温普林:量子空谈

摘要: 佛门悟“空”,就是要以超然之态,静待外境。何为外境?借庄子的话讲当是“无何有之乡”——立乎不测,游于无有的逍遥之境。

11-12 17:14 首页 财新文化

摄影师菲利普·哈尔斯曼于1948 年拍摄的《原子的达利》。菲利普·哈尔斯曼通过这张照片表达对新原子时代和达利超现实主义作品的敬意。


量子空谈

 文|温普林

(艺术家、策展人、作家)


混沌的宇宙

空是无始无终的存在。

——[印度]《歌者奥义书》


《山海经》里有一尊大神,“其状如黄囊,赤如丹火,六足四翼,浑敦无面目??”


庄子把这尊大神写入一则寓言之中:“南海之帝为倏,北海之帝为忽,中央之帝为浑沌。”这位中央之帝就是没有五官七窍,却能感知一切,圆融自在的大神。浑沌待南北倏忽二帝甚厚。倏与忽谋报浑沌之德,曰:“人皆有七窍以视听食息,此独无有,尝试凿之,日凿一窍,七日而浑沌死。”


这是庄子的创世神话。倏忽是疾速、刹那之意,也寓意着黑白、两仪,中央浑沌的火囊即是浑蒙的宇宙之初。两位损友用了七日开天辟地,宇宙爆炸。时间开始了!


有趣的是,20世纪相对论和量子力学对于宇宙本质的追问,把浑沌(也常写为“混沌”)拉回人类的视野,并且创立了一门有严肃定义的前沿科学——“混沌理论”。


混沌理论以非线性的思维,研究这个世界不可预测的混乱现象,进而一直追向宇宙未形成之前的混沌状态。


混沌本乃一片虚无、空寂之态,何以倏忽地诞生出浩瀚的宇宙?印度的《奥义书》中说:“太初非有,唯有自身,无中生有,有中生万物。”后来,中国的老子也说过差不多同样的话:“天下万物生于有,有生于无。”难道真是一粒金丹——太极生两仪,两仪生四象,四象生八卦,生天生地生万物?


量子世界探寻的是人类视界之外的隐秘存在,似乎已然无限接近了宇宙虚空的本质。量子世界的发现是从想象的存在开始,尔后不断求证;是从宏观世界一路向微观世界的进发,是从确定到不确定,从实有直到虚无的过程。


老子曰:“视之而弗见,名之曰微。听之而弗闻,名之曰希,捪之而弗得,名之曰夷。三者不可致诘,故混而为一。”


不可致诘者,不可思议者也。人类对于看不见、听不到、摸不着的极微世界的好奇始于远古。庄子的《天下篇》中记载了战国之时惠施学派的一系列诡辩论题,其中就有“一尺之棰,日取其半,万世不竭”之论。意思是说,一尺长的木棍,日截一半儿,可以永无止境地分割下去。


印度古代闻名的六大哲学流派的典籍之中也多见关于“极微”世界的论述。在万物的本质皆由极微之物所构成这一判断上基本达成了共识。


古希腊的哲学家留基伯最早为极微之物命名,称之为“原子”。原子在希腊文中是“不可分”之意。其特性是“充满”和“坚实”。在留基伯的学生德谟克利特的阐述中,构成世间万物的极微粒子是一个个小球儿。小球儿不生不灭,数量无数,以振动的形式不断运动。但是“Chaos”——混沌,则是先于一切事物而存在的虚无的空间。


古希腊的哲学家留基伯最早为极微之物命名,称之为“原子”。


小乘佛学的一些部派接受了极微的学说,将物质的最小单位称之为“邻虚尘”——这是对物质的本质进行分析后得到的,作为极限的微粒子的一个极富美感的命名。


“极微是最细色,不可断截,破坏贯穿,不可取舍,乘履,抟擎,非长非短,非方非圆,非正不正,非高非下,无有细分,不可分析,不可睹见,不可听闻,不可嗅尝,不可摩触??”


