的層次,那麼時針、分針和秒針的運動我們都能察覺到。相應的,佛法說,我們普通人都處在分別覺的層次上,也就是時針的層次,更細微的分別念和分別識我們察覺不到。那麼普通人要怎樣才能察覺到最細微的生滅呢?佛經裡說,要修煉到八地菩薩以上才可以。
由於這樣細微的分別識,現象世界得以生成。我們把現象世界認為是真實的世界,是因為我們無法分辨最細微的分別識,因此看不出現象世界的生滅性。分別識以極快的速度生滅。我們再來看光量子,光是一份一份發出的,兩份光子之間有一個間隔,如果用佛家生滅的觀點來看,這難道不是一種生滅嗎?一份光子是生,間隔表示滅,沒錯!這正是佛學與科學的共通之處!所謂的光,按照佛學觀點,其實就是我們每個人分別識生滅所產生的幻象,而光傳播的速度,正是對應於分別識生滅的速度!
這個原理,可以通過我們在影院中看電影的情形來理解。電影的畫面其實是一幀幀靜止的畫面所組成,我們所看到的連續的電影畫面,其實是我們自己分別識所產生的錯覺,在電影播放時,兩幀畫面之間是有一個很小的時間間隔的,這個時間間隔大約是1/24秒,我們無法察覺到這種間隔,因此,電影畫面看起來就是生動而連續的。而電影播放的速度,正是對應於電影畫面幀的切換頻率,當切換頻率越快,電影播放的速度也越快,當切換頻率恆定,電影的播放速度也就恆定不變。由於我們每個人分別識生滅的速度都一樣,所以光速相對我們每個觀測者來說都是恆定不變的。這樣,從佛學的原理來看相對論的光速不變前提就顯得順理成章了!
我們繼續以這樣的思路來探究。很容易明白,所謂普朗克時間,就是分別識從生到滅的間隔,而普朗克空間,就是在這一個短暫的生滅中分別識所產生的虛幻的最小空間單位。而為什麼小於普朗克時間和空間的概念對於科學來說是個禁區,從佛學理論則很容易解釋:虛擬的四維時空幻象本身就是建築在一個個連續不斷生滅的分別識之上,想要用虛擬時空中的要素去探索建築該時空的基元之間的縫隙,這是本末倒置的行為,用一個不太恰當的比喻就是,想用一把鋼尺去測量鋼尺上兩個鐵原子間的距離,當然是不可能的。
我們再看相對論中的第二個原理——相對性原理。
對於相對論所闡釋的相對性原理,從佛學角度同樣可以很好的理解。在佛家看來,我們每個人眼中的現象世界,都是因無明分別念建構而成。因此,我們每一個觀測者就是一個獨立的系統,每個人所觀測到的一切現象,都只是站在自己的角度來觀測,也都有自己的時間、空間、質量、能量等等量度,只不過大家的量度在大多數情況下都是相似的,所以,看起來現象世界似乎有著客觀的標准和量度。然而,本質上說,並沒有一個能夠獨立於觀察者之外的所謂客觀世界。如果有這樣的世界,必然會有統一的時間、空間等等相同的量度單位,然而相對論效應的證實已經否定了有一套客觀量度單位的說法。那麼,從佛學的角度,能否對相對論中的“鐘慢尺縮”等效應進行符合邏輯的解讀呢?
八、對相對論效應的重新解讀
要對“鐘慢尺縮”效應進行解讀,首先要對時間、空間的概念進行解析。我們生活在時間與空間之中,可是要對時間和空間來下個精確的定義,卻幾乎是不可能的。公元前二世紀的《淮南子》一書曾對時空作了一個不是定義的定義:“上下四方謂之宇、往古來今謂之宙。”宇,即是上下四方的空間;宙,即是過去未來的時間。每個思維正常的人當然明白什麼是上下四方,什麼是古往今來,但是,這只是時空的描述,並不是時空的本質。我們也許會認為鐘表上秒針“滴答滴答”著轉動的,就是時間,也可能認為春去秋來,花開花落的就是時間。但這一切,只不過是時間的表象而已。那麼,時間、空間的本質含義到底是什麼呢?
