全息隐能量场与新宇宙观-第22章

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认识和思考这种现象。J·惠勒后来指出，这些陈述是很重要的，它提示我们，在说到量子时我们不再是指客体和独立于观察者的实在。按E·魏格纳的名言，从此以后，量子理论只与“观察”打交道，而不再与“可观察的”打交道。

　　根据惠勒的观点，目前的量子理论用复数的几率幅来描述了关于动力学系统的一种完整知识形态。正如惠勒自己指出的，还未回答的问题是，什么是几率幅？①玻尔说，直到通过不可逆的放大行为把它“带到终点”，像实验室中的盖革计数器发出咔嚓声响或使乳胶底片上产生黑点那样，终极现象才是一种真实的现象。尽管存在对这些放大行为的观察和对复数相应几率幅的陈述，但是对于几率幅背后隐藏着什么并没有给出答案。量子态的波函数并不能归到真实性上，它是对可能的不同观察的潜在可能性的一种表述。结果，量子物理学家就生活在爱丽丝的仙境中，在那里只有事物的表象棗切希尔猫的笑，但是没有显露这些表象的事物。

　　玻尔和哥本哈根学派的量子物理学家作了最后的断言：思考量子的终极现象“本身”的本质是什么是禁止的。这种禁止允许在数学上把不同的观察相互联系起来的工作，但不考虑观察涉及的究竟是什么这种“哲学”问题（玻尔因他实验室的门上写着“正在工作，哲学家请勿入内”的字样而闻名）。然而，尽管许多物理学家遵守哥本哈根学派的禁令，但其他物理学家则仍冒险解释隐藏在“终极量子现象”背后的实在的本质。


2。1　关于物质的不同观点

　　西方人的常识观点总是认为，归根结底，世界上只存在两种事物：物质和空间。物质占据空间并在其中自由运动，而空间是原始的实在，是一种背景或一种容器，除非它被填充以物质，它几乎不能享受自身的实体性。

　　这一常识概念可以追溯到古希腊的唯物主义，它也是牛顿物理学的主要支撑点。在爱因斯坦相对论宇宙中这一概念得到了彻底地修正，在玻尔和海森堡的量子世界中也经历了类似的修正。现在，它也许又要再一次被重新思考。

　　新科学的准总体图景提出了对关于实在本质的这一基本假设的进一步修正。我们不应该再把物质看作是第一位而把空间看作是第二位的，我们一定要把第一位的实在授予空间，或占据空间的场。

　　正如我们已经看到的，物质最好应看作是空间的产物，或更为确切地说，看作是充满空间的真空零点场的产物。存在于这个世界中的表面上是固态的物体和组成我们身体的肉和骨头都不是由我们适当称之为“物质”的构件块构建而成的，我们把它看作是“物质”的东西（科学家把它看作具有质量，并具有惯性和引力等有关特性）是在这种弥漫于空间的场的深处发生微妙相互作用的结果。在新的图景中，不存在“绝对的物质”，只有产生物质的绝对的能量场。

　　物理学家知道，在超小的尺度上，“物质”实在蒸发了：作为孤立的或可以孤立出来的实体的粒子不再存在了，只存在它们嵌于其中的夸克和量子场。夸克只能以集体形式存在于强子之内，它们不能相互分离开棗它不可能产生夸克气（gas　of　quarks）。因此，构成实在的“物质”部分的原子和分子最终是作为它们自身不可相互分离的夸克的种种不同构型存在的棗是作为在基础的能量场之上生成的虚幻模式而存在的。所以，物质物体是充满空间的真空能量场的凝结或临界结。

