像物理学家一样思考——第4章 事情是这样的

量子力学的程序 量子力学是一种程序，一种看待实相特定部分的特定方法。量子力学只有物理学家才用。依循量子力学这个程序的好处在于，只要我们按照一定的方法做实验，我们就能预测事物产生某些结果的“或然率”。量子力学的目标不在于预测会发生什么事，而在于预测发生各种结果的可能性。物理学家当然也希望自己也能够比较准确地预测亚原子事件；可是，到目前为止，在他们的能力建构范围之内，量子力学是亚原子现象唯一成立的理论。 但是，或然率和宏观事件一样，仍然有一定的规律可循。道理完全一样。我们只要对一个实验的初始条件够了解，就可以用严格的发展规律，计算发生某一结果的可能性多大。 譬如说，在双缝实验里，我们没有办法计算单个光子将撞击在照相图版的什么地方。但是，只要我们有适当的准备，最后又能做适当的测量，那么我们确实能够精确地计算光子落于某处的或然率有多大。 现在，假设我们算出这个光子落在A区的或然率是60%。那么这是不是说这个光子还是可能落在它处?不错，这个可能性的或然率是40%。 （问一问津得微）在这种情况之中，到底是什么东西在决定光子落于何处?量子论的答案是，纯粹的偶然。 关于量子力学，这个纯粹的偶然正是爱因斯坦反对的项目之一。他之所以从来就不认为量子力学是基本的物理理论，这只是其中一个理由。“量子力学令人感受深刻，”他在给玻恩（Max Born）的信中说，“……可是我相信上帝不掷骰子。”（注一） 40年后，贝尔（J.S.Bell）证明他应该是对的。可这是另一个故事，后面再说。 预备区 量子力学程序的第一步是，依照一定的规则预备一个物理系统（实验仪器）。这个系统叫作预备区（region of preparation）。 第二步是，预备另一套物理系统，用以测量实验的结果。这一套系统叫作测量区（region of measurement）。理想上来说，测量区应该远离预备区。当然，对一个亚原子粒子而言，稍微宏观一点距离就已经是很远了。 现在我们就依循这个程序来做双缝实验。首先，我们在桌上放置一个光源，再放一张幕，上面有两条垂直细缝。两者稍微隔开一点距离。这些仪器所在的地方就是预备区。接下来我们在幕的另一边放一张照相图版。这里是测量区。 第三步是将预备区的仪器（光和幕）以及我们知道的事情翻译成数学术语。测量区的仪器（照相图版）亦然。 要做这一步工作，我们必先有一些置放仪器的规则。这就表示在实际操作上我们必须给设置仪器的技师精确的指示。譬如说，我们必须告诉他光和幕之间确切的距离、光的频率与强度、幕上两条缝的尺寸、两者的相对位置、相对于光源的位置等等。测量区的仪器亦然。譬如说照相图版要放在哪里、要用哪一种底片、如何冲洗等等。 这一切实验设计的规则全部翻译成量子论的数学语言之后，我们再把这些数字全部输入一个方程式里面。这个方程式表达的是一个自然因果发展的形式。请注意，这一句话只说有一个发展的形式，并没有说什么在发展，因为，从来没有人知道是什么在发展。量子力学哥本哈根解释之所以说量子论是完整的理论，其原因在于量子论在每一个可能的实验情况里都有效（亦即可以组织经验，建立其间的关系），而不是说它可以详细地说明事情怎样进行。 （爱因斯坦不满的就是量子论不能充分解释事物。因为，量子论只处理群体行为，而非个别事件。） 量子论预测群体事件的时候，确实如物理学家所说的一样有效。譬如说双缝实验，量子论在双缝实验里就准确地预测了光子记录在A区或B区或C区的或然率。 量子力学程序的最后一步，当然就是做实验得出结果。 被观察系统与观察系统 要应用量子论，物理世界必须分为两个部分。一个是被观察系统（observed system），一个是观察系统（observing system）。被观察系统和观察系统与预备区和测量区不一样。“预备区”和“测量区”这种术语讲的是实验仪器的物理组织。“被观察区”和“观察区”则与物理学家分析实验的方式有关。（顺便一提，“被观察”系统也只有与观察系统互动的时候才能观察。并且，就算是这样，我们能够观察的也只限于测量仪器上显示的事情）。 在双缝实验里，光子就是被观察系统。我们在这个实验里捕捉到光子从预备区进行到测量区。凡是量子力学的实验，被观察系统四周的环境就是观察系统——这个环境包括研究这项实验的物理学家。