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科学动态:量子纠缠——万物皆有默契   

2015-01-10 20:14:10|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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    科学动态:量子纠缠——万物皆有默契
作者:贝壳

    量子纠缠:(quantum entanglement),又译量子缠结,是一种量子力学现象,其定义上描述复合系统(具有两个以上的成员系统)之一类特殊的量子,此量子态无法分解为成员系统各自量子态之张量积(tensor product)。
 

    一九八二年,法国物理学家艾伦·爱斯派克特(Alain Aspect)和他的小组成功地完成了一项实验,证实了微观粒子之间存在着一种叫作“量子纠缠”(quantum entanglement)的关系[1]。在量子力学中,有共同来源的两个微观粒子之间存在着某种纠缠关系,不管它们被分开多远,都一直保持着纠缠的关系,对一个粒子扰动,另一个粒子(不管相距多远)立即就知道了。

 量子纠缠已经被世界上许多试验室证实,许多科学家认为量子纠缠的实验证实是近几十年来科学最重要的发现之一,虽然人们对其确切的含义目前还不太清楚,但是对哲学界、科学界和宗教界已经产生了深远的影响,对西方科学的主流世界观产生了重大的冲击。

    一、宇宙是个不可分割的整体 

    量子纠缠的实验证实表明,西方科学的主流世界观是有严重缺陷的。从笛卡儿、伽利略、牛顿以来,西方科学的主导世界观是,宇宙是一个巨大的机器,没有意识,没有目的,宇宙的组成部份相互独立,它们之间的相互作用受到时空的限制(即是局域化的),可以通过研究个体来认识整体,整体是个体之和。现代科学是实证科学。实证科学就是在这种世界观的前提下发展的,把物体分割成越来越小的个体,认为通过研究这些个体就可以认识整体。典型的例子是机械制造,一个机器的整体就是所有零件之和。实证科学甚至把人也当成象机器一样来处理,西医的“头痛医头,脚疼医脚”用的就是这种方法。 

    量子纠缠证实了爱因斯坦不喜欢的“超距作用”(spooky action in a distance)是存在的。量子纠缠超越了我们人生活的四维时空,不受四维时空的约束,是非局域的(nonlocal),宇宙在冥冥之中存在深层次的内在联系。 

    量子非局域性表明物体具有整体性。简单地说,量子非局域性是指,属于一个系统中的两个物体(在物理模型中称为“粒子”),如果你把它们分开了,有一个粒子甲在这里,另一个粒子乙在非常非常遥远(比如说相距几千、几万光年)的地方。如果你对任何一个粒子扰动(假设粒子甲),那么瞬间粒子乙就能知道,就有相应的反应。这种反应是瞬时的,超越了我们的四维时空,不需要等到很久信号传递到那边。这边一动,那边不管有多遥远,立即就知道了,即一个地方发生的事情立即影响到很远的地方。这说明,看起来互不相干的、相距遥远的粒子甲和乙在冥冥之中存在着联系。 

    非局域性表明物体之间存在现代科学还认识不到的内在联系,所显示的整体性大于组成整体的个体之和,这和实证科学的假设相抵触。所以有个说法,现代科学是见点不见面,只见树木不见森林。而中国传统哲学、科学、医学都具有整体性的观点。 

    量子纠缠表明了宇宙是个不可分割的整体,物体在冥冥之中存在着联系,整体大于个体之和,这使得实证科学的基点是错误的,西方主流世界观有严重的缺陷。 

    二、意识是物质的一个基本特性 

    西方科学的世界观认为,宇宙的行为就象一台机器一样,生活在宇宙中的人与其它生命也象机器一样。具有意识的科学家们用机械世界观研究自然和宇宙,用几个世纪时间研究出来的结果和意识没有任何关系,不知道意识是什么。意识(consciousness)对西方科学来说仍然是个迷。 

    西方科学在研究意识中遇到的困难是,无法用我们人类熟悉的时间、空间、质量、能量等来测量意识,但是我们每一个头脑清醒的人都知道自己的意识是存在的。如何来研究无法用常规方法测量而又存在的意识呢? 

    人们在总结各个学科的经验教训,尤其是在研究生命现象所遇到的困难时,越来越多的科学家和研究人员认识到,长期被西方实证科学所忽视的意识,必须要被考虑进来,唯物世界观必须要发生根本性转变。 

    三、在研究意识中遇到的难题 

    现在有些学科在神经和大脑上对意识进行了广泛而深入的研究,虽然对大脑的许多功能有了不少的了解,但是对于意识本身仍然是个迷,仍然无法解释“意识的难题”(the hard problem of consciousness)。“意识的难题”是指体验与感受的问题(the problem of experience),例如对颜色、味道、明暗等等的感受,对价值观的判断等等。“意识的难题”近年来重新触发了哲学上长期解决不了的争论,即意识是从物质中突然出现的,还是万物皆有意识(中国古代叫万物皆有灵性)? 