　　这一新图景还没有渗入到大多数科学家的思维中。如果物理学家是意见一致的，他们就应当把光子和电子以及其他量子粒子看作是超流体空间中（更精确地说，是在量子真空零点场中）的凝固起来的夸克流。但是，甚至粒子物理学家在克服标准观点（认为光子是越过空间向象屏和镜这样的技术仪器［例如在著名的双缝实验中］前进的一种映射）时也遇到了困难。实验仪器被简单地认为是由非常精确的实体构成的，在其中光子以不同的（经常是非常令人迷惑的）方式碰撞它。原始实在保留了运动的粒子和实验仪器的物质基础，而存在于它们之间的空间，尽管认为是充满着量子涨落，但仍被认为是处于第二位实在的状态。

　　然而科学家们再也不认为光子和电子是越过空间映射在屏或镜上的分立的实体了。在物理实在的真实图景中，甚至屏和其他实验室仪器都被看作是作为基础的真空能量场中的量子化波。当科学家测量光子和电子时，他们是在测量这种场中的波构型；当他们在进行量子实验时，就是在一组静态波（即科学家本身）和另一组传播的波（即电子和光子）之间进行相互作用。

　　尽管这种图景看起来把常识给本未倒置了，但进一步考察，它实际上比当代物理学的标准概念更接近关于实在本质的日常假设。例如，量子场不再是仅用来描述潜能的纯粹的观念实体，它们是把真实世界粒子和物体相互关联起来的物理上的真正实体。这样，使物理初级班的学生感到吃惊的抽象就不再有了：光和引力并不是在虚空的空间中游荡的幽灵般的波；时间和空间不仅仅是一种爱因斯坦式的几何，而是一种基本的物理实在，它是充满物质的空间，是可以被扰动的一种能够产生构型和波的满载的介质。光和声音是这一连续能量场中的旅行波，桌子和树，岩石和燕子，以及其他看上去是固态的物体，是其中的静态波。

　　看上去这一最新的图景似乎重新证实了最古老的洞察：空间是物质的创生之源的神秘观点很接近真理。在东方，这一观点要追溯到5000年或更长时间以前。根据古印度的预言家的观点，空间并不是作为孤立的实在的物质事物进行冒险的一种简单框架，它是一种永恒的实在，是与气、火、水、土同样真实和显而易见的一种微妙的物质。这一观点也反映了某些当代印度哲学家的思想，例如，G·克利希那（G。Krishna）说，可见世界的能量来源于从创造性潜能继承下来的最初能量。宇宙就像有冰山点缀着的一个无边无际的海洋，宇宙海洋弥漫在时空中，它是所有事物的基础。这个海洋是我们感觉所不可及的，但是巨大的冰构形（在作为基础的水中变换表象）是可以感知到的。当我们通过感官观察世界时，仅仅看到了冰山；但当我们内在地去观察实在时，冰山就消失了，水在所有方面都被我们觉察到。


2。2　量子实在决策树

　　迄今为止，大多数量子物理学家仍遵守哥本哈根学派关于揣测量子世界的独立本性的禁令。但是，有些科学家偶尔偏离戒律去冒险解释究竟是什么支承这种“终极的量子现象”。正如J·斯托纳（Jean　Staune）所证明的，主要的可供选择的方案现在已被完善的描绘出来。①

　

　　首先有一个基本的选择：是否应该深入探索B·德斯帕那特（Bernard　d’Espagnat）所说的“隐蔽的实在”和惠勒所说的“大烟龙”？或者是否应当无视整个实在问题？如果我们选择忽视它，我们就可以着手实验和观察而无须费更多的事（我们必须有极大的忍耐力生活在只有猫的嘻笑而没有真实的猫的爱丽丝的仙境里）。另一方面，选择面对实在问题就会导致若干可供选择的方案。