看看我們用來記時的單位就會明白,時間只是對運動和變化的量度。我們把地球繞太陽公轉一圈所需的時間定義為一年,把地球自轉一圈所需的時間定義為一天。再把一天24等分,每一份定義為一小時。同樣的,繼續等分下去,可以得到一分鐘和一秒鐘的時間概念。我們生存的這個宇宙,大到天體、星系,小到原子、分子,無不處在不停歇的運動當中。為了描述和量度這些運動,時間概念自然應運而生。歸根結底,時間只是運動和變化的量度,或者說是一種人為的約定。我們可以假設,世界上所有的事物,包括星球、日月、空氣、分子、原子等等一切的一切突然停滯,此時還會有時間概念嗎?有人會說,就算這一切停滯了,我們還有思維啊,還是會產生時間觀念啊!這樣的說法即對也不對,如果我們還有思維,的確還會有時間觀念,但是我們的思維是不是一種運動呢?
從物理層面上來看,思維與運動是相關的。
現代腦神經科學發現,人腦思維的時候腦神經會產生相當於一節5號電池百萬分之一的微小電波。這一現象說明,構成神經細胞的原子的外層電子發生了吸收或放出能量的現象,而這種能量以能量的最小單位光子(或虛光子)的形式出現。也就是說,人的思維與電子吸收或釋放光量子的行為相關。一般成年人在平靜的清醒狀態時,大腦腦電波主要表現為α波(讀作阿爾法波),這種波的頻率約為8-13赫茲,即一秒中發生8-13次振蕩。如果在睡眠時,思維較不活躍,腦電波的頻率會逐漸下降,一般深度睡眠時的頻率約為每秒鐘4次左右。也就是說,我們在睡眠時意識仍然在運作,只不過比清醒時大大減少,約為清醒時的1/3左右。
以上是從科學的觀點來分析,如果從佛家的角度來看,運動不僅是與思維相關而已,運動本身就是無明分別而產生的幻象。設想,我們能感知到運動,歸根結底,是因為我們感知到了差異,這種感知到差異的性質,就是佛家所說的分別。例如,我們判斷一個小球發生了移動,一定是因為我們識別出其位置發生了變化,前一位置與後一位置必須能夠相區別,如果前後位置無法區分,我們將無從判斷運動是否發生。這種能夠被區分的性質,就是佛家所說的分別。產生了分別,運動的概念隨即產生。有了運動的概念,時間和空間的概念也同時產生。有相續的分別,就產生了先後的時間概念,而分別的結果,就產生了空間的概念。從佛學上來看,所謂的“人”其實是一種境界,由於大家是“人”,所以大家的分別識速度相同,所以大家會有相同的時間和空間概念,也即是說,對於“人”這個境界來說,光速是恆定的。但是,如果境界改變,分別識的快慢也會有變化,相應的,“光速”、“時間”、“空間”等概念也會相應的變化。
比如說,從佛家的觀點來看,人通過禅修可以控制自己的分別識速度,使自己的分別識變慢。所以,當人進入深入的禅定狀態中時,對於修習禅定的“人”來說,時間會變慢。在《金剛般若研習報告》第17卷中,記載了當代禅學大師虛雲老和尚的一則故事:
虛雲老和尚是當代禅宗的祖師,有相當的禅定功夫。他常常打坐,一坐就是十天半個月,出定後覺得才幾分鐘。我們知道虛雲老和尚生活很清苦,有一年過年時,他在自己的小茅篷裡煮芋頭,一邊煮,一邊打坐。有人到茅篷來看老和尚,向他拜年,看到他入定,就拿引磬在他耳朵邊敲,請老和尚出定。出定後看到有人來,老和尚就說:“你們來得正好,我剛剛煮芋頭,大家一起吃。”結果一看,芋頭都長毛了。他們說:“年早就過了。”老和尚說:“不會吧!我覺得才十幾分鐘。”他在定中感覺十幾分鐘,實際上過了二十多天。虛雲老和尚常常一入定就是很多天,類似這樣的事情很多。
以上故事所描述的情況,其實任何一位修習禅定的人都能夠切身體會得到。在禅定中所體會到的時間變慢,是確確實實的變慢,並不是因錯覺而引起的。在禅定中,人的所有機能都以變慢的時間來運作,因此,即使十天半月不吃東西,一樣不會覺得餓,身體也不會有任何損傷。不同的境界會有不一樣的時空概念,這在佛經和一些民間傳說中都有論及。民間常有“天上一日,人間百年”的說法。而在佛經中,這樣的記載非常多,比如在佛經中記載,忉利天的一天相當於人間的一百年,而兜率天的一天相當於人間的四百年。從佛學的角度來看,時間的相對性是太平常不過了。