被观察系统若是行进的时候不受打扰（“独自传播”），就会按照一个自然的因果律发展。这个因果发展律叫作薛定谔波方程式。薛定谔波方程式里面所放的数据，就是将实验仪器显示的数据，翻译成量子论数学语言之后的数据。 这些已经翻译成量子论数学语言的实验规则，每一组都相当于物理学家所说的一个“可观测对象”（observable）。只要我们所翻译的实验规则得到满足，那么可观测对象就是实验的要点，并且物理学家也认为这是一种固定的，已经决定的性质。对于一个测量区，我们翻译成数学语言的实验规则可以有好几组。每一组相应于一种可能的结果（也就是光子落于A区的可能性、落于B区的可能性、落于C区的可能性，等等）。 测量区与预备区里面每一组可能的状况，其实验规则在数学里都相当于一个可观测象。一个可观测象，在经验的世界里，则是实验规则可能（在我们的经验中）发生的事件。 作为关联物的光子 换句话说，预备区与测量区之间的被观察系统所发生的事，要用数学来表达成两个可观测对象（生产与检测）之间的关联（Correlation）。然而，我们知道双缝实验里的被观察系统是一个粒子——光子。用另外一种说法来说就是，这两个可观测对象之间的关系（relationship）竟然是一个光子。这和“基本粒子”这种积木观差太多了。几百年来，科学家一直想把实在界化约成再也无法分解的实体。可是，当他们已经这么接近目标的时候（光子的确非常“基本”），却发现基本粒子没有自己的存在。想一想这多么令人惊奇! 史代普在为原子能委员会写的论文里说： ……基本粒子不是一种独立存在的、无可分析的实体。本质上，基本粒子是一组向外探触他物的关系。（注二） 不只这样，物理学家为这样的“一组关系”构筑出来的数学图像，反过来竟然与真正的（物理的），会运动的粒子的图像很相像。统御这样的一组关系运动的方程式，正是统御真实粒子运动的方程式。 史代普说： 可观测对象之间的长程关联拥有很有意思的性质。统御（长程关联）这一种效应的传播之运动方程式，即是自由运动粒子的方程式。（注三） 其实自然界里事物并没有什么“关联”。在自然界里，事物就是事物，没有别的，不过周期罢了。“关联”只是我们用来描述我们所“知觉”的事物的概念。只有人才会有“关联”这个概念，只有人才会有“关联”这两个字。因为，只有人才会用概念和文字。 “关联”是一种概念。亚原子粒子即是种种关联。如果我们不创造概念，就不会有什么概念——其中当然包括“关联”这个概念。一句话，如果我们不在这里创造粒子，根本不会有粒子!独自发展（development in isolation）的被观察系统是量子力学的基础。“独自发展”这句话所说的“独自”指的是我们将预备区与测量区分隔之后所创造的那种“孤立”。我们说这种状态是“孤立”的，但是，事实上又有哪一样东西是孤立的呢?或许只有宇宙整体例外。（它能孤立于什么东西之外呢?） 事实上我们所创造的“独自”只是一种理想。有的人有一种观点，认为只有量子力学才能使我们从根本无可分割的整体里面，将光子理想化出来，然后我们才能研究光子。然而，事实上却是因为我们研究光子，才使光子与根本无可分割的整体孤立了。 光子不曾独自存在。真正独自存在的只有种种关系的网络（各行各色的形态）形成的一个无可分割的整体。个别的实体不过是一种理想，是我们创造的一种关联。 简而言之，依照量子力学所说，物理的世界： ……不是由独立存在的、无可分割的实体筑起的结构，而是各个要素之间的关系形成的网络。其中各个要素的意义整个来自它自身对于全体的关系。（注四） 这样的新物理学听起来像极了古老的东方神秘主义 （eastern mysticism）。 动态地（亦即随着时间而变化地）显示可能性即是预备区和测量区之间发生的事情。这种事情是根据薛定谔波动方程式产生的。只要是在这种种可能性发展的过程当中，不管是什么时候，我们都可以判定其中一个发生的或然率。 光子落在A区是一个可能性，光子落在B区是另一个可能性。然而，一个光子却不可能落在A区的同时又落在B区。诸种可能性之一成真，其他可能性成真的或然率就降为零。 一个可能性怎么样才会成真?一个可能性之所以成真，是因为“我们去测量”的关系。因为，测量干涉了可能性发展的过程。换句话说，测量干涉了被观察系统在孤立状态中发展的过程。被观察系统里面有种种潜势（potentialities）。