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从量子力学出发,微观粒子具有意识,宇宙也具有意识(转)

  一、量子力学发展至今,我们现在可以把量子力学的主要原理和特征总结如下:

  1,非连续性

  量子力学认为物质世界存在一个最小的物理量单位,科学家把物质世界这个最小的物理量单位称做量子。量子,可以是指能量的最小单位,也可以是指物质的最小粒子。当我们按照量子力学说世界的能量存在最小的单位,能量在宇宙中是分成一份份来传递的,而不是连续来传递的,这就使以前传统经典物理学的能量是连续和均分的观点受到了破坏。从这时起,量子力学就成为一个不同于传统经典物理学的新的物理学规律。

  2,波粒二象性

  现代的量子力学科学实验表明,一切微观粒子都具有波粒二象性。微观粒子的波粒二象性是说,微观粒子在作为实体粒子的同时,又具有波的特性。我们举光子或电子来说,单个光子或电子对于我们来说是具有物质实体性的东西,但是当我们在实验中,将光子或电子一下子大量发射或者依次单个发射通过双缝,都能够在在后面的屏幕上形成明暗相间的波的干涉图像,这就说明光子和电子它们也具有波的特点,即它们同时也是波了。这即是说,一切微观粒子都具有波粒二象性。

  3,不确定性原理

  量子力学的不确定原理最先由物理学家海森堡提出,该原理最先的表述是:一个微观粒子的位置与动量不可以同时被确定,我们对一个粒子的位置测量得越准确,即越确定,则粒子的动量就测量得越不准确,即越不确定,反之亦然。以后科学家通过科学实验和研究表明,微观粒子的不确定性不是由于我们对微观粒子的测量所造成的,而是微观粒子内秉属性和固有规律。在量子力学世界中,因为微观粒子的本质是不确定性的,所以偶然性和随机性就成为我们考察物质微观世界运动的一个重要方面。

  因为量子力学讲事物的不确定性,讲事物偶然和随机的变化,这就与经典物理学讲事物的确定和决定形成了明显的区别。打个比方,我们对着着前面的靶子的中心打出一发子弹,只要我们瞄得够准,足够精确,按照经典物理学的牛顿力学定律,那么子弹就一定能击中靶心。但是按照量子力学,即使我们瞄得足够准,足够精确,子弹也不一定能百分之百击中靶心,它允许精确对准靶心发射出的子弹有一部分可以最终偏离靶心,而这就违反了经典物理学定律方程所遵循的严格的因果关系。所以我们说,量子力学是与经典物理学不同的物理学。所以,与我们把经典物理学称为决定论相反,量子力学被人们称为非决定论。

  4,概率论

  薛定谔于1925在德不罗意物质波的启发下建立了描述微观粒子运动的波动方程,该波动方程里出现了波函数。以后波恩给出了波函数即是指微观粒子在空间某点出现的概率的解释。在量子力学中,微观粒子的运动用波函数来描述,这就意味着在微观世界中,微观粒子的运动的力学量如坐标、动量、角动量、能量等,一般不具有确定的数值,而是具有一系列的可能值,而每个可能值只以一定的概率出现。这也是与我们在上面说微观粒子的运动具有不确定性相一致和符合的。因此,波函数描述的就是微观粒子在空间分布的概率。

  就拿我在上面举例的射靶实验来说,按照量子力学,我们在某个地方精确对准远处的靶子的中心进行射击,我们只能依照薛定谔方程计算子弹射中远处靶心的概率,而不能按照经典物理学说子弹就一定能射中远处的靶心。我们只能说,我们对准远处的靶心进行射击,在绝大部分情况下,子弹能击中靶心,而在小部分情况下,子弹不会击中靶心而会偏离靶心,而子弹发射击中和偏离靶心的情况满足薛定谔方程波函数的描述。所以量子力学讲世界上某件事发生的概率,讲事情发生的不确定性和或然性,而不是讲某件事发生的必然性和一定性,这就是量子力学与经典物理学有着明显不同和区别的地方。

  5,量子纠缠

  量子力学的量子纠缠的概念,最早是由爱因斯坦在质疑量子力学完备的EPR佯谬的论文中提出的。量子纠缠大体上说是,在微观世界中两个处于相关纠缠态的粒子,无论它们分开的距离有多遥远,我们对一个粒子的操作会立即影响另外一个粒子,使这个粒子发生相应改变。爱因斯坦称这种效应为“幽灵般的超距作用”。后来的大量的科学实验表明,微观粒子世界确实存在量子纠缠这种幽灵般的超距作用,这是量子力学最具诡异和神秘的地方,由此也延伸出下面量子力学的另一个重要性质——非定域性。

  6,非定域性

  正像前面量子纠缠所揭示的那样,量子力学的非定域性是指微观世界的粒子跨越空间距离瞬时发生相互感应和相互作用的现象和性质。微观粒子的这种跨越空间距离瞬时发生相互感应和相互作用的现象和性质,违背了以前属于经典物理学的定域性原则。经典物理学的定域性原则认为,宇宙中的一个物体都只能在一个时间内位于宇宙空间的一个地方,并且它对宇宙空间中其他物体的影响和作用的速度不能大于光速;假如宇宙空间中有传递其相互作用和力的媒介粒子,那么这种媒介粒子在空间中的传播速度就不能大于光速。这就是说,按照经典物理学的定域性原则,宇宙中的的物体不能跨越空间距离瞬时发生相互作用。而按照量子力学,两个处于纠缠态的在宇宙空间中各处一方的粒子却可以瞬时发生相互作用;假如宇宙空间中存在有传递它们相互作用和力的媒介粒子,那么这种媒介粒子在空间中的传播速度就超越了光速(事实上,没有这样的媒介粒子),这是经典物理学的定域性原则所不允许的。但宇宙物体间的相互作用超越光速虽不为经典物理学所允许,但是却为量子物理学即量子力学所允许。我们认为,这代表了宇宙还存在另一种定则和规律。