这或许可称之为古印度的量子论。


大乘佛学的中观论破除了小乘佛学的极微说。


中观论认为邻虚尘既然存在,就必然实有,就必然有位面,有位面就意味着必然可以被继续分割,所以所谓最小的不可分割的个体并不存在。一切皆空。对此,小乘佛教既无法否定,也不能肯定。


人类的智慧是不可思议的,仿佛在远古就已达到至高。这朵智慧之云从未散去,化做思想的雨露洒落人间,催生出知识的种子,科学开花结果了。


几千年之后,显微镜诞生了,科学家们通过实验证实了微粒学说和原子的存在,并对原子一词重新定义为“化学变化中不可再分的基本微粒”。再后来,量子理论又发现了在物理状态之中原子仍然可以继续分割。


几千年之后,显微镜诞生了,科学家们通过实验证实了微粒学说和原子的存在。

最早的显微镜由荷兰的詹森父子于1590年所首创。


那么,量子的世界到底是什么样子的呢?首先,量子并非指一个个更微小的小球儿。“量子”一词本身“非粒子”,量子不是一个物质,而是一个概念。微观世界中最小的,不可分割的,量子化的能量元就是量子。例如光的基本能量单位就是光子——光的量子。


量子化关涉的是极微粒子的运行规则。已知至少有二十余种微粒子包含其中,比如原子核中的质子、中子、夸克、核外的电子等。


量子世界就是微观宇宙的核心地带,这里不像宏观宇宙中有那么明确的物理定律,量子世界的法则似乎都是不确定的,测不准的,相互纠缠的,叠加的,甚至是会受到意识和观察影响的玄妙的所在。

已知的物理法则在此纷纷坍塌。超光速、超时空、超媒介等不可思议的现象彻底颠覆了人类以往的三观。


进入量子世界你会发现微小的原子内部竟是如此空旷,在极微极微的原子核与相当相当遥远的核外电子之间竟然是空空如也。原子核内部由更细微的质子、中子组成,再细分下去还有夸克、弦??宇宙的终极本质是否就是空?


科学求真求实的精神引领人类精英深入到微观的量子世界,想不到却见证了虚幻。在经历了诸多惊悚的体验之后,重归于宏观世界的真实之中,令人不得不思考何谓宇宙的真相:既一切皆现,又空无所有。


进入量子世界你会发现微小的原子内部竟是如此空旷。


量子神殿

无状之状,无物之物,是谓惚恍。

——[中国]老子

 

那时候,上帝已经死了。


先知尼采开始传播一个新世纪的福音:旧有的宇宙秩序已经崩塌!要重新评价一切!诸神胜于上帝!

新来的诸神将要登场,他们就是一代科学超人,宇宙精华。


跨世纪的人类是兴奋的,仿佛宇宙的奥秘已唾手可得。


门捷列夫依据原子科学制作出世界上第一张元素周期表,微观世界的通道已经打开,传说他是在梦中得到神启而完成的。如果科学狂人们的好奇心满足于止步原子尺度的话,宇宙的秩序还能够自圆满,但是诸神前行了。


1900年,普朗克发现了“能量元”——不久后正式命名“量子”,这标志着人类开启了打碎原子以探索物质世界更小组分的进程。


卢瑟福发现了原子核——竟然如此之小,仅仅是原子直径的十万分之一!那么核外的电子是如何运行的呢?普朗克想象也许会如同一个自洽的小太阳系,电子像卫星一样沿着固定的轨道有规律地旋转。


爱因斯坦发现了光量子——后来称为光子的真实存在,有力推动了量子物理学的确立。


“你所看见的就是你所得到的。”


但故事才刚刚开始。


玻尔的原子模型出来了。电子原来并无固定的轨道和规律可循,就像围绕太阳的地球会突然跃迁到金星或火星的位置,而且没有中间过程。


光子竟然同时既是粒子也是波!对于如此令人费解的“波粒二相性”,玻尔轻松地调侃:“这就是硬币的两面,取决于你想看到哪一面。”——要波得波,要粒得粒。


距今整整90年前的1927年10月,第五次索尔维大会在比利时首都布鲁塞尔召开。与会人员中有19世纪“50后”的老炮儿普朗克,“70后”的爱因斯坦,更多的都是“80后”“90后”,甚至还有“00后”。重要的是,29位参会者中竟然有17位诺贝尔奖得主。


此次会议是一场量子物理学界诸神们前所未有的大聚会,其神圣庄严宛若一次神学大会,令人联想到拉斐尔的名画《雅典学院》——画中居于中央的亚里士多德和柏拉图,两人一位指天一位指地,正在进行着关于宇宙本质的争论。玻尔和爱因斯坦正是此时的亚里士多德和柏拉图。


1927年第五次索尔维会议参与者合影

第一排左起第五位为阿尔伯特·爱因斯坦,第二排右起第一位为尼尔斯·玻尔。(图/维基百科)