这种种潜势都是孤立状态的被观察系统的一部分。我们一干涉（由薛定谔波动方程式统御的）被观察系统，就会使其中一种成真。譬如说，只要我们在A区检测光子，光子落在B区等其他地方的可能性就没了。 波函数 预测区和测量区之间种种可能性发展的过程，必须用一种特别的数学实体来表示，这种数学实体物理学家叫作“波函数”。因为，这种函数在数学里看起来一如波动，不断变化而又增生。要言之，薛定谔波动方程式统御了（预备区和测量区之间的）被观察系统（这里的例子里是一个光子）在孤立中发展的过程。这个过程以数学的波函数来表示。 波函数是数学上虚构的东西，用来表示被观察系统一旦与观察系统（测量仪器）互动之后，被观察系统的种种可能性。被观察系统从离开预备区一直到与观察系统互动之间，不论什么时候，其波函数的形式都可以经由薛定谔波动方程式来计算。 概率函数 波函数计算出来以后，我们可以再做一个简单的数学运算（将其振幅平方），得出另一个数学实体，叫作概率函数（专业一点，就叫作概率密度函数）。这个概率函数告诉我们的是某一个时候各个可能性发生的概率。这种可能性以波函数表示。波函数用薛定谔波动方程式来计算，处理的对象是可能性。概率函数以波函数为基础，处理的对象是或然率。 可能与或然不一样，譬如夏天下雪，事情可能，但不怎么或然。若是在南极，那么夏天下雪不但可能，而且甚为或然。 波函数与概率函数的差别在于，一个被观察系统的波函数就是一份数学式的目录。这一份数学式的目录亦即一种物理描述，说明我们测量一个被观察系统的时候，这个被观察系统可能发生什么事。概率函数则告诉我们这些事件真正发生的概率多大。概率函数说，“这件事（或那件事）有发生的机会”。 本来，被观察系统一直快快乐乐地依照薛定谔波动方程式在产生各种可能性，可是等到我们一进行测量，也就是想看看有什么事发生的时候，我们就干涉了被观察系统独自发展的过程。这时，所有的可能性——除了一个之外——的或然率便变成零。然后，这个可能性——也就是除掉的这一个——的或然率就变为一，这意思就是说这个可能性成真了。 波函数的发展过程有一定的准则，这个发展过程我们用薛定谔波动方程式来计算。由于概率函数以波函数为基础，所以，可能发生的事情的概率必然也是依据薛定谔波动方程式按一定的过程发展的。 因为这样，我们才能够准确地预测事件的或然率。但是我们无法预测事件的本身。我们想要什么结果，我们可以算出这个结果的或然率。可是，我们一旦做了测量，真正的结果就可能是我们要的那一个，也可能不是我们要的那一个。光子可能落在A区，也可能落在B区。根据量子论，哪一个可能性成真纯属偶然。 讲到这里，我们再回到前面的双缝实验。在这一个实验里，我们无法预测光子会落在什么地方。我们只能计算光子最可能落在何处，第二可能落在何处，依此类推。 现在假设我们在第一条缝和第二条缝都放一个光子检测器，然后再从光源发射光子。发射以后，第一条缝或第二条缝早晚总会有一个光子通过。这时这个光子有两个可能，一个是通过第一条缝，第一个检测器启动。另一个是通过第二条缝，第二个检测器启动。这两个可能性不论是哪一个，每一个都已经包含在这个光子的波函数里面了。 姑且让我们说我们检查检测器以后，发现第二个检测器启动了。我们一知道光子在第二条缝通过，也就同时知道它不在第一条缝通过。换句话说，那个可能性已经不再存在。这样，这个光子的波函数也就变了。 测量之前，这个光子的波函数的图标有两个隆起。一个表示光子通过第一条缝，第一个检测器启动。另一个表示光子通过第二条缝，第二个检测器启动。 我们一检测到光子通过第二条缝，光子通过第一条缝的可能性即不再存在。这时，图示里面表示这个可能性的隆起遂变为直线。这种现象叫作“波函数崩塌”（collapse of the wave funtion）。 量子跃迁 照物理学家这么说，波方程式似乎表现了两种发展模式，很不一样。一种是顺畅的，动态的。我们可以预测这种发展，是因为这种发展符合薛定谔波动方程式。另一种是突兀的，中断的（又来了，这三个字）。这种发展模式就是波函数崩塌。波函数的哪一个部分会崩塌纯属偶然。从第一种模式转移到第二种模式叫作量子跃迁（quantum jump）。 量子跃迁不是舞蹈。量子跃迁是，除了实现的那一个之外，波函数其余的发展对象全部崩塌。