  7,互补原理

  互补原理是上个世纪二十年代丹麦物理学家玻尔在微观粒子都具有波粒二象性的基础上提出的,是在哲学上对微观粒子都具有波粒二象性的概括。玻尔在微观粒子都具有波粒二象性基础上提出的互补原理认为,量子(即微观粒子)具有在经典物理学看来相互矛盾和排斥的两面,这两面无法用单独一种的物理图景来展现。量子虽然具有在经典物理学看来相互矛盾和排斥的两面,我们使用了其中一面,必然会排斥和停止使用另一面,但是它们两面却又是我们描述完整量子现象所不可缺少的,所以我们必须而且只有把它们二者结合起来,才能提供对量子现象的完整描述。

  所以我们用玻尔用的互补原理来解释微观粒子的波粒二象性就是,微观粒子都具有波动性和粒子性的两面,但是波动性与粒子性不会在我们的同一次观察和测量中出现,我们观察到粒子性,则波动性就会消失,反之我们观察到波动性,则粒子性就会消失,所以二者在描述微观粒子现象时是相互排斥(即矛盾)的;但是另一方面,二者又是在描述微观粒子现象、解释实验时缺一不可的,所以二者是互补的,或者并协的。我们只有采用互补的方式把这相互排斥的二者结合起来,说微观粒子既具有粒子性,又具有波动性,才能作为微观粒子所具现象的完整描述。这样玻尔等科学家就从哲学上很好地解释了微观粒子的波粒二象性。

  二、量子力学认为,微观世界粒子的运动和存在状态由薛定谔波动方程的波函数来描述。按照波函数的描述,微观粒子的运动和存在状态不只是一种,而是像散开的波一样有很多种。在波函数看来,微观粒子运动的各种可能的情况都会允许发生,只不过各种可能的情况的发生讲求一定的几率(概率)。在有些如玻尔等量子科学家看来,微观世界的粒子其实不能严格地称为粒子,它是如波函数描述的一种像波一样存在、波和粒子相互掺杂、既像波又像粒子的一种说不清的东西。而粒子从在微观量子世界像波函数一样分布在空间各点的几率存在转变和过渡到在宏观经典世界的空间一点出现的确定存在,我们就称它为波函数坍缩。

  我们拿电子(或光子)的双缝干涉实验来说。在电子的双缝干涉实验中,在没有人观察的情况下,我们无论是发射大量电子还是每次只发射单个电子通过双缝,后面的屏幕上则都会出现干涉条纹。而在有人观察的情况下,无论是发射大量电子还是每次只发射单个电子通过双缝,后面的屏幕上则都不会产生干涉条纹。

  科学家认为,电子在没有人观察的情况下即是处于薛定谔波动方程中波函数所描述的不确定的运动状态,所以这时光子是波函数描述的波,所以电子在穿过双缝后会形成干涉条纹,即使是每次只发射单个电子也是如此(在没有人观察的情况下每次只发射单个电子,科学家依照波函数认为此时单个电子会同时穿过两条缝,然后自我发生干涉,从而在后面的屏幕上形成干涉条纹)。而在有人进行观察的情况下,电子则会从薛定谔波动方程波函数所描述的波的不确定状态转变到在宏观经典世界出现的确定的实在粒子状态,科学家把这个转变过程称做波函数坍缩。而当今科学家现在进行的所有量子力学解释,其中之一就是必须要能够对上述电子(或光子)的双缝干涉实验中出现的现象做出解释。

  当前由于量子力学的本质未明,所以科学家对于量子力学的波函数是什么,以及粒子从微观量子世界的波函数到宏观经典世界的客观实在的转变和过渡,也就是所谓的波函数坍缩,出现了多种不同的解释。这些解释都看似合理,都看似说得通,但是它们又不能解决量子力学遇到的全部问题,所以人们在现阶段尚不能作出谁才是最后正确的解释的结论。

  总结起来,当前在科学界流行和得到一部公众支持和赞同的量子力学解释,主要有以下几种:

  1,哥本哈根解释

  哥本哈根解释,是以波尔为代表一派哥本哈根科学家对量子力学的解释。这个解释从量子力学的不确定性原理、波恩对波函数的概率解释和玻尔的互补原理出发,认为在没有人的观察的时候,微观粒子只以波和波函数允许的一定的概率分布和运动,只有在人的观察时,才变成了实在。在哥本哈根解释里,在没有人的观察时,微观粒子的粒子性就消失,就只表现为波(也就是波函数),而导致微观粒子从波转变到粒子——这个过程即是波函数坍缩——的,则是由于人的观察。所以按照哥本哈根的解释,是人的观察导致了粒子的波函数坍缩,使粒子从它的波函数所描述的以一定概率存在的可能状态上升和转变为了客观实在。

  在现代量子科学家那里,波函数坍缩又可以说成是态叠加和坍缩。那么,什么是态叠加呢?按照我们对量子力学的波函数的一般理解,一个微观粒子的位置和动量总是不确定的,它总是在变化,没有一个固定的状态和值。在一个给定的时间内,它可以出现在这里,但是也可以出现在那里,我们没法预言说它在此刻究竟会在哪里出现。但是按照一些物理学家对波函数的理解,一个粒子却可以同时出现在上述两个地方。这种对于一个粒子可以同时出现在两个或多个地方的波函数的解释,就叫做“态叠加”。而当粒子从量子世界可以同时身处两个或多个不同地方的叠加态转变到只在经典世界的一个地方出现,这就叫波函数坍缩。打个薛定谔的猫的比方,待在一个封闭箱子里的有50%存活概率的猫是处于同时既死又活、而不是或死或活的状态,即是叠加态。猫从处于封闭箱子里我们看不到的既死又活的叠加态转变到打开箱子后我们看到的只有一种非死即活的状态,这就叫做波函数坍缩。

