第八节雨伞后的猎枪

第八节雨伞后的猎枪量子论是一种极富破坏性的理论，它破坏了世界的确定性，推翻了决定论；它破坏了世界的真实性，让人们对实在论产生了怀疑，这些都让爱因斯坦极其厌恶，怒不可遏。接下来，它还将破坏什么呢？在我们接着要说的实验中，量子论将破坏的是世界的定域性，质疑的是爱因斯坦的成名之作——相对论。定域性是指，在某个时间段，所有因果关系都必须维持在一个特定的区域内，不存在超越时空的瞬间作用和传播。这是相对论的基础，任何信息的传输，都不可能超过光速这个上限，宇宙中不可能有无视时间和距离的超距作用。事情似乎是显而易见的。在我们的经验中，任何长距离的信息传送都是需要时间的。在古代信息不发达的时代，靠人力传送的书信，从京城抵达边关往往需要几个月的时间，所以才有家书抵万金的说法。即便后来有了电报、电话、互联网，信息的传送依然是需要时间的，至少不可能快过光速，谁真正见过类似于心灵感应那样可以即时联动的信息交流？然而这一看似无可争议的问题，现在受到了量子论的挑战。量子论中有一个奇怪的实验，叫“EPR佯谬”，就涉及到了粒子间的超距作用，有点类似于双胞胎之间莫名其妙的心灵感应，让物理学家们感到困惑不解。事情的经过，起源于爱因斯坦对哥本哈根解释怎么看都不爽，处心积虑想给它找碴，因此在1935年与两位同事发表了一个旨在推翻哥本哈根解释的思维实验，实验是这样的：假设有一个大粒子，自旋为0，它不稳定，衰变成A、B两个小粒子，向相反的远方飞去。小粒子有2种自旋方式，叫“上旋”和“下旋”。按照公认的某种守恒定律，如果粒子A为上旋，那么粒子B就一定会是下旋。按照哥本哈根解释，两个小粒子的初始状态不确定，当我们观察粒子A时，它会马上随机地选择一种确定的状态，比如说上旋，那么按照守恒定律，粒子B就必然会在同时确定为下旋。但如果此时两个小粒子已经离得很远，比如说相隔几十亿光年，那么它们之间是怎么沟通信息，使得粒子A的状态一确定，粒子B马上就作出反应的呢？出现这种情况只能有两种解释：第一种是两个小粒子之间存在类似于心灵感应的超距作用，某种超越光速的信息传输；第二种是两个小粒子并不象哥本哈根解释说的那样，状态不确定，而是从分离的那一刻开始，就早已确定了它们的自旋状态。爱因斯坦认为，相对论规定了任何信息的传输都不可能超过光速，宇宙中不存在超距作用的因果关系，所以第一种可能性实际上并不存在，只有另一种可能——粒子的状态早已确定，这足以表明哥本哈根解释有问题。据说爱因斯坦的这次发难，让玻尔郁闷了好一阵子。但后来他想通了，解释说两个粒子之间其实并没有传递什么超光速的信号，只是在没有被观测之前，两个粒子之间不管相隔多远，都仍然是一个虚无的整体，因而只要对其中的一个进行观察，另一个必然会作出反应，这很正常。检验爱因斯坦与玻尔之间谁对谁错，关键在于确定两个远离的小粒子之间是否存在关联，是否有超距作用的“心灵感应”。如果玻尔是对的，那么小粒子在没有被观察之前是一个整体，粒子A与粒子B的行为必然会具有某种协同性；而如果爱因斯坦是对的，那么两个小粒子从分开的那一刻开始，相互间就再也没有什么干系了。这个思维实验，以当时的技术条件，无法在实验室中进行检验，因而玻尔和爱因斯坦，至死也不知道到底谁对谁错。后来北爱尔兰人约翰●斯图尔特●贝尔，作为爱因斯坦的忠实追随者，在1964年发表了“贝尔不等式”，为检验EPR实验扫清了障碍。贝尔深信，实验结果将告诉人们，粒子间心灵感应式的合作是纯粹的胡说八道。1982年，法国物理学家阿莱恩●阿斯派克特，带领一个小组做了这个实验。它的结果意义是如此的重大，以至于被物理学界称为“上帝的裁决”。