大会的主题为“电子和光子”,重点讨论量子力学和与之相关的问题。玻尔急于征服诸神以确定量子力学理论对于旧有物理秩序的颠覆。爱因斯坦和薛定谔——那只著名的猫的主人,他们对于量子世界呈现出的一系列怪异现象大为困惑。


玻尔理论的核心是“波函数坍塌”——简单讲就是人类的意识可以影响到对于量子世界进行观察的实验结果。


爱因斯坦认为这不过是以直觉为基础的假设。作为量子力学的开山祖师之一,他无法接受任何自诩为已然完成和确定了的量子力学理论。


他认为量子世界的理论应当与真实世界的理论相通,而玻尔似乎并不在乎所谓的真实世界。


玻尔与老爱的思想大PK开始了。面对一堆魔鬼辩题,老爱很自信。


老爱嘲讽玻尔的测不准和不确定:我不相信老头子(上帝)会掷骰子!


玻尔反击:你别指挥老头子该怎么做。


老爱说:你不抬头看,月亮还不见啦?


玻尔一时语塞,如果他知道中国的王阳明就会如此回应:“你未看此花时,此花与汝同归于寂,你来看此花时,则此花颜色一时明白起来。”


总之,两位唇枪舌剑,如同喇嘛辨经。玻尔咄咄逼人,老谋深算的老爱时而会做出“不维护任何主张”的样子,以退为进,时而又会突然出个脑筋急转弯儿的“头脑实验”。老爱出个“单缝衍射实验题”,玻尔就复盘再现,找出破绽。老爱再来个“双缝实验”发射一通光子,玻尔立马抬出一块“遮光屏”做挡箭牌。老爱一度搬出一个神秘的光盒,一时猜不透的玻尔会大叫“完蛋了!”直到灵光一现,成功破解老爱的难题,让人联想起墨子与鲁班的沙盘斗法。


直至生命尽头,他们之间在模拟的思想实验中的争战从未止息。据说玻尔临终前一天,还在对着黑板上画的老爱的一个魔盒发呆。


爱因斯坦的后半生深陷统一场的思考之中,他一直企图让宏观世界与量子世界谐和起来。他不相信不完美的理论,不相信鬼魅般的量子纠缠。这一让他殚精竭虑但最终也未能达成的愿望,成为他终生的遗憾。


有谁真的能够弄懂量子力学呢?


玻尔自己也说:如果谁不为量子论而感到困惑的话,那他就是没有理解量子论。


当年索尔维会议上,一位科学家突然跳到台前,在黑板上写下一行字:上帝真的让人类的语言混乱啦!他所指的当然是众神们正在商议建造的量子巴别塔。


难以理解的量子力学逐渐进入公众视野,很大程度要感谢薛定谔的猫。其实关于这只猫也仅仅是个思想实验,量子神殿的诸神们更像是方案艺术家,他们构想了数不清的装置方案,但都止于思想。


薛定谔称这是一个“残忍的装置”,他是个多情而浪漫的人,他甚至为假设中50%的死亡概率而感到内疚。


“活着或是死去”,这不是问题而是答案,这是一只死活两种状态叠加在一起的猫。


薛定谔本想把微观的量子世界中不可思议的叠加态通过一个虚拟的装置,放大到宏观的现实世界之中,用反证的手法嘲讽这种不确定性。没想到这只猫从此走红,反倒成了这个世界不确定性的象征物,至今仍在满天飞舞,而且诱发了无穷的可能性,令人脑洞大开:“老头子果然在掷骰子!”骰子在不停地转动,在多维时空中,在平行宇宙里,一切结果皆有可能。


“薛定谔的猫”(Schr?dingers Cat)是物理学家薛定谔1935年提出的一个思想实验。薛定谔本想把微观的量子世界中不可思议的叠加态通过一个虚拟的装置,放大到宏观的现实世界之中,用反证的手法嘲讽这种不确定性。(图/维基百科)


不确定性的比喻甚至演义到日常生活之中,比如你发现隔壁老王进入了你家,但不确定他是在客厅里坐着还是在卧房里躺着,你要不要进去观察一下?你只要开门大吼一声,他的波函数就坍缩了。


量子概念的大众化已势不可挡,量子营销大潮已席卷大地。民间各种量子产品,量子美容水、量子酒、量子神油??或许明天你就会收到一份快递的生日礼物,包装上写着“量子雄性核心器官增倍器”,打开来还附有一个小贴士:请勿在阳光下使用!——原来就是一个放大镜。


被放大了的量子世界真的拥有无限可能吗?特别是发现了黑洞、暗物质、暗能量充斥在茫茫宇宙之后。至少到现在,量子的世界里还没有找到百分百的定律。一切皆有可能,哪怕概率只是“非零”。或许崂山道士不停撞墙,在无限多的平行宇宙中,早晚有一天他会穿墙而过——实现量子隧穿的奇迹。那么,在这个不确定的宇宙中,灵魂、鬼怪、神祗,又有什么是百分百确定不存在的呢?


