科学与怪异-第7章
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“在操作中放上一组电极以后，水立刻就开始从球脂冻胶中蒸发，使其中氯化钠浓度发生了变化。（这一变化）反过来又引起了电阻发生变化，（在记录仪上）似乎形成了一个偏移。因为……蒸发过程不同，所以电阻变化差异相当大。换句话说，该系统从一开始就是极不稳定的。过了一段时间，（琼脂和空气之间）就形成了一层“皮”。尽管这层皮并不完全阻碍干燥的过程，但它充分遏制了这个过程，使电极系统不能呈现稳定。……我们的观察表明，均衡时间为20～30分钟。根据巴克斯特1968年的文章提供的情况来看，他所取得的植物读数，大部分是在均衡时间里取得的。我们认为……（当时）取得的任何读数可能都是无效的”。
因此我们可以明确地说，巴克斯特的实验既不能支持他自己的假说，也不能支持汤普金斯和伯德书中的立论。看来，其他那些据说能证明植物具有象人一样的情感和感觉行为的实验，多数也都可以用同样的方法予以揭穿。不过．无论从时间上还是从精力上来说，这样做都因为代价过高而不足取。正是因为这个原因，同时也因为这一概念确实具有革命的含义，所以在今后一个长时期内，它肯定还会是科学的边缘上人们争论的题目。不仅如此，无论从逻辑的角度还是从科学史的角度看，都要求我们注意那么一种可能性（不管它是多么遥远），即有一天会有更过硬的数据出现；为此，简单扼要地讨论一下真正的植物感觉通信过程应该具备什么样的特征，以及实验者应如何证明这一过程存在的问题，看来是适宜的。
为了证实一种植物或动物身上确有感受行为发生，必须要说明该生物体或其中某一部分能够对外界的某一刺激作出系统的反应。就大的刺激来说，信号的形状、大小以及（刺激与反应之间的）时间间隔，都是很容易鉴别的。而对小的刺激来说，主要问题是要把信号本身同“噪声”区别开来，这种噪声在生物系统中，类似收音机内的静电干扰。生物系统内噪声有时确实非常强。例如，多数动物的感受器都能自己放出象真正的信号那样的电脉冲，只不过它们是无规则的，因而往往不容易辨出它们对弱刺激的反应。通常用来区分信号和噪声的技术，要么是找出刺激开始后是否发生带有固定时延的脉冲，要么是用计算机技术确定刺激过程中平均值号频率是否高于无刺激的时候。
在过去七十五年中，通过电生理学实验（在这些实验中经常使用这种小信号辨别技术）实际上已经查出若干不同的植物感觉过程。但必须指出的是，所有这些感觉过程都显示了一个更基本的特性，那就是解剖定位。正如汤普金斯和伯德书中报导的那样，植物敏感性理论的支持者们不仅没有能够用刚才说到的这样系统的方法把（对“情绪”刺激反应的）信号同噪声分开，也没有能够找出这种感觉系统任何可能的解剖部位。在我们看来，正是找不到一种合理的感受体结构这一事实，宣判了巴克斯、汤普金斯和伯德关于植物“感觉”观点的死刑。知觉、通信和情绪，都是高度发达的神经系统的特性（也许在不久的将来，也会成为复杂的计算机电路的特性）。在植物王国中，找不到任何一种复杂程度能与昆虫甚至蠕虫神经系统相近的解剖结构，更谈不上同能够应付各种错综复杂事物的高级灵长类动物大脑皮层相比了。
我们在这次讨论的自始至终，反复援引了科学的两条基本原理，一是数据收集的可重复性，二是要独立验证。巴克斯特的结论以及汤普金斯和伯德书中的许多结论，都经不住这两条原理中任何一条的考验。由于各种观点在人们的头脑常常是根深蒂固的，因此近百年来，许多（甚至是大多数）科学家在其假说被科学数据和其他科学家证明破产以后很久很久，还仍然抱着这些假说不放。天长日久，时间终于把这些僵死的假说从我们的记忆中洗尽（以至少是变得很淡漠），尽管以后这些假说不时地会以某种形式复苏甚至还魂。
作者简介
