2016-09-24 量子科学

本文原载于《大科技．科学之谜》2006年 第01期

　　《色不异空，空不异色；色即是空，空即是色。受想行识．亦复如是。》

　　这篇科普文章，也许能为我们提供一个深入理解“空性”的新思维。

　　也许世界万物——从雪花到星星、从蓝鲸到伽马射线，甚至组成万物的原子——全都是假象，是从超越时间和空间之外投射到我们世界的假象。

　　人类探索宇宙的脚步真可谓亘古绵长，然而宇宙终究是什么？

　　“大爆炸”理论抢先回答：“大约150亿年前，发生了一次伟大的大爆炸，形成了时间、空间和物质，这组成了宇宙。”

　　“开放暴胀”理论补充道：“宇宙最初就像一个豌豆般大小的物体，很快就经历了一个极速的膨胀期，扩张成今天的宇宙，宇宙最终会无限膨胀下去的。”

　　“超弦”理论对此不屑一顾：“其实呀，存在于10维空间中的弦才是宇宙的本质，弦运动起来，便是宇宙的膨胀、地球的自转、太阳的发光发热……”

　　“膜理论”对以上回答都嗤之以鼻：“宇宙嘛，一点也不复杂，只是一个正在被吹起来的肥皂泡，所有的星系都在这个泡的膜上，并且互相远去。”

　　最为镇静的“全息论”的发言最为惊人——“该结束这种无聊的讨论了，宇宙只不过是我们的幻觉罢了！”

　　脑筋急转弯

　　请回答下面这个脑筋急转弯的题目：小明看到隔壁的小羊在追一只老鼠，羊又被一只步履蹒跚的鸭子所驱赶，这是为什么呢？

　　你可能永远想不到正确的答案——那些可笑的追打场面只是小明的幻觉！

　　的确，这是一个让人恼火的耍赖题，考不出我们的智商水平。可是，当你遇到下面这个不可思议的实验时，有没有胆量宣称你亲眼见到的现象其实是个大骗局，是幻觉？

　　1982年，一件惊人的事发生了。在巴黎大学的一个物理实验室里，科学家发现，在特定的情况下，如果我们把基本粒子——比如说把电子——同时向相反的方向发射，它们在运动的时候能够彼此互通信息！

　　不管彼此之间的距离多么遥远，不管它们是相隔10厘米还是10亿公里远，它们似乎总是知道相对一方的同伴的运动方式，这体现在当一方受到干扰而改变运动方向时，其同伴也会同时改变方向。这个现象的古怪之处在于，它们之间的通讯联系几乎不需要时间间隔。

　　这违反了爱因斯坦的理论：没有任何通讯速度能够超过光速，因为一旦超过了光速，就等于是能够打破时间的界限。被我们认为“无生命”的电子竟然也会在距离如此遥远时互通声气，一起运作，这实在像个令人难以置信的幻觉。

　　这个骇人的现象使很多物理学家着迷，他们都试图用复杂的方法来解释这个现象。但是饮誉当代的美国量子物理学家和科学思想家戴维·玻姆抛出了一个大胆却十分直接、简单的想法：此发现意味着客观现实并不存在，尽管宇宙看起来具体而坚实，但其实它只是一个幻象，是一张巨大而细节丰富的全息摄影相片！

　　投石问路

　　玻姆如果不是疯子，那么就是个思想革命家！一个伟大的、对现实世界的新观点往往就是在这样看似“妄想”的假设中诞生的。

　　那么，玻姆凭什么做出如此惊人的假设？就让我们放弃一切成见，谦逊地在事实面前安静坐下，跟着无垠的自然走，否则我们将永远学不到东西。

　　首先我们得了解什么是全息相片。这是一种用激光做出的三维立体摄影相片，它在显示形象方面有独特优点，全息照的“像”不是物体的“形象”，而是物体的光波。即使物体已经不存在了，但只要照亮这个相片，就能使原始物体“再现”。和普通照相术不同，全息相片贮备着大量的信息，可以一一显现，所以有“一张全息相片的价值等于一千张普通相片”之说。

　　影像的立体感不是全息唯一的特殊之处，更神奇的是，全息相片每一小部分都包含着整个相片的完整影像。如果我们把一朵玫瑰的全息相片分割成两半，会发现每一半都有整个玫瑰的影像。如果我们把这一半再分为两半，然后再分下去，每一小块相片中都会包含着一个较小的、但是完整的原来影像。只不过这越分越小的相片，其影像逐渐模糊而已。