情形如此，被观察系统数学上的表示，遂如实地从一种情况跳到另一种情况。此时我们看不到介乎这两种情况之间的发展过程。 在量子力学实验里，被观察系统从预备区进行到测量区而完全不受干扰的时候，是依照薛定谔波动方程式发展的。这期间，凡是其中可能发生的事都会显示为发展中的波函数。但是，被观察系统一旦与测量仪器（观察系统）互动，这种种可能性之一便实现为真，其余的则完全消失，不再存在。从这种多面的潜势转为单单只有一个实现，就是量子跃迁。 量子跃迁也可以说是从一个理论上无限维度的实在，跃向一个三个维度的实在。因为，被观察系统在受到观察以前，事实上它的波函数一直向着许多数学维度增生。 以双缝实验里的光子的波函数来说好了。这个光子有两个可能性。一个是通过第一条缝，第一部检测器启动。另一个是通过第二条缝，第二部检测器启动。这些可能性，每一个都要用一个存在于三个维度与一个时间的波函数来表示。这是因为我们的实在界本来就有三个维度——长、宽、高——和一个时间的缘故。描述物理事件而想要准确，我们就必须说明它在何时何地发生。 要说明一件事情何处发生需要三个“坐标”。假设有一间空房子，里面飘浮着一个隐形气球。现在，如果我们想指出这个气球的所在，我们就必须说：“从某一个角落，沿着某一面墙走五米（第一维度），接着背墙向外走四米（第二维度），那个地方向上三米（第三维度），气球就在那里。”每一个可能性都存在于三个维度和一个时间里。 所以，如果一个波函数说的是两个粒子的可能性，一个粒子三个维度，那么这个波函数便存在于六个维度里。如果一个波函数说的是十二个粒子的可能性，那么这个波函数便是存在于三十六个维度里! 但是，三十六维空间我们的眼睛是看不到的，因为我们的经验仅限于三维空间。不过，三十六个维度是这种情况的数学表达。 此处我们思考的要点在于，在量子力学实验里，我们一旦做了测量——也就是，被观察系统一旦与观察系统互动——我们就会将多维度的实在化约成三维度的实在，以便与我们的经验兼容。 譬如说，假设我们计算一个从四个点检测光子的波函数，这个波函数便是一个四件事同时存在于十二个维度的数学实在。原则上，就算是表示无限事件同时存在于无限维度的波函数都是可以计算的。但是，一个波函数不论多么复杂，只要我们一做测量，我们立刻就会把这个波函数化约成一种与三维实在兼容的形式。这种形式也就是经验实在的唯一形式，瞬间不离，随时可见。 现在，我们就要问问题了，“波函数到底是什么时候崩塌的?所有为被观察系统而发展的可能性，除了一个之外，其余的到底是什么时候消失的?” 一直到目前为止，我们都说波函数是有人看着被观察系统的时候崩塌的。不过这只是种种看法之一（只要讨论到这个问题，任何主张都是一种看法）。有人说，波函数是在“我”看着被观察系统的时候崩塌的。还有人说，波函数是在我们做测量（即使是用仪器）的时候崩塌的。照这个说法，我们在不在现场观看都不要紧。 设若实验的当时没有人牵涉其中，整个实验完全自动进行。光源发射光子以后，这个光子的波函数包含光子通过第一条缝，第一部检测器启动的可能性，也包括通过第二条缝，第二部检测器启动的可能性。 现在姑且假设第二部检测器记录到光子。 若是根据古典物理学，光源发射的光子确实是一个粒子。这个光子从光源行进到第二部检测器检测到它的那一条缝。我们虽然不知道这个光子转移时的位置，可是只要我们知道方法，我们自可断定。 然而根据量子力学，事情却并非如此。光源和幕之间并没有一种叫作光子的真实粒子在行进。光子要到第二条缝实现了一个光子才有所谓光子。那个时候之前，有的只是一个波函数。换句话说，在这之前，有的只是光子在第一条缝实现或者在第二条缝实现的可能性。 依照古典的观点，光源和幕之间确实是有一个粒子行进，通过第一条缝的可能性是50／50，通过第二条缝的可能性也是50／50。但是依照量子力学，检测器启动以前没有光子，有的只是一个潜势在发展。光子在这个潜势里面会走向第一条缝，也会走向第二条缝。这就是海森堡听说的“介乎可能与实在之间的一种奇异的物理实在”。（注五） 这样说已经是最清楚的了。将数学翻译成白话的确不再那么精确，可这不是问题。把数学学好一点，依循薛定谔波动方程式，我们看这个现象会比较清楚。不过，不幸的是，看清楚以后反而伤脑筋了。 问题在于我们已经习惯于简单地看世界。我们习惯于认为一件东西要不就是在那里，要不就不在。