阿瑟·W·高尔斯顿是植物生理学领域一位主要的国际权威。他于1920年生于纽约城，先后在康乃尔大学和伊利诺斯大学学习，1943年在伊利诺斯大学获博士学位。后在海军服役，并在加州理工学院任过教。1955年到耶鲁大学任植物系植物生理学教授。1973年以来，他一直任耶鲁大学生物系的植物学教授。高尔斯顿曾荣膺多种全国性和国际性荣誉，其中包括古根海姆、爱因斯坦和富布赖特奖金。他曾撰写过几部优秀的教科书，在许多全国性和国际性植物学术组织中享有很高的声誉并被其中一些组织选为领导人。他担任过美国植物生理学会和美国植物学会的主席。他作为科学家在社会上发挥了作用，曾就生态学问题在国会作证，并是访问中华人民共和国的第一个美国科学家（1971）。克利福德·L·斯莱曼是耶鲁大学生理学副教授。他于1936年生于俄亥俄州芒特弗农。先后在凯尼恩学院和洛克菲勒大学学习1983年在洛克菲勒大学获博士学位。自得到国家科学基金会博士研究金后在英国剑桥工作，然后又在克利夫兰西部预备大学任教，1967年转到耶鲁大学。他在学术组织中十分活跃，曾在能源保护生理学和生物化学领域、生物膜移植特别是电过程方面较有研究，并有论文发表。
（朱进宁 译 王鸣阳 校）
四、心灵学与量子力学
马丁·加德纳
绝大多数心灵学家都相信，任何人都或多或少地具有一些超凡的本领（超感官知觉与意念致动）。其中极少数人的这种本领相当强，而这种超凡本领是独立于时间和空间的。据说这是由于一种单一的力在起作用。那么，这是一种什么性质的力呢？
现代物理承认四种基本的力：重力、电磁力、弱相互作用力与强相互作用核力，而所有这四种力都是强度会随着距离的增大而衰减的场现象。美国心理学家莱因早就指出，心灵力量漠视时空的特性是无法用上述四种力来解释的。由于超低频的电磁波具有极强的穿透本领，某些心灵学家认为光子 ① 可能是运载心灵力量的工具，但是，这方面的证据是不存在的。
①按照波长递减的顺序，各种类型的电磁波排列如下：无线电波、红外辐射、可见光、紫外辐射、爱克司射线、伽玛射线，所有这些电磁波都通过光子进行传播。
同样也没有任何证据足以说明其他粒子对心灵力量可能起作用。这些粒子是“引力子”（人们猜想它是“引力”的载体）、微中子（来自某些核反应），等等。近来又有一种推测，提出“快子”（所谓‘超光速”粒子）可能是心灵力量的载体。不幸的是，快子很可能是根本不存在的，即使它们当真存在也不能用于通讯，因为它们超过光速将与狭义相对论的逻辑发生矛盾。苏联的心灵学家们曾提出“心灵子”，但那不过是杜撰了一种新的粒子来解释无人能理解的力而已，况且这种所谓的“子”可能根本就不存在。
由于心灵现象看来不遵循任何已知的物理定律，因此莱因总是持有这种谨慎看法即心灵力量是完全超越物理学的。他说，我们根本就不明白心灵力量是什么东西，我们最好还是承认自己的无知并耐心地等待新的进展。
可是，如今的心灵学家们却没有这样好的耐心。近年来，由于心灵学家伊凡·哈里斯·沃尔克推测的结果，那种认为量子力学也许能够解释心灵能力的看法相当流行。沃尔克的看法经过若干修正以后，受到了杰克·萨尔法蒂（一度是尤利·盖勒的崇拜者）的强烈拥戴并且从诺贝尔奖金获得者，英国的布里安、约瑟夫逊那里取得了部分支持。此外，表示支持的社会名流还有巴黎庞加莱学院的科斯塔·德·波加特，斯坦福研究院的哈罗德·普特霍夫和罗瑟尔·塔尔格，以及另一些不很出名的物理学家如哥本哈根大学俄斯特学院的理查德·麦端克等人。
在把沃尔克的观点作一综述之前，有必要先说一说某些有关的量子力学概念。在量子力学中，一个粒子或几个粒子的系统的状态是由“波函数”给出的。这一函数的奇妙特性在於，对某些性质（例如位置、动量、自旋，极性等等）来说它不取确定的数值，而只给出当粒子进行物理测量时每个变量可能采取的各个数值的概率。而测量这种行动则基于量子力学未予说明的某种原委，将使粒子经受一种通常称为“波包的瓦解”的过程。其结果，粒子将会从一种被测的变量值为不确定的量子状态“跃迁”到一个变量有确定值的量子状态。