  在哥本哈根解释那里,导致粒子从量子世界的波函数所描述的各种可能状态同时存在的模糊不清的叠加状态上升和转变到经典世界只有一种明确实在的粒子状态的,则是因为人的观察。强调人的观察或人的意识在粒子从量子世界的波函数所描述的各种可能的存在状态转变到经典世界的只有一种存在状态的,即强调人的观察或人的意识在微观粒子的波函数坍缩中起决定性的作用,这就是哥本哈根解释。

  对于哥本哈根解释,我们可以举单个电子的双缝干涉实验来说明。在单个电子的双缝干涉实验中,我们逐渐依次发射单个电子通过双缝,只要我们不观察,结果就会在后面的屏幕上得到干涉条纹。对于这样的实验现象,现今的物理学家作出了一个电子会在没有人观察的情况下在同一时间穿过两条缝,即此时一个电子处于科学家理解的可以同时穿过双缝的叠加态中,然后电子自己与自己发生干涉,从而形成干涉条纹来解释。然后我们在两缝旁放上实验仪器,来观察一个电子是怎么同时穿过两条缝的,这时我们就会明确看到只有一个电子通过两条缝中的一个缝,而后面的屏幕上的干涉条纹则会随之消失,这就是人的观察导致电子从刚才同时穿过双缝的叠加态坍缩,也就是波函数坍缩了。如此强调是人的观察或人的意识导致粒子的波函数坍缩的量子力学解释,是谓哥本哈根解释。

  2,量子退相干解释

  为了解决波函数为什么会坍缩的问题,有的物理学家又提出了量子退相干理论解释。

  顾名思义,量子力学的“相干”,就是指微观世界的量子之间存在相互关联和干涉的作用。说得简单一点,量子力学的“相干”就是如哥本哈根派科学家解读波函数时说的微观粒子在人没有进行观察前所处的既在此又在彼的量子叠加状态。所以所谓“退相干”,就是微观粒子从量子世界的既在此又在彼的叠加态退出,转变到经典世界只在此或只在彼的确定态。

  量子退相干理论认为,上述微观量子世界的相干叠加态只有在与世隔绝的情况下才会发生,在此情况下的微观系统就是一个孤立和封闭的系统。但是事实上,宇宙中的任何系统,不论是量子的或是经典的,从来都做不到完全的孤立,它们都与外部环境发生着联系和产生相互作用。外部环境可以是空气中的分子、原子,也可以是辐射中的光子。而孤立的微观量子系统一旦与外部环境发生联系和相互作用,那就使它从量子世界的相干叠加态退出,转变到经典世界的确定态。是谓量子退相干理论解释。

  我们还以我在上面一直举例的电子双缝干射实验为例来加以说明。按照现代量子科学家的说法,一个电子在我们没有观察前是处于同时穿过A缝和穿过B缝的叠加态,但是当我们一旦进行观察,因为我们要进行观察就必须动用光子去照射电子,当我们动用光子去进行观察,这就会使原先处于相干叠加态的电子退去相干,变成我们观察到电子每次只穿过一条缝,后面屏幕上的干涉条纹则也随之消失,不再产生。这是对量子退相干理论解释的最简单说明。

  3,多世界解释

  与一些物理学家认为世界需要发生波函数坍缩不同,美国的物理学家埃弗莱特作出的多世界解释则不需要世界发生波函数坍缩。

  埃弗莱特的多世界解释认为,宇宙不存在波函数坍缩。按照当代量子力学理论,一个粒子拥有它的波函数所描述的各个可能的状态。在主张波函数坍缩的哥本哈根学派及其他流派看来,是人的观察或者是什么其他的原因导致粒子的波函数发生坍缩,使它从量子世界可以同时处于各个可能状态的叠加态中选择一种状态确定下来,转变为经典世界的客观实在,但是在主张多世界解释的埃弗莱特看来,该粒子的波函数并没有发生坍缩,该粒子的波函数所描述的各个可能的状态仍然存在,只不过它们都身处在该粒子因为人的观察而分裂产生的不同的世界中罢了。

  我们拿单个电子的双缝干涉实验来说,在我们没有进行观察时,现代物理学家会说一个电子会同时穿过两条缝,这即是说一个电子会同时分身和分裂为两个电子,这时后面屏幕上会出现干涉条纹。但是当我们一旦进行观察,就会只看到一个电子只穿过双缝中的一条缝,后面屏幕上的干涉条纹则会随之消失。前者就属于是波函数,后者就属于波函数坍缩。主张波函数坍缩的物理学家或流派这时就会说,是我们的观察造成了电子的波函数坍缩,电子波函数坍缩的结果就是我们观察到一个电子在一个时间内只穿过双缝中的一条缝。但是对于多世界解释而言,一个电子同时分身为两个电子穿过两条缝的情况仍然存在,只不过在我们进行观察时,伴随刚才电子的分裂,我们的世界也同时发生了分裂;我们在我们这个世界看到电子穿过两条缝中的一条缝,但是在因为我们观察而分裂产生的另一个世界,我们则会看到分身的另一个电子穿过另一条缝。因为这两个世界自从分裂后就不再联系,它们独立演化和发展,所以我们无法看到和感知到另一个世界的情况。科学家把这样的两个世界或多个这样的世界称为平行世界,或平行宇宙。按照这样的多世界解释,不仅是电子,而且薛定谔的猫和我们人都会因为产生分身(分裂)而生活在不同的宇宙中,并且会做到永远不死,——当我们一个人在宇宙里开枪自杀,但是同时总有一个平行宇宙让我们继续活下去,从而使我们做到永生不死,这就使多世界解释不可免地带上了科幻和迷信色彩,失去了真实和可信性。而且,这样的多世界解释也让概率失去了意义。