　　一种可供选择的方案是在量子理论本身的范围内活动。在这种情况下，既可以否认有一个独立于观察者的世界（如果是这样，我们的探索便告结束），也可以允许有一个独立于观察者的实在。如果是后者，就不得不在逻辑上说明为什么实在会被我们对它的观察所影响。一个可能的答案是，作为观察者的有意识的头脑作用于量子事件上；于是便可以得到一种为J·　冯·纽曼（John　von　Neumann）和E·魏格纳等人所赞同的见解。另一种答案是，并非事件的观察者而是被观察的事件本身决定将要发生什么。例如，就象普林斯顿的物理学家兰斯福德（Ransford）、贾尼（Jaune）和法国物理学家J·沙隆（Jean　Charon）所断言的那样，电子选择自己的状态。第三种答案是，宇宙分为与可能观察到的状态一样多的可供选择的宇宙，这种观点得到H·伊弗利特（H。Everett）的支持。

　　如果上述答案中没有一种令人满意，可以沿着决策树寻找另一种出路。在这种情况下，我们选择超越“量子正统观念”的范围，承认现在的量子理论可能是不完备的。我们大可鼓足勇气，因为我们并非是唯一主张这种观点的人：目前所阐述的量子理论并非是最终的结论，不但爱因斯坦在他与玻尔的通信中这样认为，而且狄拉克也这么认为，他说，“现在的量子力学不是它的最终形式，进一步的变化棗大概像人们看到的从玻尔轨道过渡到量子理论时所发生的变化一样剧烈棗将是必要的。从长远的观点看，爱因斯坦很可能是正确的。”①

　　輄还有一个量子实在决策树的分支具有意义重大的前途。它从意识决策开始来考虑实在问题，继而决定超越主流量子学说来探讨这个问题，从而导致选择整个宇宙作为量子状态的决定因素。它最终得出有一种“单层面实在”存在的结论。在这种实在里，场和量子的相互作用产生各种观察到的现象。对于那些希望彻底探究量子实在问题的人来说，除了遵循这个分支到达结论之外似乎很少合理的替代选择方案。

　　如果确实遵循这个分支，就应当考虑预期的决定因素，亚量子场和量子相互作用的假说（即亚量子全息场动力学假说）就可能解决量子世界始终存在的佯谬。


2。3　对量子相干性的非局域性的解释

　　按量子真空相互作用方案内容，量子态的粒子选择并不是随机的：它受到粒子与真空相互作用的微妙的但很明显的影响。根据这一概念，量子世界的某些现象，尤其是非局域性和相干性，并非反常现象。

　　我们把量子和量子真空之间的相互作用表征为双向傅里叶变换过程。真空中的每一个干涉图样反馈到相应的时空态或位形空间，并遵循这样的可逆性原则：从时空向光谱领域转换的反过程是从光谱向时空领域转换。结果在时空的致密物质范围内，每一个光子，每一个电子，每一个原子和每一个原子中的每一个原子核都与整个范围内的波函数（或者与同它们自身的状态或构型空间相对应的波函数）一起连续地内构成。

　　只要量子处在非相互作用状态，以上所说的内构成就不是有效的。然而，那种条件是一种抽象概念，根据这种抽象概念，可以同意量子力学所说的，波函数是对可供选择的可能状态的叠加的一种适当描述。但当量子面临决策事件时（在真实世界中这种遭遇是经常性的），它的几率矢量状态就分解为决定论状态。对这种状态的选择并不是量子力学所规定的，后者只能给出可供选择的可能性的权重。在连续光谱的彭加勒系统中恒定的量子真空相互作用要求这种选择与系统在其内的状态空间或构型空间相一致。

　　我们能够探索关于相干性和非局域性现象这一概念，经典的例子是扬氏双缝实验。在这里光从某一光源发射出来并让它通过屏上的一个狭缝，另一个光屏放在第一个屏的后面来记录穿过狭缝的光线。于是就好像让水通过小洞那样，光束呈扇形散开，并形成了一种衍射图样。该图样表明光具有波动性的一面，并不是自身的反常。但是如果屏上再开第二个狭缝，那么就会出现两个衍射图样的叠加，即使每次只发射一个光子也是如此。在狭缝后传播的波形成特征干涉图样，当它们的相位差是180度时，其波前相互抵消；当它们是同相位时，则相互加强。看上去就好像每个光子同时穿越了两条狭缝一样。