　　这种“整体包含于部分中”的观点颇值得玩味。从前，我们总认为要了解任何事物和现象，不论是一根筷子还是一片麦田，最好方式就是把它们分解开，从而研究它们的每个组成部分。但全息理论告诉我们，如果把某个由全息相片式结构组成的事物“解剖”开来，我们不会得到部分，而会得到较小的整体。

　　事实上，全息理论为我们观察世界引出了一个新的视角，经历一番思考，你会发现，原来我们生活的这个世界竟是这样的：世界的每个局部似乎都包含了整个世界！例如，将一根磁棒折成几段，每个棒段的南北极特性依然不变，每个小段是它原来整根棒的全息缩影，是整根棒的成比例缩小。再如，一面镜子碎了以后，每一面小的镜片仍然能够被当成镜子使用，每一块镜子的碎片也可以看成整面镜子的全息缩影。

　　而我们身体里面的每一个细胞都是整个身体的全息。人的受精卵和它发育成的各种细胞相比较，其DNA是相同的。人体的每一个细胞都包含了这个人全部的遗传信息，所以克隆技术才可以利用一个细胞复制出一个人来。

　　寻觅大鲨鱼

　　全息理论给玻姆带来了灵感，也使他有勇气相信：基本粒子能够彼此保持联系，而不管它们之间的距离多远，不是因为它们之间来回发射的信号有多么“神秘”，而是因为它们的分离是一种幻像！在现实下面更深的层次里，这样的粒子并不是分离的两个单独的个体，而是某种更大整体的两个部分。

　　这是什么意思呢？某一天你来到海洋馆，在容纳了千姿百态的鱼儿的庞大玻璃水箱面前，你驻足观赏，可以一览无余地观看整个水箱里鱼儿的情况。但是现在扫一下你的兴，工作人员把玻璃外面全都罩上铁皮，只是在两个不同的侧面分别开一个小孔。

　　好了，透过这两个小孔你再观察那条离你很近的大家伙，比如一条正在悠然自得游动着的硕大的鲨鱼，你会有什么样的体验？

　　一个孔里，你看到了一条黑色的尾巴，另外那个孔里，你看到的可能是白色的腹部。它们都在移动，但是这两个移动状态在方向和速度上都有着某种协调和默契——当黑色尾巴摆动时，白色腹部也做出了相应的动作；反之亦然。

　　当鲨鱼游得足够远的时候，它变成一条小鱼，这时从一个孔里你看到水平游动，另一个孔呢？可能是垂直游动。有一点值得提醒：你可是在没有先前那些暗示的前提下进行观察的，那么很明显，你一定会认为这是毫不相关的两个个体。

　　但是当你继续注视这似乎不同的“两条”鱼时，你会越发觉察到两者之间有特定的关系。当“一条鲨鱼”转身时，“另一条”也会做出相应动作；当“一条”面对前方时，“另一条”总是面对侧方。这回你要下结论了：这“两条”鱼一定是在互相沟通传讯，所以才做相对应的运动。

　　但事实显然并非如此，这“两条”鱼其实只是一条鱼的两个部分。

　　万物皆为一体

　　回到那个令人费解的实验结果上，类比一下，基本粒子之间出现超光速联系的情况也就容易想象了，那其实是在告诉我们：现实宇宙还有更深的层次是我们没有觉察到的，那可能是一种超过我们宇宙空间的更复杂的“超级宇宙”。

　　从那个“超级宇宙”里观看我们的宇宙，一切事物都是相互关联的，所有的基本粒子都不是分离的“独立部分”，而是更大整体的一个小片段。

　　举例来说，你头发上的一个电子是连接到太阳表面的一个氢原子中的一个质子的，而它们又连接到所有北级熊的心脏、所有课本的纸张、以及天上所有星辰的基本粒子……即使人类一直在努力分类处理宇宙中的种种现象，但事实上，一切的分类都是一种假象，宇宙万物就像是一块地毯上不同图案一样，是不可分的。

宇宙模型示意图

　　传统科学总是将某一系统的整体性看作是零件组成后相互运作的结果，而真正的事实却是，零件的行为由整体组织所操纵。与之相类似，我们宇宙中的基本粒子群并不是分散移动于虚空间，而是所有的粒子都属于一个“超级宇宙”，每个粒子都按照“超级宇宙”给定的各种程序不断运作。