  4,一致历史解释

  一致历史解释,又称为退相干历史解释,它是在费曼的路径积分理论上产生的量子力学解释。

  按照费曼的路径积分(又称“对历史求和”)理论,对于单个微观粒子,或数量不多的微观粒子,与经典物理学规定物体只有一条确定的路径相反,这些粒子在时空中走的路径不只有一个路径,而是具有所有可能的路径。每个路径都各有自己出现的概率幅,而粒子最终会走的路径会是它对所有可能会走的路径的概率幅进行求和后的那个概率最大的路径。而对于多个粒子,或由多个粒子组成的事物或系统,费曼的路径积分理论会使组成它们的单个粒子具有的上述多重路径和历史相互抵消,最后就会使多个粒子组成的事物或系统只留下一条路径和历史,此路径和历史即是代表组成该事物或系统的所有粒子最后都会走的那个概率最大的路径和历史,而此路径和历史在宏观世界的我们看来是唯一的,确定的。科学家作出此一致历史解释,就自以为完美解释了粒子从微观量子世界的不确定态到向宏观经典世界的确定态的转变和过渡的问题,

  5,系综解释,

  这种解释认为,我们的世界不存在单个的事件,我们根据波函数所作出的每一个预测,都是针对整个集合的,而不是只针对单个事件或粒子的。玻尔等人假设每个电子都按照波函数发散开来,而系综解释则将此问题直接踢出理论框架,不认为单个电子存在波函数以及相应的波函数坍缩,而认为波函数描述的是大量粒子的统计平均行为。该理论的缺点是它对诸如为什么一个光子能与它自己发生干涉等问题无能为力。

  6,自发定域解释

  自发定域解释又称GRW解释。该理论认为,宇宙间任何由微小粒子组成的微观系统,它们都不可能做到与外界完全的孤立,它总是在与外界环境发生着种种交流,于是就会产生一些随机的物理过程,这些随机的物理过程所产生的微小扰动就会使微观系统自发地从一个不确定的叠加状态转变为在宇宙空间中比较精确的定域状态。按照这样的解释,波函数坍缩就是在宇宙演化过程中发生的一个自然和自发的过程。

  三、世界是什么?世界万物的本质是波,还是粒子?或者我们这样问:波是世界的第一性,还是粒子是世界的第一性?抑或我们问,世界是波和粒子合一的东西吗?我们应该如何正确理解微观粒子表现出的波粒二象性中波和粒子之间的关系呢?这个问题是我们研究量子力学首先必须要回答和解决的问题。

  要回答世界的本质是什么,我们就先必须知道世界万物是由什么构成的。传统的经典物理学认为,世界万物是由有形物质构成的,现在物理学上的大多数的物理定律也都是在世界(宇宙)是由有形物质构成这一人们对世界的认识基础上来进行制定的。虽然在后来物理学的发展中物理学家又提出了在空间存在无形的场的概念,但是物理学家也一般把这种场看做是隶属于有形物质的一种东西,认为场是由有形物质产生的,或者把场看做是与粒子等同或一致起来的东西。前者指的就是经典物理学提出的场,后者指的就是现代量子物理学提出的场。从这里就可看出,现在物理学的场的概念和理论都还是建立在有形物质基础上的,没有超出有形物质的范畴。事实上,现代物理学的场是物理学家为了描述有形物质(包括微观粒子)在空间产生的各种相互作用力而提出来的一种概念和理论。

  与上述经典物理学和现代量子物理学认为宇宙万物是由有形物质构成以及在有形物质基础上提出的相关场论不同,我则在以前出版的批判爱因斯坦相对论一书中提出了万物实际是由无形的物质构成和无形的物质构成场的新宇宙学理论。我的新宇宙学理论认为,世界上先有无形的物质,然后无形的物质产生有形的物质。无形的物质构成宇宙的第一世界,有形的物质构成宇宙的第二世界。无形的物质构成的世界就是由暗物质构成的世界,有形的物质构成的世界就是由有形万物(包括微观粒子)构成的世界。因为有形的物质世界是由无形的物质世界产生和形成的,所以有形物质的本质是无形的物质。而无形的物质表现为波。因为无形的物质表现为波,所以有形物质才有时也表现为波。所以我们从这里得出结论,宇宙的有形物质,包括微观粒子,之所以有时表现为波,这主要是因为它们是由表现为波的宇宙的无形的物质产生的。因为宇宙的有形物质的本质是无形的物质,因为无形的物质表现为波,所以宇宙的有形物质才有时表现为波。

  同样地,在我的新宇宙学理论中,无形的物质也构成场。在我这样的场论中,场不再是隶属于有形物质的一种东西,即场不再是在有形物质的基础上产生的一种东西,而且也不是如现代量子场论说的,场是与粒子等同或一致起来的东西,而是它是直接在宇宙无形的物质基础上产生的并且直接由无形的物质构成的属于在空间上存在的一种东西。在这样的场中,场即是无形的物质,无形的物质即是场。按照我的新宇宙学的理论,构成这样的场的无形的物质就是现今科学家寻找的暗物质(和暗能量)。因为无形的物质和场是一个东西,所以当我说无形的物质表现为波,这时也即是说场就是波。反过来,我们也可以说,波即是代表着场,即是代表着无形的物质。

  因为无形的物质就是场,所以当我们按照我在上面的说法说有形的物质产生于无形的物质,这时即是说有形的物质产生于场。由无形的物质构成的场属于第一性,有形的物质属于第二性;由无形的物质构成的场产生有形的物质。宇宙先存在由无形的物质组成和构成的场——这样的场,我称之为真空场——然后有形物质在真空场中产生,我认为这才是宇宙的有形物质包括微观粒子产生的真正来源和根源!