实验结果是爱因斯坦输了，事实证明分开的粒子之间确实保持着一种微妙而神奇的联系，类似于超越时空的“心灵感应”，这种联系有一个拗口的专业名词叫“量子纠缠”。实验报告发表之后，科学界最初的反应不是一片哗然，而是出奇的沉默。科学家们都知道这个结果意味着什么，但却鸦雀无声，也许是一时不知该说什么才好。后来人们不断引入新的手段，提高实验的可靠性，多次重复了这一实验，但结果全都一样。现在我们面临着这样的选择：要么相信玻尔的说法，两个粒子在没有被观察之前，不管相隔多远，即便是上百亿光年，它们也还是一个整体。这意味着需要放弃世界的实在性，承认粒子只有在被观测后才能成为现实的东西。但除此之外，我们只能接受这样的事实——粒子间确实存在快于光速的超距作用，如果事实果真如此，那么相对论就要失效了。阿斯派克特实验结果出来之后，有人邀请了8位量子论专家作访谈，征求他们的看法，其中就包括阿斯派克特和贝尔本人。专家们的意见五花八门，阿斯派克特不相信超光速的说法，宁愿放弃世界的实在性；贝尔则沉默良久，最后宁愿牺牲定域性，相信超越光速的超距作用，也不愿意接受世界是虚拟的。假如在天有灵，也许我们会听到这样一段对话：爱因斯坦：玻尔，我相信上帝是不掷骰子的！玻尔：老爱，请别对上帝指手划脚！但现在爱因斯坦的上帝死了。曾经发表了波动方程，对量子论作出过巨大贡献的薛定谔，却是爱因斯坦反对量子论的坚定同盟。在EPR实验发表之后，薛定谔颇为振奋，认为点中了哥本哈根解释的死穴。受此启发，他自己也发表了一个著名的思维实验——猫实验。实验是这样的：假设把一个放射性原子装进一个不透明的箱子里，箱子里有一种结构巧妙的精密装置，只要那个放射性原子衰变后放出一个中子，它就能激发这个装置的一串连锁反应，最终会打破箱子里的一个毒气瓶，毒死箱子里的一只猫。薛定谔说，既然哥本哈根解释认为，在没有观测之前粒子的状态不确定，处于各种可能的混合状态之中。那么就可以断定，只要没有进行观察，放射性原子就处在模糊的状态之中，是否衰变并不确定。现在问题出来了，在我们打开箱子观察之前，原子是否衰变并不确定，那么里面猫的死活是否也不确定呢？难道猫在此前处于又死又活的状态之中？薛定谔的这次发难，把哥本哈根派整得够呛。根据他们的理论，在我们没有观察之前，那只猫确实是不死不活，又死又活的。前面说在我们没有观察之前，电子不是真实的，这对我们来说似乎是很遥远的事情，触动还不那么深。但现在说的是一个活生生的东西，一个鲜活的生命，难道我们能够不管它的死活？我们进行观察之后，猫的死活才能确定下来，这是否意味着我们的意识决定了猫的生死？假如我们一直不去观察，猫就永远都不会死吗？而且需要指出的是，这里说的不确定，不是因为我们不了解情况造成的。如果是那样的话，猫在某个时候的死活是确定的，只是我们不知道而已。这个不确定是真的不确定，用极端的话来说，假如猫能意识到自己状态的话，那就连它也搞不清楚自己的死活。这样的结论你能接受吗？相信很难，这太违背常识了。但如果不接受，我们又该如何解释呢？EPR实验和猫实验确实很难解释，但好在我已经想通了，下面就和你分享一下，为了便于理解，我将用一个例子来说明。有个80岁的老头生了儿子，在家里大摆筵席。下面两位宾客窃窃私语：“你相信这么老的人还能生孩子吗？”“我讲个故事给你听吧。有一次我到非洲旅行，在草原上遇到了一头狮子，向我猛扑过来。慌乱之中我举起手中的雨伞，对准狮子‘呯’的一声，狮子应声倒地了。”“那不可能！““是的，不可能。我转过头来，看到身后站着一个人，手中端着猎枪，枪口上还冒着轻烟呢！”世间的事情往往就是这样，当我们对眼前的现象百思不得其解时，往往只要看看它背后有些什么，就能找到问题的答案。