不管我们看着或者没看着都一样。我们的经验告诉我们物理的世界是坚固的、真实的，与我们相互独立。不过，量子力学却（轻描淡写地）说不是这样。 假设有一个实验师，他完全不知道实验是全自动的。他走进屋子里想看看哪一部检测器记录了光子。他看着观察系统（检测器）的时候可能看到两件事情。一个是他可能看到第一部检测器检测到光子。另一个是他可能看到第二部检测器检测到光子。所以，观察系统（现在的观察系统是实验师）的波函数有两个隆起，分别属于两个可能性。 若从量子力学上来说，这两种情况在实验师观看检测器之前都是存在的。但是一旦他看到第二部检测器启动，第一部启动的可能性就消失了。这时，测量系统的波函数上面的这一个部分也就跟着消失。于是，对实验师而言，第二部检测器记录了光子就是他的实在。换句话说，原来的观察系统因为实验师的关系变成了被观察系统。 现在，假设主控实验的物理学家进来核对实验师的观察所得。他想知道实验师在检测器上面看到什么东西。对于实验师，这时就有两个可能性。一个是实验师看到第一部检测器记录了光子，一个是实验师看到第二部检测器记录了光子。依此类推。 到了这一地步，波函数分裂为两个隆起（每个各代表一个可能性）的情形，已经从光子发展到检测器、实验师、主控者身上。这种可能性的增生便是薛定谔波动方程式统御的发展过程。 若是没有人的知觉，这个宇宙便循着薛定谔波动方程式不断发生极多的可能性。然而，有了人的知觉，这知觉的效应就立即而且巨大。有了人的知觉，代表被观察系统的一切可能性，除了一个之外，立刻全部塌缩。而这例外的一个便实现为实在。没有人知道为什么所有的可能性会有一个成真而其余的消失。这种现象只有一个规律，而这个规律却是统计的规律。换句话说，这个现象纯属偶然。 测量理论 光子、检测器、实验师、主控者等等的波函数分裂为两部的情形，叫作“测量问题”（Problem of Measurement），有时候又叫作“测量理论”。假设光子的波函数有25个可能性，那么，测量系统、实验师、主控者的波函数也就都有25个隆起。这以后我们才有一个知觉，然后波函数才崩塌。从光子到检测器，到实验师，到主控者……我们可以一直这样持续下去，到最后就是整个宇宙。又是谁在看着宇宙呢?换句话说，宇宙是如何实现的呢? 这个问题的答案不过是在绕圈子。谁在实现这个宇宙?答案是：我们在实现这个宇宙。因为我们是宇宙的一部分，所以宇宙（和我们）都在自我实现。 这样的思想方向与佛教心理学的某些层面实在很接近。物理学对未来的意识模式必然会有重大的贡献，这就是其中之一。 量子力学的形而上学 量子力学哥本哈根解释也说了，只要量子力学在所有可能的实验状况里成立（正确的组织经验，建立其间的关系），我们就不必“躲在后面偷窥到底发生什么事”。我们没有必要知道光是如何显示为粒子又显示为波。我们只要知道光是这样的，利用这种现象预测或然率就够了。换句话说，量子力学已经统一了光之为粒子与波的这两种特性。可这是有代价的，那就是，量子力学不描述实在。 凡是想描述“实相”，这种努力到最后都会转移到形上思维的领域。这并不是说物理学家不做形上思维。很多物理学家都做形上思维，譬如史代普就是。 他们是这样推论的，波函数是量子力学基本的理论量。波函数对可能发生什么事做一种动态的（波函数会随着时间改变的）描述。不过，波函数到底描述了什么东西? 根据西方思想，这个世界基本上分为两面，一是物质，一是观念。物质面与外在世界有关。外在世界大部分皆视为由坚硬而无反应的材料构成，譬如岩石、金属等。观念面则是我们主观的经验。历史上，调和两者便是宗教的一个课题。主张这种种看法的哲学有唯物论（这是说，尽管我们有一些别的什么印象，可是这个世界是物质的世界）、唯心论（虽有种种表象，可是这个世界是观念的世界）。问题是，波函数呈现的是哪一面? 依照史代普阐释的正统量子力学观，答案是，波函数呈现的东西既有观念的特性，也有物质的特性。 譬如说，波函数所代表的被观察系统在预备区和测量区之间独自传导的时候，会依照一定的规律（薛定谔波动方程式）发展。符合因果律的时间性发展（temporal development）都是物质特性。所以不论波方程式代表的是什么东西，这个东西就有物质相。 然而，波函数代表的被观察系统一旦（在我们做测量的时候）与观察系统互动，就会顿然跳到一种新的情况。