　　时间和空间对这种效应似乎没有什么影响。对该实验的“宇宙学”描述中，干涉的光子起源于遥远的星系，它们发射的时间相隔数千年。在一个实验中，光子是由称之为O957＋516A，B的双类星体发射的，人们认为这一遥远的类星体是一个而不是两个星体，它的双重图像是由于其光线受到一个中途星系的偏折所引起的。正如在第2章中指出的，尽管这些光子起源于几十亿年前且有5万年的间隔，但它们到达实验室仍能相互干涉，就好像它们的发射仅仅相隔几秒钟似的。

　　为了避免得出每个光子被告知其他光子的状态并据此选择自己的路径这样的结论，量子物理学家通常都假定，每个具有波粒二象性的光子都分裂并取两条路径，即通过两个狭缝，所以它然后又重新结合起来从而在屏上产生干涉图样。这一观点与量子理论的数学是一致的，而且在过去50多年中几乎没有出现例外。

　　然而这种标准观点也许需要修正，D·查尔蒙（David　Chalmers）的实验证明，光子只穿过一条狭缝，然后同穿过另一条狭缝的其他光子结合而产生干涉图像。在这一实验中，一个激光源被分裂成两束，然后在到达屏上的双缝之前通过半镀银平面镜重新结合，像通常一样，人们就会观察到明暗交替的干涉条纹。然后，把一块偏振片放在上狭缝前面，把方向调整到保证只有垂直偏振光子才能通过狭缝，第二个偏振片放在下狭缝的前面，把方向调整为只允许水平偏振的光子通过狭缝。

　　我们知道，方向相反的偏振光不能相互干涉。如果每个光子，不管其偏振方向如何，都能通过两个狭缝，那么方向相反的偏振就不会阻碍产生干涉图样，但是在方向相反的偏振的情况下干涉没有出现。当第三个偏振片放置到来自于两个狭缝的光子的光路，并使其与两个狭缝之间的角度都成45度角从而使它们偏振角度的差异抵消时，干涉图样又产生了。由于偏振角一致了，光子又相互干涉了。

　　这里，费曼（Feynman）详细说明的条件已满足对量子力学定律的重新解释。按照费曼的观点，如果双缝实验是按这样的方式完成的：干涉图样是在对光子通过的狭缝的选择被限定的情况下获得的，那么重新解释就变得必要。通过在到达指定的狭缝前把某种特定的偏振引入光束，单路偏振实验能够确定某一给定的光子能通过那个狭缝。当人们在光子到达记录屏之前去掉不相容的偏振角时，他们又可得到通常的干涉图样。

　　这样看上去由给定光源连续发射的光子只通过一个狭缝，然后才相互干涉。这清楚说明光子并不是自我干涉，而是记忆在起作用。先前发射的光子从物理学上讲不在那儿，但它们的踪迹仍在，因此最合理的解释是，连续发射的光子与先前发射的光子的踪迹相互干涉。但是这些踪迹是如何记录和传输的呢？对于实在论的解释而言，携带踪迹的物理媒介是必需的：一种超越相对论时空界限的媒介。我们在第5章所描述的方案提出了这个媒介棗量子真空的标量介质波谱。

　　现在我们能转向A·爱因斯坦、B·波多尔斯基和N·罗森在1953年提出的思想实验了。在该实验中一个粒子分裂为量子态完全一样的两半块，每一半都允许分离。现在对其中的一半进行测量（例如测量动量），并对另一半进行互补性测量（例如测量位置），这样就可证明海森堡测不准原理能被克服。然而，当1982年　A·阿斯贝克特（Alain　Aspect）成功地对该理想实验进行了物理检验时，人们发现一旦对一个粒子进行测量，其叠加的几率态