在二十一世紀(jì)初科學(xué)界評(píng)選得令人頭皮發(fā)炸的十大實(shí)驗(yàn)中,這個(gè)實(shí)驗(yàn)高居榜首。用“毛骨悚然”來(lái)形容一點(diǎn)也不為過(guò)。 這個(gè)實(shí)驗(yàn)就是電子的雙縫干涉實(shí)驗(yàn),這個(gè)實(shí)驗(yàn)幾乎顛覆了幾千年來(lái)人們對(duì)客觀世界的主流認(rèn)識(shí),具體而言,就是在人類認(rèn)識(shí)世界的過(guò)程中,人的意識(shí)決定著客觀對(duì)象的呈現(xiàn)方式。 在經(jīng)典的科學(xué)認(rèn)識(shí)方法中,我們強(qiáng)調(diào)認(rèn)識(shí)活動(dòng)中主體與客體的分離,客體是獨(dú)立于主體的存在,主體的認(rèn)識(shí)活動(dòng)不能對(duì)客體產(chǎn)生任何影響。千百年來(lái),這條原則制約和指導(dǎo)著人類的認(rèn)識(shí)活動(dòng),并在牛頓那里得到升華和發(fā)揚(yáng)光大,確立了牢不可破的地位。 然而,隨著人們對(duì)世界認(rèn)識(shí)的深入,隨著人們認(rèn)識(shí)領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展,當(dāng)人們的認(rèn)識(shí)來(lái)到亞原子的層面時(shí),人們終于發(fā)現(xiàn)了問(wèn)題。這其中具有標(biāo)志性和里程碑意義的一件事就是電子的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)。 1907年,托馬斯.揚(yáng)完成了光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn),再次引發(fā)了光的本質(zhì)究竟是粒子還是波的爭(zhēng)論,但此時(shí)的爭(zhēng)論仍局限在經(jīng)典物理的范疇內(nèi)。1961年,蒂賓根大學(xué)的克勞斯·約恩松不知道哪根筋搭錯(cuò)了突發(fā)奇想用電子來(lái)進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn),從而打開(kāi)了量子領(lǐng)域的一個(gè)潘多拉盒子。 約恩松首先用電子流朝著并列的雙縫轟擊,按照設(shè)想,電子流通過(guò)雙縫后應(yīng)該在后面的屏幕上留下兩條與雙縫對(duì)應(yīng)的亮紋。然而,神奇的是,在屏幕上出現(xiàn)的并不是兩條亮紋,而是多條明暗相間的干涉條紋。約恩松很好奇,他設(shè)想是否是因?yàn)殡娮釉陔娮恿髦谢ハ鄵頂D碰撞,進(jìn)而造成了多條干涉條紋。于是,他使用發(fā)射器將電子一個(gè)一個(gè)發(fā)出,這下就不會(huì)有碰撞了,然而神奇的是,在雙縫后面的屏幕上仍然留下了一條條明暗相間的干涉條紋。經(jīng)過(guò)爭(zhēng)論,人們認(rèn)為電子也具有波粒二象性,事情似乎是告一段落。 然而,1974年,米蘭大學(xué)的梅里教授又突發(fā)奇想,他對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果還是不滿意,他老想看看電子到底是怎樣通過(guò)雙縫的,看看干涉條紋到底是如何形成的。沒(méi)想到這下壞了事。他在雙縫的入口安裝了高精度的監(jiān)視器,可以清晰地看清電子的出入。準(zhǔn)備完成后,他仍然通過(guò)發(fā)射器將電子一個(gè)一個(gè)發(fā)出。結(jié)果這不看不要緊,一看,壞了。屏幕上的一條條干涉條紋不見(jiàn)了,只剩下了兩條亮紋,而且通過(guò)監(jiān)視器可以清晰地看到電子如粒子般一個(gè)個(gè)通過(guò)左縫或右縫,在屏幕上形成兩條亮紋。 前面說(shuō)過(guò)單個(gè)電子流在屏幕上應(yīng)該形成多條干涉條紋,為什么試圖觀察電子通過(guò)雙縫的行為時(shí),干涉條紋就消失了呢?梅里也很疑惑,于是他將監(jiān)控關(guān)閉,結(jié)果屏幕上又出現(xiàn)了神奇的干涉條紋;再將監(jiān)控打開(kāi),條紋又消失了;……如此往復(fù)。 這個(gè)實(shí)驗(yàn)可怕在哪里呢?從實(shí)驗(yàn)過(guò)程看,目標(biāo)是看清電子干涉中通過(guò)雙縫的行為,但當(dāng)你要看時(shí),干涉條紋就消失了;當(dāng)你不看時(shí),干涉條紋就出現(xiàn)了??傊娮泳秃孟裼辛艘庾R(shí)一樣,和人玩起了躲貓貓,總之,不讓你看到干涉情況下的行為。 