  所以宇宙有形万物(物质)产生的原因,就是因为宇宙万物产生前宇宙存在无形的物质;或者我们这样说:宇宙有形万物的产生是因为宇宙万物产生前是无形的物质。用中国古代的哲学和科学来说,那就是有形产生于无形。宇宙的无形的物质产生在前,宇宙的有形的物质产生在后;无形的物质产生在前是因,有形的物质产生在后是果。在宇宙中,无形和有形是一对矛盾,所以无形和有形它们就因为矛盾而产生相互转化和转换:宇宙无形的物质因为无形与有形的矛盾而产生有形,宇宙的有形物质因为无形与有形的矛盾而最后复归于无形。宇宙的物质就是如此这样不断地从无形转化到有形,又从有形复归到无形,这样的变化没有终极!

  所以综上所述,我们说,世界(万物)的本质是无形的物质,无形的物质也就是波,也就是场。无形的物质,也就是波,也就是场,它是世界第一性的,而有形物质包括微观粒子是世界第二性的;无形的物质产生有形的物质。宇宙首先存在无形的物质,也就是先存在由无形的物质组成和构成的场,然后有形的物质从无形的物质和无形的物质构成的场中转化和产生出来。

  因为宇宙的有形物质是由无形的物质产生和转化而来,所以宇宙的有形物质才会在有的情况下表现出无形物质才具备的波的特点,而这才是我认为属于有形物质的微观粒子之所以有时表现出波的最深层和最根本的原因。

  四、现在我们问,在量子力学具有的众多特征中,量子力学最显著的特征是什么?毫无疑问,量子力学最显著的特征就是不确定性。

  我在以前出版的批判爱因斯坦相对论的一书中写到,量子力学的不确定性就是指哲学上的矛盾。因为不确定性是量子力学最显著的特征,而不确定性就是指哲学上的矛盾,所以我们从某种方面讲量子力学就是哲学上的矛盾的代名词;或者我们直接说,量子力学就是指哲学上的矛盾。我想,我如此这样说量子力学是完全没有问题的。

  按照哲学所讲,世界事物都是必然地矛盾着的。有矛盾,就必然会发生运动和变化,所以世界上的事物也都因为存在矛盾而必然会发生运动变化,而这正是量子力学的不确定性所告诉我们的内容。因为世界事物都必然地存在矛盾和世界事物因为都存在矛盾而必然会发生变化,所以这是属于决定论的,所以我在以前出版的批判爱因斯坦相对论一书中将现代物理学中量子力学的不确定性所代表的世界非决定论也划入到决定论中,我称这样的决定论为矛盾因果律决定论。

  因为物理学之前有将经典物理学的科学定律作为因果律的决定论,现在加上我把量子力学的非决定论称呼为矛盾因果律的决定论,所以这样世界上就出现了两个决定论。我们必须看到,世界是由这两个决定论共同组成和决定的,这两个决定论中的每一个都是对世界不可或缺的;正是这两个决定论的共同作用,才决定了我们宇宙的整体存在、演化(运动)和发展。关于这一点,请大家参看我写的批判爱因斯坦相对论一书里的“我的新决定论”部分。

  所以我们大家必须要认识到,量子力学实际就是指哲学上的矛盾。哲学上的矛盾可以有很多种,这体现在量子力学上,就表现为微观粒子会发生各种随时随机和不确定的变化,真空发生量子涨落以及波函数所讲的各种可能的事情(包括粒子可能会走的若干路径)都会发生等各种情况。换句话说也就是,我们在量子力学领域看到的微观粒子发生的各种随时随机和不确定的变化、真空量子涨落以及波函数所讲的各种可能的事情(包括粒子可能会走的若干路径)都会发生等各种情况,他们都是属于哲学上的矛盾和因为矛盾而必然会发生的事情。

  我们拿量子力学领域微观粒子发生的各种随时随机和不确定的变化来说。因为矛盾无处不在无时不有,所以事物因为矛盾而发生的变化也就无处不在无时不有,这体现在量子力学上就是微观粒子可以发生任何随时和随机的变化,而这种变化我们无从预测,不可确定。虽然量子领域的微观粒子发生变化不息的原因一方面是由于微观粒子的质量比较轻微所以稳定性差引起的,但是更主要的原因还是因为哲学上的矛盾。因为在微观粒子身上主要反映的是哲学上的矛盾和这种矛盾带来的各种不确定的运动和变化,所以我在上面说量子力学实际就是指哲学上的矛盾。

  我们拿量子力学领域真空发生的量子涨落来说。按照矛盾,静中有不静,不变中有变,所以一个内部静止和没有变化的空间是不存在的,一个看似静止和没有变化的空间内部其实总是在发生变化。而一个看似静止和没有变化的空间内部总是在发生变化,这在现代量子力学那里,即说的是真空会发生量子涨落,即看似平静和和没有变化的虚无空间(真空)内部会不断发生能量涨落和伴随这种能量涨落而带来的正反虚粒子对的瞬间产生和瞬间消失。

  我们拿量子力学领域各种可能情况(包括粒子可能会走的若干路径)都会发生来说。按照矛盾,有肯定就必然有否定,所以当量子力学领域一种可能的情况发生时,那就意味着还必然会存在其他可能的情况,这就导致所有可能的情况都会发生。而这就是量子力学微观粒子的波函数所告诉我们的情况。