这种“量子跃迁”式的转移都是观念特性。观念（譬如事物的知识）的变化可以是中断式的，并且实际上也是中断式的。所以不论波动方程式代表的是什么东西，这个东西就有个观念相。 严格说来，波函数代表的是量子力学实验里的被观察系统。用普通的话来说就是，波函数所描述的，已经是物理学家所能探索的最根本层次（亚原子）的物理实相了。依据量子力学，波函数已经是那个层次的物理实相“完整”的描述。大部分物理学家都认为，除了波函数之外，想对经验之下的次结构有更完整的描述已经不可能了。 “等一下!”津得微说（他是从哪里冒出来的?），“波函数的描述由坐标（3、6、9等等）和时间构成。这怎么会是实相的完整描述?我的女朋友跟一个吉卜赛人跑去墨西哥，想想看我心里的滋味如何?这种事波函数要怎么说?” 这种事波函数什么都不说。量子论所谓的波函数是“完整的描述”指的是物理实相的描述。不论我们怎么看，怎么想，感觉又如何，波函数只有尽可能完整地描述我们是何时何地做这件事的。 由于我们认为波函数是物理实相的完整描述，又由于波函数描述的东西既近似物质，又近似观念，所以物质实相必然又近似物质，又近似观念。换句话说，这个世界必然不是表面上看起来的模样。不论听起来多么不可置信，正统量子力学的观点得到的正是这个结论。物理世界“看起来”是完全的实存（substantive，意即由“材料”构成）。但是，就“实存”这两个字通常的意义（百分之百物质，百分之零观念）而言，物质世界既然有观念相，就不是实存的。史代普说： 量子力学坚决地认为，对于经验之下的次结构，要有比量子力学更完整的描述是不可能的。如果这个态度是对的，那么就实存这一个词通常的意义而言，实存的物理世界是没有的。这里的结论并不是一个保守的结论，说什么“可能”没有实存的物理世界；这里的结论是，根本没有实存的世界。（注六） 可是这意思也不是说这个世界完全都是观念。量子力学哥本哈根解释并没有走到“幕后才是实相”的地步。不过哥本哈根解释的确是说这个世界不是表面所见的模样。哥本哈根解释说，我们所知觉而认为是物理实相的，实际上是我们对它的认知构造（cognitive construction）。这个认知构造看起来或许是实存，但是讲到物理世界的本身，量子力学哥本哈根解释则直截了当地下结论说“不是”实存。 这个说法乍看之下实在违背常理，偏离经验，于是我们便想斥之为象牙塔知识分子的产物。但是，我们实在不应该这么鲁莽。道理如下： 第一，量子力学是一个合乎逻辑，前后一致的体系。它不但内部一致，而且也与一切已知的实验一致。 第二，我们平常对于实相的观念与实验证据不合。 第三，这样看世界的不只物理学家。很多人都有这种看法，物理学家不过是新来乍到。印度教和佛教徒大部分看法近似。 所以，就是排斥形而上学的物理学家显然也难以规避。讲到这里，我们与最先下海描述“实相”的物理学家接头了。 到目前为止，我们的讨论都是根据量子力学哥本哈根解释进行的。但是，无可避免地，这个解释也有瑕疵。它的瑕疵在于测量问题。一个观察系统进行的那种检测，必须先使被观察系统的波函数崩塌，变成物理的实相之后，才能进行。否则“被观察系统”就只是一大堆不断繁殖的、依照薛定谔波动方程式所产生的可能性，而不会有物理的存在。 但是，艾沫瑞（Hugh Everett）、惠勒（John Wheeler）、葛拉罕（Neill Graham）提出一个理论，用最简单的方法解决了这个问题。（注七）他们说，波函数是真正的东西。波函数所代表的可能性全都是真的，“全部都会发生”。但是，依照量子力学正统的解释，一个被观察系统的波函数所含的可能性只有一个会实现，其余的则全部消失。但是艾惠葛（艾沫瑞／惠勒／葛拉罕）理论说，这些可能性其实“全部”都实现了，只不过是在与我们并存的其他世界实现的罢了! 讲到这里，让我们再回到双缝实验。光源发射光子，光子可能通过第一条缝，可能通过第二条缝。第一条缝和第二条缝各置一个检测器。不过我们这次再加一个实验程序。这个程序是，如果光子通过第一条缝，我就上楼。如果光子通过第二条缝，我就下楼。这一来就有两个可能，一个是光子通过第一条缝，第一部检测器启动，我上楼。另一个是光子通过第二条缝，第二部检测器启动，我下楼。 根据哥本哈根解释，这两个可能性是互相排斥的。因为，我不可能同时上楼又下楼。 