對於禅定中發生的時間變慢現象,我們還可以從科學的角度來進行分析。
前面介紹過,人腦在思維的時候,會產生放電現象,這就是腦電波形成的原因。意識的活動越激烈,腦電波的頻率就越高,也就是說,電子釋放或吸收光子的頻度越大。在自然情況下,每份光子的速度和能量都是恆定的,電子與光子之間反應的頻度就與電子的運動速度直接相關。而電子的運動速度主要表現在電子圍繞原子核的繞核運動上,當電子的繞核運動速度快,吸收或放出光子的頻度也大。而電子的繞核運動速度,直接表征了時間的快慢。在一個系統中,如果整個系統內電子的繞核運動速度都變慢,那麼這個系統的時間相對來說就會變慢。如果我們拿一個正常運轉的時鐘放在這樣的系統中,由於組成時鐘的所有原子的電子繞核運動速度都變慢,在宏觀上看來,時鐘的指針運轉也會變慢,因此反映為時間的變慢。但這種變慢,只有在兩個系統的對比下才能看得出來。假如有人和時鐘一起呆在這樣的系統中,由於人體自身的系統也在變慢,意識的活動和反應與時鐘的變慢節奏相一致,所以在這樣的系統中,人並不能感知到時間是變慢的。
當我們有了這樣的認知,相對論中的一些佯謬也就可以得到合理的解釋了。我們首先來看“鐘慢尺縮”效應。相對論告訴我們,當一個系統相對另一個系統高速運動時,高速運動的系統中,會發生時間變慢,空間縮小的現象。人們對此現象提出了多種解釋,然而並沒有從根本上解決問題。對此,首先要說明的是,相對論的“鐘慢”效應已經被許多實驗所證實。如,在太空中運行的衛星,需要依據相對論原理來調整時間,否則衛星裡的時間會與地面時間發生偏差。所以,對於把“鐘慢尺縮”效應解釋為觀測效應或計算結果的說法,可以認定是錯誤的。那麼,“鐘慢尺縮”是如何發生的呢?
假設一個系統在以接近光速運動,這個系統中的原子、原子核、核外電子同樣要以接近光速的速度運動。我們知道,電子總是在原子核外作繞核的圓周運動。當原子核在以接近光速運動時,電子依然要作繞核運動,但由於電子的運動速度受到光速這一絕對速度的限制,因此,在電子同樣跟隨原子核在高速運動的同時,繞核運動的速度必然減慢。在整個系統中,電子的繞核運動變慢,宏觀的表現就是系統的時間變慢。假設電子與原子核同樣以光速運動,那麼電子的繞核運動就將停滯,整個系統的時間也就停滯了。因此,當系統在高速運動時,電子的繞核運動速度會變慢,從而引起了“鐘慢效應”,這一效應是真實發生的效應,並不是所謂的觀測效應。
同樣的原理,也可以解釋“尺縮效應”發生的機制。
我們知道,電子具有的能量越大,電子的軌道半徑也越大。當電子的繞核運動速度變慢時,說明電子的能量變小了,相對而言,電子的軌道半徑也會變小。當整個系統的電子軌道都變小的時候,宏觀上就表現為空間的縮小。所以同樣一把尺子,如果放在這樣的系統中,相對於靜止系統來說,其尺度一定是縮小的。可以設想,如果電子與原子核同樣以光速運動,那麼電子與原子核間的繞核運動停滯,事實上,電子與原子核的概念都將不存在,空間的概念也就隨之瓦解。這就是“尺縮效應”形成的機制。應該說,尺縮效應也是真實的效應,但與鐘慢效應不同的是,尺縮效應無法測量。我們設想,在一個高速飛行的宇宙飛船中,作為觀測主體的人,自身的尺度在與飛船內的尺子和整個飛船的空間在同步“縮小”,由於這種同步性,觀測主體無法感知到空間的變化,因此也就不會認為尺子或空間在縮小。當飛船返回地面,飛船系統又和地面系統保持一致,尺子仍然回復原來的長度,地面上的觀測者同樣無法判斷尺子是否曾經發生過“尺縮”的現象。因此,盡管“尺縮效應”是真實效應,卻是無法觀測到的真實效應。