    自笛卡儿以来的西方主流世界观认为物质决定意识,意识是在物质中产生的副产品,这种唯物论观点遇到了难以克服的困难与挑战。例如,(1)许多科学家认识到,要从没有意识的物质中产生意识,这需要奇迹的发生,而唯物论是不承认有超自然现象的,换句话说,这是不可能的。(2)在长期研究大脑工作中,神经科学对大脑的功能等等方面已经有了很多的认识,但是许多人怀疑唯物论能够解决“意识难题” [2,3]。(3)现在有科学研究者从量子测量的角度分析,认为意识不能够被进一步简化,也不是在物质运动中突然出现的,因为如果意识只是物质的副产品,那么这无法解决量子力学中的“测量难题”。量子力学认为物体在没有测量之前,都是几率波,测量使得物体的几率波“倒塌”(collapse)成为观测到的现实。那么问题就出来了:如果意识是从物质中产生的,那么从根本上讲大脑也只是由原子、电子、质子、中子等微观粒子组成的几率波,大脑的几率波如何能够使得被观察物体的几率波“倒塌”呢?对于更大的宇宙的现实来说,这是不是意味着存在宇宙之外的具有意识的观察者?这就是量子力学中的“测量佯谬”。为了解决这个量子测量佯谬,物理学家们提出了许多解决方案,但是从根本上仍然无法绕开意识的问题。诺贝尔物理学奖获得者尤金?威格纳(Eugene Wigner)认为,意识是量子测量问题的根源。虽然物理学认识到意识在量子力学的层面上就存在,但是量子力学本身无法解决意识的问题。从量子力学创立时起意识就一直困扰着量子力学,但是长期以来,物理学家们对这一问题视而不见,试图逃避这个令物理学尴尬的难题[4]。 

    基于现代科学在研究意识中遇到的难以克服的问题,现在在哲学界、神经科学、心理学、物理学等多学科领域里越来越多的人认为,就象时间、空间、质量、能量一样,意识是物质的一个基本属性,是宇宙不可分割的一部份。现在许多研究人员在主流学术刊物上,在学术会议上严肃地讨论这个问题[5,6,7,8],这是近年来思想界、学术界的一个新的发展趋势。 

    基于上面的原因,越来越多的科学家和研究人员认识到,沿着笛卡儿以来的唯物世界观来研究意识只能走进死胡同,因此他们(其中很多是西方人)认识到,必须要改变西方实证科学的世界观,转而向东方哲学的世界观。但是由于中国的传统文化保留无几,所以许多西方科学家和研究人员转向印度,例如近年来,印度瑜伽和神秘主义在西方流行就有这些背后的原因。 

    四、需要在量子水平上认识意识 

    当代神经科学的批评者们说,长期以来神经科学领域有意无意的用经典物理的观点来研究大脑的功能与意识,即物理系统是由独立的部份组成,这些部份只能和最近邻物体发生相互作用,并且行为是确定的。而量子力学早就明确指出了经典物理的根本错误。现在越来越多的研究人员认识到,基于经典(牛顿)物理原理来研究大脑的功能与意识的基点是错误的,经典力学的观点对意识并不适用,但是根深蒂固的错误世界观仍然在很多人的头脑中起作用。 

    现在越来越多的科学家认识到,在大脑神经层次上无法真正了解意识,意识是在大脑的微观下就出现的,即真正要研究意识,要在微观领域里找,要在量子的层次上进行研究[9]。我们知道,微观领域是量子力学描述的世界,而量子力学本身又遇到了意识的难题(测量问题)。因此,物理学和生物学在微观领域里,在量子的层次上遇到了意识这一共同的研究对象。 

    大家知道,物理学定律和生物学规律是不一样的,基于实证逻辑的物理规律是指令性的,而生物规律是选择和反馈性的,是非线性的。如何把物理和生物的规律统一起来?虽然它们的特征非常不同,但是它们都遇到了意识这一共同难题,要把物理和生物统一起来看来和意识有关。 

    与此同时,如果说意识是物质的一个基本特性,那么在微观粒子中同样存在着意识,即意识在量子水平、在微观领域里就自然存在着,这也就会引导物理学和生物学在微观领域里、在量子的层次上研究意识。 

    五、 量子纠缠是微观粒子意识的反映? 