　　爱因斯坦在他的相对论中提出空间与时间是不可分割的一个整体，他称为“空间—时间连续体”，这个理论震惊了全世界。现在，玻姆将这个理论又提高了一层，他说宇宙万物皆为连续体。外表看起来每一件东西都是分离的，然而每一件东西都是另一件东西的延伸。

　　看看你的手，再看看桌上的灯及脚边的狗，你和它们是由同样的粒子组成，“你就是它们”，不可分离。我们可以想象，一个庞大无比的东西伸展它无数的肢体创造了无数物体——原子、生命、海洋以及宇宙中闪亮的星座。

　　可惜的是，无论我们怎么努力，目前却没有能力一窥这个“超级宇宙”，就像有一层铁皮罩着这个超级空间似的。

　　被隐藏的秩序

　　更惊人的是，这个“超级宇宙”不仅是指大鲨鱼那样的整体，而且更是像我们先前所提到的玫瑰全息相片那样无法分割的整体。因此，在这个宇宙之下，每一个物体，哪怕是一个小小的电子，都包含了整个宇宙的信息！就像一位诗人所说的那样：“整个宇宙存在于一杯葡萄酒中”，只是这些信息已经模糊不清，以至于我们根本不能解读了。

　　早在几十年前，量子物理学家就揭示了一个不可思议的现象：将任一物体逐步打碎到小至电子、质子的地步，它们就不再具有物体的特性。

　　举例来说，我们都以为电子是一个很小的小圆球，但这个观念一点也不正确，虽然当我们注视电子时，它的行为像一种极小的粒子，但是它们更多的时候就像是一团能量云，以类似波的方式分散在空间中。

　　这一点与全息图象非常相似——当你观察全息图象时，它栩栩如生地呈现在你面前，可是当你试着用手摸它时，你才发现手可以穿过它。就好像我们在很远的地方看到海市蜃楼，但我们走近时，却能很随意地穿过它——海市蜃楼只是个幻影！

　　因为现实中的一切都是由这些“幻影粒子”组成的，所以整个宇宙基本上就是一全息式的幻象。现在，真正的思维的革命到来了——我们每天生活其中的现实世界实际上是一种“假象”，宇宙间千姿百态的万象都只是一个更巨大的“超级宇宙”的全息投影！

　　这太令人失望了！原来宇宙竟连一个膜理论宣称的肥皂泡都不如，它根本就不结实，只是一个象征幻影的“泡泡”而已！

　　玻姆将那个更深层的“超级宇宙”称为“隐卷序”，意思就是“隐藏或折叠起来的秩序”，而把我们生存其中的世界称为“显展序”，意思就是“展现开来的秩序”。他认为宇宙中所有事物所呈现的表象，其实就是这两个秩序间不断隐藏和展现的结果。

　　最简单的例子就是，你在一张纸上画一个图案，然后把纸折起来，图案就不见了，而展开后，图案又出现了。这就解释了基本粒子为什么那么神秘，一会儿是粒子，一会儿又是波。依据玻姆的理论，这两种形态都隐藏于粒子的整体中，我们不同的观察方式决定了哪一种形态被展现，哪一种形态仍维持隐藏的状态。

　　全息包括空间和时间两个方面。从空间方面来说，局部是整体的缩影；从时间方面来说，瞬间是永恒的缩影。我们感觉一切事物都在不断向前发展的，全息理论却告诉我们，这其实只是一种虚幻的感觉，在更深层次的超级世界里，过去、现在和未来都是共同存在于一起的。

　　梦想过要回到过去和通往未来吗？或许我们不需要找机器猫了，只要有适当的工具，我们将来会有可能进入这种超级全息式的现实层次中去，取出过去古老的影像，也可以光顾一下其实现在就已经存在于某处的未来。

超自然其实很自然

　　1981年，美国的《读者文摘》上就登载过一篇介绍双胞胎心灵感应现象的文章，说有一对同卵双生姐妹，有一天的某个时刻，姐姐神思恍惚，感到像从空中坠落一样难受。不久，消息传来，原来那一时刻，她的妹妹正在大西洋上空遇难，她似乎奇怪地接收到到了妹妹的信息！另外，美国有个妇女能感知失踪的人现在何处，据说曾多次帮助警察找到了失踪者和受害者。