這種同步“縮小”卻無法觀測到的現象,與19世紀的科學家彭加勒提出過的一個思想實驗所說的道理是一樣的。這個被命名為“夜間倍增”的思想實驗說的是,假如在夜間,大家都睡著的時候,所有的東西都增大了一倍,醒來的時候,人們能夠感覺得到嗎?結論是,我們無法察覺。同樣的道理,若是我們處在一個“倍縮”的空間中,我們自己也是無法感覺到這種差別的,尤其是當光速也在“倍縮”時。
在相對論中,沒有提到“光速”也會變化,但我們從佛學的角度看,高速運動的系統中,不僅會出現“鐘慢尺縮”效應,同時也會出現光速變慢的效應。這是因為,在一個高速運動的系統中,人的意識會相對變慢,而分別識的速度對應於光速,所以在這樣的系統中,光速自然也會變慢。
我們再看看前面提到的關於相對論的一些佯謬,看看從新的視角出發,能不能得出較圓滿的解釋。首先看光速絕對性的佯謬,在前面提到的未來警匪太空槍戰的故事裡,警察發射的激光束,在匪徒看來,會以怎樣的速度從匪徒的窗前飛過呢?如果以運動的相對性原理出發,警察發射的激光束,僅比接近光速飛行的飛船快一點,那麼在匪徒的眼裡,激光應該以非常緩慢的速度從眼前飄過。但依據相對論的光速絕對性原理,光在任何參照系的運動速度都是恆定的,所以光依然以絕對光速從匪徒的眼前飛過。兩個原理似乎給出了相互矛盾的結論,那麼,問題出在哪呢?
在這個故事中,警察與匪徒的飛船都在以接近光速的高速度在飛行,在警匪各自的系統中,系統內的電子繞核運動都發生了變慢的現象,警察與匪徒的身體、腦電波的頻率、以及意識同樣發生了變慢的情況。前已論述,分別識生滅的速度對應於現象世界中的光速,在高速運動中的警察和匪徒由於意識活動變慢,相當於分別識變慢,因此,在警察和匪徒眼裡的光速也就變慢了。當激光束從匪徒眼前飛過時,激光的確僅以較慢的速度超過匪徒的飛船,但由於匪徒的意識活動變慢,在匪徒看來,激光仍然是以“光速”在運動,只不過匪徒眼裡的光速,已經不是在靜止時,或者說,在匪徒的分別識沒有變慢以前時的光速了。這種警匪在太空發生高速追擊的情況,我們可以想象為是發生於一部被慢放的三維電影中。對於警察與匪徒來說,他們自己意識不到一切節奏已經變慢,只有系統外,或者說,在三維電影外的人才能夠判斷出,這個系統內的一切已經變慢了。在警察與匪徒看來,一切都沒有變化,時間、空間、光速等等一切都和靜止時是一樣的。如果要檢驗一切都曾經變慢,正如前面所說,可以用警匪系統內的鐘表變慢來加以驗證。但是,對於空間縮小以及光速變慢這兩個效應是無法被測量到的。
從以上分析我們可以發現,原本考驗人們邏輯思維的光速不變原理,其實應該理解為是光速相對不變原理。即光速是相對於某一個系統內部而言的光速不變。從佛學的觀點看來,光速不變是相對於觀測者而言的。對於不同的觀測者,可以有不同的時間、空間、光速等概念。而對同一個觀測者來說,不同的運動狀態以及不同的禅修狀態,都可以體驗到不一樣的時間與空間。只有基於這樣的理解,相對論中的光速不變原理與運動的相對性原理之間才不會有矛盾,同時基於這種矛盾的佯謬也可以得到合乎邏輯的解釋。
我們運用以上原理來看基於相對性原理所引發的雙生子佯謬。
雙生子佯謬主要是基於運動的相對性原理,即,運動是相對的,如果我們采用不同的參考系,那麼對運動就會有不同的看法。例如,哥哥乘坐飛船在外太空旅行,相對於弟弟是高速運動。但哥哥同樣可以認為是弟弟在相對於自己在高速運動,這兩種看法,依據運動的相對性原理,都是可以的。但實際上,當雙生子相遇時,只可能出現一種結果,要麼哥哥比弟弟大九歲,要麼弟弟比哥哥大九歲,或者兩人還是一樣的年齡,也就是說,相對性原理在實際運用當中是要受到限制的。那麼,實際上,是哪種情況會發生呢?