    意识对人来说看不见,摸不着,无法用时间、空间、物质、能量等概念来测量,不过意识具有一些人们熟悉的特点(征)。如果认为意识是物质的一个基本特性,那么微观粒子自然也具有意识,自然也会表现出意识的特点。如果在实验中微观粒子表现出意识的一些特点(征),那么是不是可以说是在一个侧面证实了微观粒子具有意识? 

    前面说的量子纠缠的实验证实,人们从中认识到物质之间存在着内在的联系,但是无法全面认识量子纠缠的意义。其主要原因还是人们习惯于用物质的角度来看待微观粒子。 

    实验表明,量子纠缠这种关系一旦发生后,就保持了下去,微观粒子能够保持这种记忆能力,能够区分和识别和其有“纠缠关系”的特定粒子,能够不受时空限制地“认识”和“记住”这种纠缠关系,这用纯物质的观念是无法理解的,其实微观粒子的这些特征和人的意识相似。 

    西方有一句谚语,叫“走起来象鸭子,叫起来象鸭子,那么很可能就是鸭子”,因此,我们可以说,量子纠缠和所表现的就是两个微观粒子意识的反映,这种观点能够给量子纠缠一个合理的解释[10]。即量子纠缠的存在是微观粒子具有意识的证据,给“意识是物质的一个基本特性”提供一个好的证据,其意义非同寻常。 

    六、物质和精神是一性的 

    中国传统哲学的世界观和西方唯物世界观非常不同,中国传统的哲学、科学、医学等等都是整体观,讲“天人合一”,量子力学在实验上也证实宇宙是个不可分割的整体。 

    现在西方哲学界、科学界越来越多的人认识到,意识和质量、能量一样重要,是物质的一个根本特性,在微观粒子中就存在着意识,宇宙中的万事万物既有物质的一面,同时也有精神(意识)的一面。量子纠缠可能就是微观粒子具有意识的证据。量子力学描述的是微观粒子的物质的一面,意识那一面是无法用量子力学描述的。 

    如果认识到意识是物质的一个根本特性,那么就不难理解人们发现的“有感知的水”,“祈祷的治疗效果”,“巴克斯特效应”,“轮回”等等实证科学无法解释的和灵界有关的现象。 

    中国古代科学从根本上承认精神的重要作用,认为万物皆有灵。西方哲学界和科学界正在认识的新的世界观,是中国古代科学和修炼界早就认识的。物质和精神是一性的,物质和精神(意识)在宇宙中的万事万物中同时存在,物质和精神(意识)是统一的,是不可分割的。意识超越我们可以看见和感觉到的四维时空,如果人的眼睛能够看到微观,那么就可以看见意识的存在。 

    现在越来越多的人预言和期望,一个新的世界观的时代就要来临,科学将会发生重大的变化,科学和信仰的界限将会消失。 

   
http://baike.baidu.com/view/95051.htm

    参考资料 

    [1] Alain Aspect et al (1982), “Experimental Tests of Bell's Inequalities Using Time-Varying Analyzers”, Physics Review Letters 49, 1804-7 

    [2] Chalmers, D. (1996), “The Conscious Mind” (Oxford: University of Oxford Press) 

    [3] Chalmers, D. How Can We Construct a Science of Consciousness? In (M. S. Gazzaniga, ed) The Cognitive Neurosciences III. (MIT Press, Cambridge, 2004) 

    [4] Rosenblum, Bruce & Kuttner, Fred: QUANTUM ENIGMA (Oxford University Press, 2006) 

    [5] Strawson, G.(2006), “Realistic Monism: Why Physicalism Entails Panpsychism” Journal of Consciousness Studies, 13(4) 

    [6] Strawson, G. et al. (2006), Consciousness and its Place in Nature: Does Physicalism Entail Panpsychism? (Exeter, UK: Imprint Academic). 

    [7] 例如,2007年7月在匈牙利布达佩斯召开的“Toward a Science of Consciousness”国际学术会议。 

    [8] Gao Shan, “Quantum Collapse, Consciousness and Superluminal Communication”, Foundations of Physics Letters, 17(2), (2004) 179. 

    [9] 例如,Penrose, R., A theory of everything? Nature 433, 259 (2005). 

    [10] 2007年7月在澳大利亚 University of Salzburg 召开的“Quantum Mind 2007”学术会议上也有关于量子纠缠和意识方面的讨论。  
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