Feed on
Posts
Comments
Email訂閱

This Post is under 澤山咸

看這本書時,邊看邊覺得以前在學生時代的物理根本沒學到什麼,猶如九牛之一毛。在我讀高中的1970年代,量子力學基本理論應該已經發展得差不多,但是課本所說的是把19世紀的高等物理發展史以非常簡略兼片段式的帶過,所以學生所能了解的更是這些片段的胡亂摸索,沒有整體脈絡。現在想想,對於高中時期所學的學科哪一門不是這樣呢?一般學生只是囫圇吞棗,更何況可能只是嚼到棗皮而已。這樣的內容只是為了考試而準備而已,沒有辦法引起學生主動研究的興趣。

那對於高中生,物理課本應該寫到哪種程度?又或者是哪些類型的學生需要讀物理?在我們那個年代,醫科大學大一是不用修物理的。所以在一般人的認知,從實用的角度來看,不是對科學特別有興趣的人是不需要懂物理的,文科的更不用了解物理。但我覺得這其實是大大的謬誤,因為我有一種感覺,天底下的學問可能是共通的,如果不能將各種學問融會貫通,那是人的能力有問題。

雖然我認為萬法歸宗,但是也從很多書籍讀到許多數理科學家,其語文能力表現就不好,而且也相對不重視人文與哲學。物理學家所追求的終極目標是在尋找一套能解釋宇宙萬象的唯一法則,而其中並沒有上帝或是人的主觀意識的存在。以拉普拉斯的惡魔來說明:

我們可以把宇宙現在的狀態視為其過去的果以及未來的因。假若一位智者會知道在某一時刻所有促使自然運動的力和所有組構自然的物體的位置,假若他也能夠對這些數據進行分析,則在宇宙裡,從最大的物體到最小的粒子,它們的運動都包含在一條簡單公式裏。對於這位智者來說,沒有任何事物會是含糊的,並且未來只會像過去般出現在他眼前。 –維基百科

不難想像,在物理學者的眼中,物質能量的生滅「幾乎」都可以解釋(其一),而且物質如果細分到基本粒子後,那我們眼中所見的萬事萬物不過是基本粒子的因緣聚合罷了(其二)。基於這兩個原因,事物所謂的美醜優劣有用無用,不過都是觀察者的意識將之具象化。如果觀察者從來沒有意識到月亮的存在,或是在沒有意識到月亮存在之前,這時談論月亮是否存在並沒有意義,更遑論關於中秋賞月或是賞月引起美感與心思了。愛因斯坦和量子力學大宗師波耳曾有一段關於量子塌陷(Collapse)的對話

愛因斯坦問「你是否真的相信,當沒有人看月亮的時候,月亮就不在那裡?」而波耳回答「你能提供一個反證嗎?證明當沒有人看著它的時候月亮一直在那裡?」

物理學發展到這裡(微觀的世界),竟然變成參與式宇宙,扯到人的意識,而且剛剛提到的拉普拉斯的惡魔在量子的世界也失去預測未來的魔力,能夠說的只有機率而已。

這本「量子物理史話」講的就是近兩三百年來物理學的快速蓬勃發展,從人類逐步認為已經可以用運動定律、電磁波理論解釋所觀察的太陽系內萬象,到發現這世界不是以連續的性質存在,因而誕生了量子力學(哥本哈根詮釋)來解釋原子內的基本粒子行為與光的交互作用。但吾人必須認知的是,哥本哈根詮釋只是一種解釋方式,比其他的方式更符合在量子世界觀測到的結果。但其根本的不確定理論(建立在數學矩陣)或是分布機率(建立在波函數),主要都還是建立在數學模式的推導上,而其關鍵之處,甚至還脫離不了機率統計與觀察者的介入;不像是廣義相對論可以用幾何空間來完美的解釋重力。

因此物理學發展到現在已經不只是在爭論光和電子究竟是粒子還是波,而是有沒有一套統一的法則可以解釋宇宙中的四種力(重力、電磁力、強作用力、弱作用力)。現在已知廣義相對論可以完美解釋巨觀世界的重力,而量子力學可以解釋微觀世界的那三種力,而廣義相對論與量子力學是不相容的,如果有交集之處,以淺薄的我的觀點,那可能是介於宇宙尺度(巨觀世界)與基本粒子尺度(微觀世界)都是幾十次方等級的人類的參與吧。

上個世紀,物理學家為了解釋(或反對)基本粒子的量子行為所提出的思想實驗,像是薛丁格的貓EPR悖論(量子糾纏)、惠勒的延遲選擇實驗等,除了薛丁格的貓依然死活不知外,其他的實驗有的已被實作出證明量子理論是對的。這些實驗的共同之處在於只有在觀測時才會逼迫量子選邊站;若不進行觀測,談量子經過的路徑或是所處的位置都是不具意義的。在量子糾纏的概念中,一旦進行觀測,則資訊可以以超過光速的速度傳遞,不管之間距離多遠。而資訊以超光速傳遞,這在相對論是不被允許的。

這種量子在觀測時才被迫選邊站,不觀測就是未知態,在量子的世界,沒有決定論,沒有因果(既然都可以延遲選擇了…),而且竟然扯到人的意識,讓許多大物理學家無法接受,最有名的就是愛因斯坦。因而愛因斯坦才會說:「上帝不擲骰子」。

為了排除人的意識參與改變了因果的「不合理」現象,科學家也提出了多宇宙退相干等理論,每一種理論都會讓人懷疑這真的是在研究物理學嗎?這應該是屬於玄學的範圍吧。現在最新流行的是超弦理論,認為基本粒子如電子是處在11維向量空間。超弦理論是目前已知可以量子理論解釋包括重力的宇宙中的四種力的唯一方式,但還沒有辦法用實驗證明。

這本「量子物理史話」可以寫的故事也就只能到這裡,很顯然宇宙的奧秘絕對不僅於此。歷史不斷重演,一旦物理學家以為他們已經發現宇宙的真相,馬上又會出現無法解釋的事情。像是反物質,反能量又是什麼?令人想入非非啊。這樣說來,佛家有非想非非想好像又更厲害啊。

讀了許多物理的書都提到宇宙有許多奇異點(singularity),在數學中奇異點是無法微分或是值會趨於無限大的地方,在宇宙中,宇宙最初誕生的大霹靂點與恆星死亡後的黑洞也是奇異點。如此說來,人的生死,也是人的意識有無之奇異點,這其中是否有相似的地方?

留言區