　　以上这些就是人们所说的“心灵感应”，国外称之为“超心理现象”。究竟有没有心灵感应这回事？这是一个无论在中国还是外国都充满争议的问题。

　　但从全息角度看，“心灵感应”是可以理解的。在全息理论里，从A点可以到达B点，不需经过任何时间和空间的跨度，这也可以解释科学家在心灵感应里从未捕捉到两个物体之间任何物质或能量的传递，看来，这是因为两点之间的交流根本不需要穿越实际时空。

　　全息理论让我们可以斗胆认为，你、我、他、它的心灵，原本就是“一家”的，那么偶尔问候一下彼此，有什么不可以？

　　全息原理启示人们：我们经历的所有事情，都可以归结为粒子的变化，归结为粒子的频率和波动，大脑“翻译”这些波动，对它们进行加工、重建，成为一种立体的现实。

　　并且，和全息相片的制作过程相似，记忆、思维不是分别记录在各个脑神经细胞中，而是以神经脉冲的图案横跨整个脑部，就像激光照射的图案遍布整个全息摄影的底片上。换句话说，大脑本身就是一个复杂的全息相片，而如果你一时想不起来某件事，那就像激光照射的角度不对，所以显现不出原来的像。

　　全息理论还启示我们，我们的宇宙，我们的世界，可能只不过是个幻影，联想到大脑如此独特的知觉模式，最为惊世骇俗的想法此刻在我们脑中萌动了——

　　这个现实世界只是一种幻觉，而真正存在的只是一团“波动”的海洋，头脑只是从这团波动的海洋中取出部分的波动，然后转换成我们的感官知觉。我们大脑中关于这个世界的图象只是整个“波动”的海洋里的许多波动之一。

　　这让我们相信：超自然也很自然。

　　在这个宇宙中，个别的头脑实际上是一个大全息幻象的个别组成部分，其实一切都是相互连接的，“心灵感应”其实就是人的大脑进入了全息的层次。如果两个分离的人在更深的层面上是一个互相关联的整体，此人的意念能够传送到彼人的脑中，就不需要任何解释了。

　　如果我们所认为的现实只是一个幻象，那么我们就不能再说脑部产生意识，而是意识让我们认为我们有大脑，还有身体，以及环绕着我们四周的一切。

　　甚至，也许我们的人生也只是很多幻境中的一场幻境，许多场梦其中的一场梦。

一沙一宇宙

　　如此多“虚幻”的想法！似乎科学家在一步一步地将我们推到一个思维的悬崖，逼我们相信：一切归结为“无”。宇宙岂能没有一点实实在在的东西？

　　有，包含在宇宙当中的信息是确实存在的，无论是反映了宇宙背后的深层结构，还是这个幻影宇宙本身，描述整个宇宙都需要信息。在宇宙中，从生命体到非生命体，时时处处都包含着整个宇宙的信息。

　　英国诗人布莱克的诗句说：“在一粒沙中，见到全世界；在一朵野花中，见到天堂；将无垠，握在掌中；见永恒，于一刹那。”

　　科学家已经证明：一粒沙也许不能包含整个宇宙，但是一个平板显示器却有可能做到。也就是说，从信息的角度来讲，我们的宇宙已经不幸地“沦为”了一张全息画！

　　这种超级全息式的宇宙还包含了什么？任由你去想象，因为这是一个开放而无解答的问题。但是请你注意：当你执着于自己的身体感受、眼睛所见和大脑思考时，那种全息世界的深层次幻觉你是体验不到的，只有当你放下以往一切知识所带来的成见时，才能体验到全息的世界。

　　这就是为什么那些神秘的修行者这么肯定他们所见到一切，而你未曾体验过这种感觉，你只会怀疑，或者觉得与自己无关。所以不要认为自己的眼睛和大脑就是绝对可靠的，现实可能并不是“真”的，真正的现实我们还没有找到，它被隐藏在更深层的世界里。

　　假设这种超级全息式的结构是宇宙一切事物的根源，至少它包括了过去和未来所有存在的基本粒子——一切物体和能量的所有可能组合，从铅笔到雨点，从树叶到剪刀。它可以被视为一种宇宙性的储藏库，包括了所有存在过的一切。

　　玻姆说，我们不可能知道在这超级的全息结构中还隐藏了什么，但是他更大胆地说，也许这种超级全息式的结构只是一道“阶梯”，在它之上还有无穷的发展。

　　最后，让我们以伟大的古罗马时代的著名哲学家圣·奥古斯丁的一句名言来结束本文：“奇迹的发生，并不违反大自然的定律，只不过是违反了我们目前所知的大自然。”