薛定谔笃信的印度教经典《由谁奥义书》中说:当你认为它不可想象时,你才有可能想象到它。而当你想象到它时,你又深知它是不可想象的。当你认为它是不可感知时,你才有可能感知到它。而当你感知到它时,你又深知它是不可感知的。

 

无何有之境

存在者存在

——[古希腊]巴门尼德

 

19世纪末20世纪初,是科学、哲学、艺术狂飙突进的年代。谁是真正的狂人?


爱因斯坦把他自己主持的科学研究机构称之为“疯人院”,当然他自诩为最大的疯子。多年之后,他的助手在回忆他的时候深情地赞叹:他是一位真正的艺术家!


艺术家大同大张说:“哲学是堵住笼子抓鸡,艺术是放出疯狗咬人。”哲学家们闹得动静挺大,捉住鸡就去熬心灵高汤了。“疯狗”是生猛的,可惜的是艺术家真疯的少,大多不是装疯就是装哲学家。比如达利,开始装哲学家画潜意识,后来又追随科学家,量子理论一问世,他就画起了量子画,DNA理论刚一出现,他又马上去画双螺旋。如同马戏表演的沐猴而冠,由于滑稽的戏仿引得一时喝彩。


科学的问题最终还是离不开哲学问题,当然艺术的疯狂和想象力也必不可少。“疯”就是从异端出发,真正的科学家向来如此。哲学的世界观决定科学的立场,艺术的疯狂决定科学飞翔的高度。


爱因斯坦在一篇重要文章中承认以玻尔和海森堡为代表的年轻的哥本哈根学派对于量子力学的诠释与经验事实相符,但另一方面却强调“作为一种完备的理论应该是决定论的,而不应该是或然的、用概率语言表达的理论”。


爱因斯坦老了,不再疯狂。他的“决定论”思维仍停留在牛顿的世界观中,仅止步于超越了亚里士多德的目的论。


牛顿的上帝是个钟表匠,他发现了宇宙钟表精准运行的秘密。爱因斯坦的上帝生死不明,但钟表照样运行,只是用相对论校正了一番。时空虽然可以弯曲,但钟表毕竟还在。他与牛顿同是观察者,是主观的存在,客观的宇宙也同样是真实存在的。量子世界的钟表都不见了,何来准确?宇宙已是一片混沌。主体和客体纠缠一处,你观察我,我观察你,你中有我,我中有你,宇宙将大不一样。爱因斯坦的宇宙是天使飞舞的完美存在,是和谐的,天使从哪儿起飞,将会飞向哪儿,都是可以预料的。量子的宇宙中,妖魔鬼魅神出鬼没。时空已毫无意义,这是自由、灵动、无序、混沌的所在。


爱因斯坦的上帝生死不明,但钟表照样运行,只是用相对论校正了一番。


“随而不见其后,迎而不见其首。”


“道之为物,唯恍唯惚。惚兮恍兮,中有象兮!”老子“惚恍”的境界,有助于我们理解量子宇宙的状态。


霍金的大爆炸理论本质上讲还是一种旧约式的创世论,只不过是科学的创世。决定论认为万物不能超越因果率,宇宙也同样应该有始有终。可是大爆炸的奇点之前是什么?又是由谁决定的呢?后来,霍金也想象多重宇宙好比沸腾汤锅中一个个滚开的泡泡。那么这只锅又是由谁烧开的呢?公元八世纪印度哲学家普拉帕格拉说:“没有理由相信宇宙整体有任何一时间点上的开始,或相信它有任何一时间点上的终结。”


量子理论后来引发的圈量子引力论和弦理论,都试图解释大爆炸之前的“前宇宙”状态,或许大爆炸仅仅是一次量子跃升,宇宙的本质就是能量的律动。时空之中只有振动的弦,甚至连点状的粒子也不存在。