但是，根据艾惠葛理论，波函数“崩塌”的时候，宇宙便分裂为二。我在其中一个上楼，在另外一个下楼。我有两个版本，各干各的事，不知彼此。他们（也就是我们）的路途不会交会，因为这两个世界从原来的世界分裂为二之后，就永远各成实相的一个分支了。 量子力学的多重世界解释 换句话说，若是根据量子力学哥本哈根解释，薛定谔波动方程式的发展，产生了无数不断繁殖的可能性。但是，若是根据艾惠葛理论，那么薛定谔波动方程式的发展则产生了无数不断繁殖的“实相的分支”。这个理论要说得恰当的话，就叫作“量子力学多重世界解释”（Many world Interpretation of Quantum Mechanics）。 理论上，多重世界解释的好处是它不需要一个“外在的观察者”来使波函数其中所含的一个可能性“崩塌”成物理的实相。根据多重世界理论，波函数是不会崩塌的。波函数只是根据薛定谔波动方程式发展，不断分裂而已。在这样的一次分裂里面，如果有一个意识在场，那么这个意识也就跟着分裂。它的一部分与实相的一支产生关系，另一个（或者说，其他的）部分与另一支（或者说其他的）实相产生关系。在经验上，其中每一支实相对另一支实相而言，都是不可接近的。所以其中的意识也就认为自己所在的实相是实相的整体。所以，意识的作用（设若与测量行为有关的话）虽然在哥本哈根解释里面居于核心的地位，可是在多重世界理论里面，却是次要的。 然而，对于物理实相各分支之间关系的结构，“多重世界”这种描述听起来有若一种神秘统一观的可测量版。一个集成的系统里面，每一个次系统的状态与其他的次系统的状态都有一个独特的关联。（在这种情形之下，所谓“集成的系统”意指观察系统与被观察系统两者的一种结合。换句话说，被观察系统的每一个系统的状态都与观察系统的某一个状态有关联。） 这种情形换一种说法就是，不管是实相的哪一个分支，只要是作为观察系统与被观察系统互动的结果而可能向我们“实现”，在多重世界理论都只界定为“将代表观察系统与被观察系统的波函数解组（decomposing）的一个途径”。根据这个理论，除了实现的这一个之外，其他“可能”由同一个互动产生的状态事实上都“真的发生”了，不过只是在其他实相的分支发生罢了。这些实相的分支每一个都是“真的”。我们将全体的波函数解组的一切途径都是由这些分支组成的。 既然如此，测量问题就不再是问题了。总而言之，测量问题就是“谁在看这个世界”，不过多重世界理论却说，要使宇宙实现，并不需要先使波函数崩塌。被观察系统的波函数所含的一切互相排斥的可能性，在波函数崩塌的时候，（根据哥本哈根解释）虽说只有一个实现，但事实上都实现了，不过不在宇宙的这个分支罢了。譬如说，在我们的实验里，波函数所含的一个可能性在宇宙的这个分支实现（我上楼），另一个可能性（我下楼）则在另一个分支实现。我在这一个分支里上楼，在另一个分支里下楼。两边的“我”都不知道对方。两边的“我”都认为他的分支就是全体宇宙。 多重世界理论说，宇宙是有的；凡是能够将自己解组为可能实在的途径，这个宇宙的波函数都已经呈现。我们全部已经在一个大箱子里面，不必再从外面看这个箱子来使它实现。 在这一点上面，多重世界理论实在耐人寻味。因为，爱因斯坦的广义相对论也说我们的宇宙就像一个大箱子。而且，如果真是如此，我们永远不可能来到“外面”。 薛定谔的猫 “薛定谔的猫”（Schrodinger's Cat）总结了古典物理学、量子力学哥本哈根解释、量子力学多重世界解释三者的差异。“薛定谔的猫”是很久以前那个发现薛定谔波动方程式的名人设下的困境： 有一个箱子，里面关了一只猫。里面还有一部仪器，可以放出瓦斯，立即将猫杀死。决定这部仪器会不会放瓦斯的是一个随机事件（一个原子的衰减）。除了向箱子里面看之外，我们无从知道里面发生什么事。箱子现在封起来，实验开始。一会儿之后，我们知道仪器要么就是已经放出瓦斯，要么就是没有放出瓦斯。问题是，如果我们不看里面，那么里面到底会发生什么事。（这使人想起爱因斯坦那打不开的手表。） 若是根据古典物理学，猫要么就是死了，要么就没死。我们只要打开箱子看看就知道了。可是根据量子力学，事情就没有那么简单。量子力学哥本哈根解释说，此时猫的情况是一种过渡状态。呈现这种状态的波函数包含猫死的可能性，也包含猫不死的可能性。我们看箱子以后，这两个可能性就一个成真，一个消失。