  ……,等等。

  所以通过我在上面举的量子力学事例,我们看到,量子力学领域发生的一些情况,我们都可以用哲学上的矛盾来解释和解决。所以从这方面,我们说量子力学就是矛盾,或者说量子力学的核心是矛盾。

  因为量子力学的核心是矛盾,所以这就提示我们在研究量子力学的过程中,我们只有紧紧抓住矛盾,紧扣矛盾,我们才能从根本上解释量子力学,才能解决我们在研究量子力学的过程中遇到的一些难题。因此,把量子力学当做哲学上的矛盾来解决,这是我们在对待量子力学所必须采取的正确态度和方式。

  五、如前所述,因为现在量子力学的本质未明,所以在如何看待微观粒子的波函数和波函数坍缩问题上,以及用量子力学的波函数来解释世界的问题上,当今科学界出现了诸如哥本哈根解释、量子退相干解释、多世界解释、一致历史解释、系综解释、自发定域解释等多个解释。这些解释都看似合理,都看似说得通,但是它们又不能解决量子力学遇到的全部问题,所以人们在现阶段尚不能作出谁才是最后正确的解释的结论。

  那么,我们应该怎样正确理解量子力学的波函数和如何看待前面科学界作出的几个量子力学解释呢?在上面几个量子力学解释中,哪一个是最符合宇宙的正确的解释呢?这就是我在本文将要讲述的内容。

  我认为,量子力学中用来描述微观粒子运动的波函数具有多重意义,我们可以从多个不同的角度去解读和理解它,我们据此对宇宙作出相应的多个不同的解释都是允许的,并且是正确的。

  量子力学的波函数所代表的意义到底有哪些?我认为,量子力学的波函数代表的意义可以有这些:

  其一,我们可以认为,量子力学的波函数是对是单个微观粒子所具有的不确定的运动状态的描述。微观粒子所具有的不确定的运动状态,是说微观粒子的位置和动量等时刻都在发生变化,没有一个固定的数值。假如我们把宏观世界中处于确定状态的物体称为实在,那么我们就把微观世界中处于这种不确定状态的粒子称为非实在。按照我在本书以后讲到的观点,微观世界的粒子虽然也是粒子,但是因为它质量轻微和体积比较微小,所以它的不确定和波动性比较大,即该粒子主要是处于波函数所反映的波的不确定的运动状态中。而这时要使微观世界中处于量子力学的波函数所描述的不确定状态的我们认为非实在的粒子过渡到宏观世界中处于经典物理学所描述的的确定状态的我们称为实在的粒子,就必须要进行现代量子物理学家所谓的波函数坍缩。所以在此情况下,一些科学家作出哥本哈根解释、量子退相干解释、自发定域解释等各种量子力学解释,也就可以理解了。至于最后和最终的解释是不是这样,这就必须进行另外一番考察和考量了。

  其二,我们又可以认为,量子力学的波函数其实是对有着无数多个粒子和无数多个事物的物质宇宙本身所具备的各种可能状态的描述。世人常谓“大千世界,无奇不有”,意即言此。因为宇宙从总体上存在如量子力学波函数描述的各种可能状态,所以我们可以认为宇宙也具有波函数,并且宇宙的波函数没有发生坍缩。所以从这里看来,量子力学的系综解释和多世界解释又都带有点正确了。

  其三,针对量子力学波函数中出现大概率和小概率的问题,我们又可以按照我在先前出版的批判爱因斯坦相对论一书中提出的新决定论中宇宙是确定的和确定包含不确定的思想,并结合我在前面介绍到的费曼的路径积分思想,将量子力学波函数中出现的大概率看做是宇宙宏观世界按照经典物理学发生的确定,将量子力学波函数中出现的小概率看做是宏观世界按照量子力学在宇宙的确定里发生的少许的不确定。

  因为按照物理学的最小作用量原理,所以大概率的事件一定会发生,小概率的事件发生比较少、或者根本不会发生;宇宙中发生的少许小概率的不确定事件不能改变宇宙多数大概率确定的发展进程,所以我们宇宙发展到最后都是属于按照费曼的路径积分理论求和后得到的那个大概率的路径或历史,而此路径和历史就代表着经典物理学的确定。所以我们用费曼的路径积分理论解释世界,我们就说,不是世界不发生不确定,而是即使确定的世界里面按照量子力学发生了不确定,世界到最后仍然是有确定和属于确定的,即世界到最后仍然是按照经典物理学的确定的路径走的,此正是量子力学的一致历史解释所告诉我们的内容。所以从这里看,我们又说一致历史解释带有点正确了。

  这样就通过我在上面的论述,我们看到,量子力学的波函数具有多重意义,我们可以分别从不同的角度去解读和理解它。而针对波函数所代表的不同的意义,我们可以分别作出多个不同的量子力学解释,而所有这些量子力学解释都是允许的,并且是正确的。

  但是虽然根据波函数所代表的不同意义,可以作出多个不同的解释,这并不意味着现今科学家作出的前面几个量子力学解释就是完全正确的。因为现今的科学家不明白宇宙的最终真理,所以这些科学家作出的量子力学解释里都有猜测的成分和包含一定的错误,它们均不是宇宙的最终正确的解释。这就要求我们在研究宇宙与寻求宇宙最终正确解释的过程中,吸收它们中的一定合理之处,扬弃它们中的一些谬误和不足,在认识和掌握宇宙真理的情况下,对宇宙作出新的量子力学解释,而这正是我在本书接下来写的文章中所要做到的。