本来就是由人类虚拟出来的时间和空间概念,在量子的尺度里当然是没有任何意义的。一对儿纠缠态的粒子,哪怕之间隔着整个宇宙,无需任何介质,也会即时遥相呼应,老爱斥之为鬼魅般的超距感应。


天象岂是可以准确测度的。


正在肆虐北美的超强飓风“厄玛”(Irma)完全有可能是由一只南美的蝴蝶抖动了一下翅膀而引发的。根据蝴蝶效应,我们可以发挥一下想象:一只雌蝴蝶发情了,她释放出诱引雄性蝴蝶的量子信息,第一只收到信息的雄蝴蝶猛然抖动了一下翅膀,接下来成千上万的蝴蝶朝着一个方向“怒而飞”。起风了——一路裹挟着宇宙中的能量,“抟扶摇羊角而直上九万里,则风斯在下矣”。这正是庄子描写大鹏金翅鸟展翅腾飞卷起羊角旋风的场面。


蝴蝶效应 (Butterfly effect) 是一种混沌的现象,是指在一个动态系统中,初始条件下微小的变化能带动整个系统的长期的巨大的连锁反应。


混沌理论就是如此解释世间万物的,初始一个极微的扰动将会引起运动过程产生巨大的变化。一切莫不处于混沌的乱象之中,一切都是无序的,偶发的,不可测的,复杂变化的,不稳定的。


混沌就是周行不殆,循环往复,无始无终。宇宙也在不断爆炸、毁灭、生成。


如何驾驭量子世界的不确定性,使之超越逻辑得以在宏观世界之中显现和应验才是真正疯子所该关注的事情。


当下围绕争夺“量子霸权”的激战已然开始。量子超距传输,量子比特计算机的运行,量子生物如何创造新物质、新生命,人类的精英疯子们兴奋得无药可医了。


宇宙如同星辰在虚空之中编织的一张多维的、非定域的巨网。即便有上帝和神灵,也不过是局域网管和区块链Boss而已。


就算我们身处的宇宙真的是由一个果壳大小的弹丸爆炸而开启的,这也算不上什么了不起的大事件,不过是自然而然发生的平常之事。宇宙中真正的大事件,恐怕还是生命的诞生,是人类的出现,是人类意识的觉醒。


人依旧是万物的尺度。


无论是丈量宇宙还是窥测极微。大小、虚实、有无、生死、刹那、永恒,一切的二元对立的认知皆因人的逻辑思维而起。


究竟何谓实相?


与宇宙中巨型的天体相比,太阳系不过是一个原子大小,太阳如同原子核,可以说是极微之物。地球更是极微的存在。人呢?


宇宙的计量尺度是光年,量子世界的尺度是纳米,一纳米等于十亿分之一米,但是原子的内部又是相当空阔的。如果一个原子的大小是一座体育场,原子核只相当于一只蚂蚁。


何者为大?何者为小?


人类早已从往日宇宙中心的虚幻中觉醒,众生平等,万物平等,一切皆为极微粒子的聚合,没有差异,没有例外。人类在一片茫然之中似乎丧失了所有存在的意义,但这也许是人类真正觉知的开始。能够具有意识,并意识到意识的存在,进而意识到意义的虚幻,或许就是人类存在的意义。从此出发,开始破除二元认知,超越逻辑思维,从而获得前所未有的自在和觉悟。宏观宇宙之大与量子世界之微的差异和冲突也将从此消除,融于一味。



《十四无记》记载了一位智者对释迦牟尼提出的十四句追问,诸如:世有常?世无常?世有边?世无边?如来死后有?如来死后无???佛陀默不作答。


常人心中对于有无的判断皆依赖于感官。所谓有,即是通过五官摄取认知而能意识到的存在。所谓无,即是感觉不到,也无法意识到的非存在。所以非有即无,非无即有。


佛门悟“空”,就是要以超然之态,静待外境。何为外境?借庄子的话讲当是“无何有之乡”——立乎不测,游于无有的逍遥之境。


经过感知、认知、觉知,直至“意识爆炸”才终会觉悟到画中月、水中月、空中月,皆空空如也。


刹那间——虚空粉碎,大地落沉。


一声惊雷炸响,色界的五彩坛城倏忽间化为混沌一片,意识之光瞬间融入到尘垢虚空的大光明之中。

 

刊于《财新周刊》2017年第39期


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