以上两个实验也是如此。举起雨伞打死了狮子的现象让人难以理解，但如果能够找到背后的那把猎枪，事情就毫无悬念了。但问题是猎枪在哪呢？为了回答这个问题，我们再来说说另一件事。在电视上的普法节目中，我们经常会听到这样一句话：“要学会用法律的武器来保护自己”。这种说法有跟国际接轨的倾向，据说西方人很喜欢打官司，什么事情都法庭上见。在现实中也确实有很多人，通过法律手段维护了自己的合法权益，由此一些人真的把法律当成了武器，认为它具有强大的力量，其实这不过是一种错觉。法律作为一种行为规则，其实它本身并没有力量，只不过是那把雨伞而已。真正有力量的是颁布法律的国家机器，这才是它背后的猎枪。法律之所以令人敬畏，是因为有国家机器的背书，是国家强制力在监督着法律的执行，对违反法律的人实施惩罚。所以对于一个国家来说，仅有立法机构还不够，法律不是制定出来就会自动生效的，还需要有执法部门来保障它的执行，监督公众遵守法律。没有国家机器支持的法律毫无意义，秦朝的律法很严苛，但现在谁也不会把它当盘菜，因为秦朝早已灭亡，国家机器报废了，它也就成了一纸空文。有人搞不清雨伞和猎枪的区别，把雨伞当作猎枪来使用，后果很严重。在人治社会，惹到了你不该惹的人时，天真地“拿起法律的武器”只会是一种徒劳。此时你将发现，手中的雨伞真的成了雨伞，毫无威力，它背后的猎枪哑火了。没有了国家机器的支持，法律就变得软弱无力了，你拿着把雨伞和狮子搏斗，除了夸你一句勇气可嘉之外，我实在想不出其它更好的词了。把雨伞和猎枪搞混似乎是很幼稚的举动，但有意思的是，这在科学领域是普遍现象。人们掌握了科学定律之后，将它运用于提高科技水平，以此来改造世界，取得了巨大的成功。由此许多人想当然地认为：自然法则主宰着世界，科学定律中体现了自然法则，所以掌握了科学定律，就掌握了强大的武器，用一句广为流传的话来说，“知识就是力量”！但你有没有想过，自然法则和法律一样，作为一种规则，它本身是没有力量的。法律需要国家机器来监督实施，自然法则难道就不需要吗？是什么样的力量，在一丝不苟地监督着世界严格遵照自然法则来运转的呢？恕我孤陋寡闻，这个问题从未看见有人提起过。许多人天真地以为，自然法则本身就能起作用，这真是一种奇怪的想法，无异于相信法律只要一制定出来，它就能自动生效，无需执法部门来执行。自然法则背后的力量就是雨伞后的猎枪，是我们这个世界真正的主宰。这种力量是什么？它从何而来？这个后面会详细地说。现在我们可以肯定的是，世界背后是有监控系统的，正是它在支持着自然法则发生作用。从这点出发，前面的两个实验就容易解释了。两个小粒子之间的神秘关联，假如是因为世界背后的监控系统在起作用的话，那就一点都不奇怪了，系统完全可以把两个分开的小粒子当成一个整体来看。相对论只对属于我们这个世界的事物有效，对于世界背后的监控系统来说，根本就没有约束力，它可以轻松地制造我们眼中的超距作用。薛定谔的猫的死活也很好办。哥本哈根解释中关于不确定性的认定是有问题的，不确定性其实只存在于系统的初始状态，而不会存在于运行过程之中。原子衰变是系统运行过程中的一个事件，在监控系统中肯定是有记录的，所以猫是死是活，系统心中自然有数，这是确定无疑的。在哥本哈根解释和多宇宙解释之外的另一种解释版本，美国科学家玻姆的隐变量理论，在某种程度上反映出了监控系统的作用。这一理论认为，电子的行为不可预测，是因为主宰它们的是一些隐变量，这些变量是隐藏着的，你无法直接探测到它们。这种认识其实是很有道理的，监控系统是我们这个世界之外的东西，它所发挥的作用，确实是无法进行直接探测。