  六、相信大家在接触和学习量子力学的过程中,都会对电子(或光子)的双缝干涉实验、量子延迟选择实验和量子纠缠中微观粒子表现出的诡异现象和行为印象深刻。在电子的双缝干涉实验中,当人没有进行观察时,电子会像波一样穿过双缝,结果会在后面的屏幕上显示干涉条纹;而当人在狭缝处进行观察,则干涉条纹会消失或者不会产生。对于后者,量子物理学家作出了人的观察或人的意识会造成微观粒子的波函数坍缩的结论。而在量子延迟选择实验中,光子在通过第一个实验装置为我们检测和证明到它在只走这一条路径的情况下,然后在光子继续沿着这一条路径向着最后的实验装置行进而尚未到达最后的实验装置的过程中,我们在最后的实验装置前突然增加了半透镜,则光子到达最后的实验装置显示的结果是干涉条纹。科学家对此作出的解释是:在实验过程中,光子在通过第一个实验装置被我们证明是在只走一条路径的情况下,会因为后来半透镜的增加而又重新退回去走两条路径,所以导致最后的实验结果显示干涉条纹。当代的一些量子科学家则据此作出了量子力学现在会改变过去的违背物理学因果律的在我们看上去十分荒诞的结论。而说到量子纠缠,它就更神奇了,两个彼此纠缠不可分的粒子,即使它们分开到非常遥远的距离,乃至天各一方,它们也能瞬时做到相互感应和同时发生相互作用。那么,对于上述量子力学界微观粒子表现出的诡异现象和行为,我们应该怎样正确看待和对此作出解释呢?

  根据我的看法和对量子力学的研究,对于上述量子力学实验微观粒子表现出的诡异现象和行为,我认为这主要是因为微观粒子具有意识和具有瞬时远距离感知并瞬时作出反应的超能力所致。

  当解释到电子双缝干涉实验,科学家一般都会肯定人的意识会在微观世界起到一定作用,哥本哈根学派则认为是人的观察或人的意识造成了微观粒子的波函数坍缩,产生了经典世界的实在粒子。但是当我们在用人的意识来解释电子双缝干涉实验,并强调人的意识也在量子延迟选择实验中起同样的作用时,我们就不禁要问,难道微观粒子就没有意识吗?上述两个实验,我们用微观粒子也具有意识并在其间起作用来解释,不是也可以说得通吗?

  我认为,我们在解释量子力学以及解释量子力学实验时,必须把微观粒子也具有意识考虑在内。当我们认为微观粒子也具有意识,并用这一观念来解释上述量子力学实验,那么在这些量子力学实验中出现的一些奇怪难解的现象也就可以理解和解释了。

  我们现在拿单个电子双缝干涉实验来说。在单个电子的双缝干涉实验中,当人不进行观察时,电子在通过双缝后——科学家说电子会同时穿过两条缝——会在后面的屏幕产生干涉条纹,而当人进行观察时,电子会只穿过其中的一条缝而且在后面的屏幕上产生不了干涉条纹。对这一现象,我们当然可以用人的观察会使电子的波函数坍缩的哥本哈根解释来说明这一情况,但是这一情况我们用微观粒子也具有意识来解释此实验也是说得通的。所以对于电子双缝干涉实验,我们也可以这样说:因为(单个)电子具有意识,所以它对于前面是有两个缝,还是只有一个缝,现场是有人在观察它,还是现场没有人在观察它,电子都是提前或在第一时间就看到和知道的。因为电子提前或第一时间知道前面有两条缝还是一条缝,知道现场是否有人在观察它,所以它在没有人观察的情况下表现出波的行为,它在穿过双缝后会在后面屏幕上形成干涉条纹;而在有人观察的情况下电子则会表现出粒子的行为,人们会在实验中观察到电子在一个时间内只能穿过其中的一条缝,后面屏幕上原先形成的干涉条纹则也会随之消失或者不再产生。

  当说到微观粒子具有意识,这时我还必须要说到,微观粒子除了具有意识,它还具有瞬时远距离感知和瞬时作出反应的能力。其中,微观粒子具有意识,是微观粒子具有瞬时远距离感知和瞬时作出反应的能力的基础。假如微观粒子不具有意识,那么微观粒子就不会具备瞬时远距离感知和瞬时作出反应的能力。因为微观粒子具备瞬时远距离感知和瞬时作出反应的能力,而经典宏观世界里的物体则一般不具备这种能力,所以微观粒子具备的这个能力可以说是超能力了。

  正是因为微观粒子具备瞬时远距离感知和瞬时作出反应的超能力,所以在微观量子领域才出现了两个彼此纠缠在一起的身处天各一方的粒子相互之间超越光速瞬时发生相互感应和相互作用的所谓量子纠缠的现象。当处于量子纠缠状态的两个天各一方的粒子超越光速瞬时发生相互感应和相互作用时,这时我们在宏观世界获得的经典物理学的定域性理论就在微观量子领域的量子纠缠一事上就失效了,并且爱因斯坦的相对论也表现出与之不符。那么,我们可以根据微观量子世界的量子纠缠一事就说世界就是非定域性,或者全域性的吗?那么,宇宙究竟是属于经典物理学显示的定域性的呢,还是属于量子力学显示的非定域性的呢?关于这个问题,我们留到以后再讲。

  微观粒子具有超能力,与其细微和敏感性强有关

  谈到微观粒子具有瞬时远距离感知和瞬时作出反应的超能力,我们总是感到奇怪,为什么微观粒子具有这样的超能力,而宏观事物却没有这样的超能力呢?是什么样的原因使得微观粒子具有这样的超能力呢?