實際上,我們判斷是誰在作高速運動,不需要用另一個參考系作對照。如前所分析,高速運動的參考系中,電子繞核運動會變慢,這種變慢是相對於該參考系之前的狀態而言的變慢。以作太空旅行的哥哥為例,哥哥的運動狀態由在地球時的靜止,加速至高速運動狀態,在這一過程中,在哥哥的系統內,所有的電子繞核運動都變慢了。因此在哥哥的系統中,實質性的發生了時間變慢現象,而這一現象的發生與選誰作為參照系毫無關系。系統時間的變慢只與系統本身的狀態變化有關。同理,弟弟由於一直在地球,運動狀態始終沒有變化,所以,對於弟弟來說,時間沒有發生變化。很顯然,在弟弟經過十年的時間後,與哥哥在地球上再次相遇,會發現哥哥比自己年輕九歲。這一幕,會真實的發生,並不存在佯謬。但是,在哥哥看來,也並沒有占到時間上的便宜。在哥哥的系統中,一切都是以變慢的時間在運行,包括飛船、哥哥的身體、腦電波以及哥哥的意識。因此,在哥哥看來,的的確確是只過了一年的時間。從這點上可以看出,所謂的時間、空間等等,僅僅是電子的不同運動頻率在我們意識當中的反映,這種微觀的變化在宏觀上就體現為不可思議的時間變化。從佛學的角度來看,一切的變化其實僅僅是分別識的變化,所謂的運動,也僅僅是分別識所形成的幻象。分別識速度越慢,相應的電子繞核運動速度即會變慢,從而引起一系列的相對論效應發生。因此,從究竟上來看,一切變化都是分別識的幻象而已。
運用以上的原理,所有的相對論佯謬都可以得到合理的解釋。這些無法合理解釋的現象之所以稱為佯謬,事實上是因為我們主觀的感覺與現象之間發生了不可調和的矛盾。這種矛盾的根源就在於,我們習慣於用數學上的技巧去理解這些現象,比如在考慮運動的相對性時,總是習慣於選取一個參考系作為標准,卻從沒想過,人的思想意識,本身就與運動狀態息息相關。因此,對各種效應的解讀,必須以觀測者自身的狀態作為標准。而實際上,只有以自身的狀態作為參照,才可能對所有佯謬現象作出合理的解釋。
綜合以上從佛學角度對自然科學領域的一些認知,我們大致可以得到以下一些結論:
時間、空間以及光的概念都是基於運動的觀念才形成,而運動的觀念來源於觀測者的分別心。也就是說,時間、空間以及光等所有現象都是基於分別心生滅所產生的幻象。
時間、空間以及光等所有現象都是以觀測者為中心,在空間上以光速向外拓展,在時間上不斷延伸。
時間、空間以及光等所有現象只是相對於觀測者而言的現象,這些現象的變化也只是相對於觀測者之前的狀態而言的變化。比如,觀測者的時間尺度所發生的改變,只是相對於觀測者在改變前的狀態而言的改變,與其它參考系的運動狀態無關。
以上從佛學原理對相對論的解說,可能會使人誤解時間、空間等概念與分別識是線性相關的。其實時空的確與分別識緊密相關,但不一定是線性相關,在一定的分別識層次,時空概念將完全不同於我們所感知到的這個現象世界,而這些都不是任何科學或邏輯思維可以推測的,只有我們親自去實證佛的理論,了悟宇宙一切實相後,才可能明了這一切。