這個(gè)實(shí)驗(yàn)在科學(xué)界引起了巨大震動(dòng)。為了解釋這個(gè)實(shí)驗(yàn),人們不得不再次審視千百年來(lái)在科學(xué)研究中被摒棄的一個(gè)觀念:“意識(shí)”。在傳統(tǒng)的科學(xué)研究中,“意識(shí)”是不會(huì)對(duì)客體產(chǎn)生影響,是不應(yīng)被引入到科學(xué)研究中的。然而,由于電子的雙縫干涉實(shí)驗(yàn),“意識(shí)”不僅被引入了科學(xué)研究,而且一定程度成為實(shí)驗(yàn)結(jié)果的決定因素,即實(shí)驗(yàn)者的意識(shí)決定著實(shí)驗(yàn)對(duì)象的呈現(xiàn)方式。 這才是電子的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)真正讓人毛骨悚然的地方。按照量子力學(xué)主流的哥本哈根解釋,在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中,電子本身是既是粒子,又是波,即波粒二象性。當(dāng)電子以波的形式通過(guò)雙縫時(shí),處于左縫和右縫疊加的狀體,可以用波函數(shù)加以描述。當(dāng)人們不對(duì)雙縫加以觀測(cè)時(shí),電子呈現(xiàn)出波的特性,在屏幕上形成多條干涉條紋,此時(shí)可以認(rèn)為人的意識(shí)中已將電子認(rèn)定為波;而當(dāng)人們觀察雙縫時(shí),其意識(shí)中已經(jīng)默認(rèn)電子是粒子,其結(jié)果是在觀測(cè)的瞬間,電子的波函數(shù)“坍縮”為一個(gè)確切的值,電子真的按照人的意識(shí)表現(xiàn)為粒子,干涉條紋因而消失了,僅形成兩條亮紋,盡管此時(shí)人的目的是想得到干涉條紋。總之,是人觀測(cè)或不觀測(cè)的行為,或者說(shuō)是人將電子當(dāng)作粒子或波的意識(shí),決定著電子最終呈現(xiàn)為粒子還是波。 這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果是顛覆性的,千百年來(lái)科學(xué)研究的根基幾乎被摧毀。很多人接受不了,紛紛舉起反抗的大旗。其中代表人物就是愛(ài)因斯坦,他提出隱變量的假說(shuō),試圖否認(rèn)意識(shí)的作用,然而就目前而言,隱變量似乎仍未找到可信的依據(jù)。還有其他人物,也提出種種假說(shuō),如平行世界等等,但都屬于邊緣性的理論。目前主流理論仍然是采信了意識(shí)的哥本哈根學(xué)派,也就是說(shuō),在量子領(lǐng)域,目前意識(shí)這一概念已經(jīng)牢牢占據(jù)了核心地位。 人的意識(shí)決定著電子的行為,聽(tīng)起來(lái)好像天方夜譚,可這真真實(shí)實(shí)就是電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn)帶給我們的震撼。 說(shuō)到這里,不妨來(lái)看看兩個(gè)公案。 禪宗六祖惠能流浪到廣州法性寺,聽(tīng)見(jiàn)一僧道“風(fēng)吹幡動(dòng)”,又聽(tīng)一僧說(shuō)“幡動(dòng)而知風(fēng)吹”,惠能卻道:“非風(fēng)動(dòng),非幡動(dòng),仁者心動(dòng)?!狈ㄐ运路◣熡∽诼劦眠@番妙論,當(dāng)即與他攀談,得知其即大名在外、耳聞已久的惠能,就請(qǐng)高僧為他剃度,完成出家儀式,并恭請(qǐng)其正式即位禪宗六祖。 有一天,心學(xué)創(chuàng)始人王陽(yáng)明和幾個(gè)弟子去會(huì)稽山游玩,其弟子指著山中的花樹(shù)問(wèn):“老師說(shuō)天下無(wú)心外之物,如此花樹(shù)在山中,自開(kāi)自落,與我心亦有何相關(guān)?”王陽(yáng)明說(shuō):“你未看此花時(shí),此花與汝心同歸于寂。你來(lái)看此花時(shí),則此花顏色一時(shí)明白起來(lái)。便知此花不在你的心外”。當(dāng)你從來(lái)就不曾看到過(guò)這朵花時(shí),這朵花在你的世界中便是不存在的。你現(xiàn)在看到了這朵花,也就是用心體會(huì)到了這朵花,那么,這朵花就存在于你的世界中了,可見(jiàn),這朵花根本不在你的心外。 這兩則公案對(duì)比雙縫干涉實(shí)驗(yàn),以及薛定諤的貓的想象實(shí)驗(yàn),我們是不是會(huì)對(duì)我們的祖先刮目相看,對(duì)所謂的唯心主義也有顛覆性的認(rèn)識(shí)呢? |
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