这就叫作波函数的崩塌，因为，波函数里面代表那个未发生的可能性的隆起崩塌了。我们必须向箱子里面看，才会有一个可能性发生。这之前有的只是一个波函数。当然这样说其实毫无意义，因为，经验告诉我们，我们放进去的是猫，实验之后，里面还是猫，不是波函数。唯一的问题是猫是死的还是活的。但是，不论我们有没有看箱子里面，里面都是猫。我们就算跑去度假以后再回来看箱子，对猫而言并没有差别，它的命运早在实验开始的时候就决定了。 这是一种常识观。这种常识观也是古典物理学的观点。根据古典物理学，我们观看一件东西因而得知一件东西。但是根据量子力学，我们观看一件东西，因而才“有”一件东西!所以，猫的命运是我们向箱子里面看时才决定的。 量子力学哥本哈根解释和量子力学多重世界解释都说，对我们而言，猫的命运要到我们向箱子里面看时才决定。可是看箱子以后会怎样，两者的说法却不一样，这要看我们遵循哪一个解释而定。 若是根据哥本哈根解释，就在我们向箱子里面看的那一刻，代表猫的那个波函数所含的可能性之一实现，其余的消失。猫不是死就是活。若是根据多重世界解释，就在原子衰减（或者根本就不衰减，看我们说的是实相的哪一个分支而定）的那一刻，这个世界便分裂为两个，每一个各有一个猫的版本。代表猫的波函数并不崩塌，因为猫既死又活。除了这个之外，就在我们看箱子的那一刻，我们的波函数也分裂为二。一个与猫死的实相分支相连，一个与猫活的实相分支相连。两者的意识都不知道对方。 要言之，古典物理学认为世界是有的，看起来是什么样子就是什么样子。量子力学则容许我们保留一个可能性，说这个世界不是这样。量子力学哥本哈根解释规避了“这个世界真正是什么样子”，不做描述，但是却下结论说，这个世界不论真正是什么样子，总不是实存的（一般所说的意思）就是了。量子力学多重世界解释则说，我们有许多版本的自己同时活在许多个世界，数量无算，全部都是真的。 除了以上这些，关于量子学还有种种解释。不过都过于乖违。 量子物理学实在比科幻小说还要诡异。 量子力学是一种理论，也是处理亚原子现象的一种程序。一般来说，除了有机会使用精密（而又昂贵）设备的人之外，其他人绝无可能接触到亚原子现象。但是，即使是用最昂贵、最精密的设备，我们看到的也只是亚原子现象的效应而已。亚原子领域超越感官知觉的限度之外（眼睛适应黑暗之后，可以察觉到个别的光子。除此之外，其他的亚原子粒子都只能用间接的方法检测），也超越理性了解的限度之外。当然，关于亚原子粒子我们已经建立了理性的理论，不过这个“理性”已经延伸，把以前认为无理或者（至少）是非难解的理论包括在内了。 我们生活的世界，我们这个高速公路、浴室、各种人……的世界，看起来离所谓波函数、干涉的确甚为遥远。简言之，量子力学的形而上学是从微观跳跃到宏观的，不过这个跳跃却没有证据支持。那么，这样的亚原子研究的内涵可以应用到宏观世界吗? 答案是，不可以。只要每一个案例我们都必须提出数学证明就不可以。因为，证明又是什么?证明只证明我们照规矩在玩（规矩到底还是我们定的）。就此处我们讨论的事情而言，我们提出的物理实相的性质在逻辑上前后一致，符合经验，就是规矩。这些规矩并没有说我们提出的必须有像“实相”的东西。物理学是对经验做自我一致的解释。因为要满足物理学这种自我一致的要求，证明才变得那么重要。 多疑的托马斯 《圣经•新约》的观点不一样。基督复活之后，给托马斯（后来便是俗语所说的“Doubting Thomas”，“多疑的托马斯”）看他的伤痕，证明他就是“祂”，已经从死里复活。但是基督随即将他的宠爱加在“不看证据”就信他的人身上。 没有证据就接受是西方宗教的基本特性。没有证据就排斥是西方科学的基本特性。换句话说，西方将宗教归于心灵，科学归于心智。但是这个令人遗憾的情形并没有反映一个事实，那就是，在生理上，心灵与心智缺乏对方都无法存在，两者人都需要。心灵与心智不过是我们的不同面相而已。 这样说来，谁对呢?耶稣的门徒应该没有证据就信吗?科学家还要坚持要证据吗?这个世界是没有实质的吗?这个世界是真的，只不过一直在分裂为无数的分支吗? 物理师父知道，“宗教”和“科学”只是舞蹈，不论人相信宗教还是相信科学，都只是舞者。舞者可以说他在追求“真理”，也可以说他在追求“实相”。不过物理师父比较清楚，他知道，跳舞才是所有舞者的真爱。