  我以为,微观粒子具有瞬时远距离感知和瞬时作出反应的超能力,这与微观粒子的极其细微(质量微小)和敏感性强有关。刚才我在上面说过了,微观粒子也是具有意识的,微观粒子具有意识是微观粒子具有瞬时远距离感知和瞬时作出反应的超能力的前提。因为微观粒子具有意识,而微观粒子极其细微,质量极其微小,所以它的敏感性就大大增强。这就好比我们人类的有些婴儿,因为他们年龄比较幼小,所以他们就拥有一些大人所不能具备的能力,如据称拥有所谓的前世记忆等。对于人类的这些婴儿拥有所谓的前世记忆等能力,虽然这看上去像是迷信,但是在现实社会生活中却不时见诸报端。目前在科学上尚对此无法解释,所以我们对它采取的态度是不置然否,不予评论。

  那么,为什么微观粒子表现出具有瞬时远距离感知和瞬时作出反应的能力,而宏观世界的事物却没有表现出这种能力呢?对于这个问题,我们可以用上面举例的婴儿和一个大人的区别来回答。也许人类的一些婴儿因为年龄幼小可以拥有前世记忆的超能力,但是大人一般不具备这种能力。这是为什么呢?这是因为,随着这些婴儿的逐渐长大和年龄增长,他就会逐渐丧失他婴儿时期所具备的拥有前世记忆的超能力,而变得与普通人无异了。所以因为这样,所以对于为什么微观粒子表现出具有瞬时远距离感知和瞬时作出反应的能力,而宏观世界的事物却没有表现出这种能力的问题,我们的回答是,这是因为宏观世界的事物是一个大的事物,宏观世界的事物它不仅体积大,而且它的质量也比较大;因为宏观世界的事物是一个大的事物,所以在微观世界的粒子身上所表现出的具有瞬时远距离感知和瞬时作出反应的超能力在它们身上消退、减弱和消失了,所以它们也就不具备这样的能力了。

  所以我们通过此可以看出,微观世界的粒子和宏观世界的事物他们虽然身在同一个宇宙,但是伴随着它们身处的领域——一个身处微观世界,一个身处宏观世界——的不同,它们具备的能力也表现出了不一样。不仅它们所处的领域和具备的能力表现出了不一样,而且它们具有的物理规律也表现出了不一样。如何看待微观世界的粒子和宏观世界的事物表现出的这些差异和不同,以及如何平息人们对它们二者之间矛盾的争论,这个我们在以后会讲到。

  微观粒子具有意识,宇宙也具有意识

  一直以来,人们对于宇宙物质和意识(也就是精神)的关系模糊不清。有人认为宇宙先有物质,后有意识;有人认为宇宙先有意识,后有物质。前者属于唯物主义的观点,后者属于唯心主义的观点。前者的唯物主义加现代的科学观点认为,我们宇宙的物质经历了一个从简单的粒子、原子、分子,然后到无机物、有机物、复杂有机物,最后到高级的生物体(生命体)的长期的演化发展过程;宇宙前期简单的物质如粒子、原子、无机物等都是不具有生命和意识的,宇宙的生命和意识是只有当宇宙的物质发展到复杂的有机物和人类这样高级的生物体才产生的;意识为只有具有生命的高级生物体(有人说只有人类)所拥有,它是高级生物体的大脑所具有的一种机能和产物,代表宇宙物质发展的最终产物。这种唯物主义与现代的科学相结合对宇宙生命和意识产生的解释,得到现今大部分人的赞同和承认。

  但是自从我在这本书里说量子力学世界里微观粒子也具有意识,我们就必须考虑到宇宙是不是有这样的一种可能,这样的一种可能就是:世界上有物质,那么就会有意识;物质和意识密不可分,它们是结合在一起的;意识是物质具有的一种功能,意识不能脱离物质而存在。因为宇宙也是物质的,所以当我们这样说物质和意识的关系时,这时即是说宇宙也是具有意识的。

  因为物质和意识密不可分,物质和意识是结合在一起的,有物质,就必然会有意识,所以当我说因为宇宙是物质的,所以宇宙也具有意识时,这就使我们对宇宙从被认为无生命的物质世界演化到最后产生具有生命的生物体和意识多了一个更深的理解,这个更深的理解就是:精神和意识一直深植于宇宙中,宇宙本身就蕴含着产生生命和意识的基础。因为精神和意识一直深植于宇宙中,我们物质宇宙本身就蕴含着产生生命和意识的基础,所以宇宙内部的物质从无机物发展到有机物,然后从有机物发展到生命,然后生命产生意识,就是宇宙物质发展的一个自然而必然的过程和结果。所以,我们宇宙的物质最后演化发展到产生生命和意识,非为大家先前认为的物质产生意识或意识是物质发展的产物所致,也非为神迹所致,而是宇宙有物质就有意识、物质和意识紧密相连所致。

  当我们根据微观粒子具有意识,说宇宙也具有意识,这时我们就必须要明白,宇宙具有的这种意识或精神不是指脱离宇宙物质的一种超自然的力量,而是一种深植于宇宙物质本身的一种自然的力量,人们大可不必感到惊慌和恐惧。中国古代老子在《道德经》五十一章说道有“生而不有,为而不恃,长而不宰”的“玄德”,我想老子在这里说的“玄德”应该就是宇宙具有的这种意识或精神吧。因为宇宙具有的这种意识或精神是属于宇宙物质本身的一种自然的力量,所以它对我们的日常生活和行为,包括对宇宙万物的生长都好像不加以干预,任凭其自由发展,好像它不存在一样,但是我们要明白,宇宙的这种意识或精神是一直始终存在的,它一直在观看着我们人类的所作所为,我想人们常说的“举头三尺有神明”、“人在做,天在看”等俗语,意义就在于此!所以我们要认识到这一点,心中对宇宙要怀有敬畏之心,做任何事情尽量留有余地,这样才会使我们在社会生活中少遭受灾祸和危险,我想这就是我说宇宙也具有意识带给我们的一点警醒和启示。

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