这种情形颇有点像一颗滚动的，还没有停下来的骰子，但实际上两者是完全不一样的．我们之所以不能够预言骰子面上将出现几点，那不过是我们不知道所有影响骰子的各种物理力量。从原则上来说，如果我们把这些力量全部考虑进去我们是能够正确预言骰子面上出现的点数的。但是一个未受量度的粒子的行为却不像一颗骰子，或一枚翻滚的铜板，或任何一种我们所熟悉的东西。在量子力学里，一种具有量子性质的变量在量度时所取的值乃是纯粹机遇的结果。例如，假定波函数告诉我们，一个粒子自旋的方向究竟取顺时针还是反时针具有同等的概率，那就无法确定它到底是哪种自旋。这好像在进行测度以前，粒子本来就没有明确的自旋方向一样。两种自旋方向在粒子里都是固有的。在量度的行动把粒子抓住以前，大自然没有“决定”它到底是以什么方式在进行自旋。
许多量子力学专家对于他们的学说的这种“纯粹机遇”的说法感到很不乐意。在量子力学发展初期作出过重大贡献的爱因斯坦曾说过，他不能想像上帝拿宇宙来掷骰子。他希望有朝一日，物理学家们将会发现更深刻的自然法则，来恢复微观水准上的经典物理的因果法则。为了戏剧性地表现他的认为量子力学是不完美的看法，爱因斯坦与他的两位朋友鲍利斯·波图斯基与纳桑·罗逊设计了一个理想实验，即著名的EPR（它是爱因斯坦，波图斯基与罗逊三人姓氏的缩写）悖论。
这个悖论可以用多种形式来表达。当一个电子与一个正电子接触时，两者同时湮灭，转化为能量，变成两个光子。例如，假定电子和正电子的湮灭得出一对相反方向运动的光子。一个光子既可被平面极化，即它的波幅按水平或铅直方向来传播或者被圆球状极化，即当它在空间运动时，波阵面进行旋转。这一旋转或者按顺时针方向，或者按反时针方向。量子力学预言，由湮灭所产生的一对光子必定具有相反的极化方向，两者都可以通过一个滤波装置来测定，它使光子通过两个通道之一。不论一个光子被测定为具有哪个极化方向，如果让它立即通过同一类型的第二个装置，那么极化方向是不会改变的。在某种意义上可以说，第一次量测“迫使”光子取定一种确定状态。按照量子力学的理论，即使对粒子本身来说，状态是未知的，除非要等到粒子和别的什么东西发生相互作用之后。不确定性是固有的，本征的，一直到极化被观测为止，那时就不再有任何可能既是这种方式，又是那种方式的了。
由电子和正电子湮灭所产生的一对光子，永远保持着一种相关性质，即在测度时，它们必定具有相反的极化方向（平面的或圆球式的）。为了使悖论更具有戏剧性效果，设想它们相距十个光年之遥。量子力学告诉我们，如果对于这对光子中的一个测定各个变量的值，那么我们就立即知道另一个光子的各个变量所取的值了，甚至对它不作任何测定都行。
正如罗伯特·狄基与詹姆士·怀特盖在他们的著作《量子力学引论》（爱迪逊—威斯莱出版公司1960年刊行）中所说的，我们不可能想像一个光子同时被平面极化与圆球极化。量子力学说得很明白，除非一个光子被量测因而引起它的波包解体，它的每个变量是不能有确定数值的。然而，当测试迫使一个光子取定一种状态，譬如说，取顺时针方向极化态时，则另一个光子就立即瞬时地取定了反时针极化态。他们断言“一对光子组成了单一的动力学系统。关于这一系统所得的任何信息都是对两个光子的信息。对一个光子的交互作用必然是对整个系统的交互作用并且会影响整个系统的状态”。
如果我们能够把这对光子设想为某种极其复杂的微小机制，在对它们量测之前本来就具有两种相反的极化形式的话，那么这一切就都没有什么可怪的了，然而这种想法恰恰就是量子力学所不准许的。非要等到量测的行动发生，光子的波包解体了，大自然才决定如何行事。与几乎所有的量子力学标准教材的作者一样，狄基与怀特盖只是描述了实情，而把其余一切留给读者自己去思考了。量子力学看来全然是一种古怪的戏法，可是它却取得了很大成功，尤其是在正确预言电磁现象方面更是如此。
爱因斯坦希望了解这种戏法到底是怎么一回事。他声称，信息可以从一个粒子瞬时传输到另一个相距十个光年之遥的粒子——那是完全不可想像的，可是量子力学看来恰恰要求如此。事情好像是：当一粒子被测量时，另一个就“知道”了量测的结果。最近数年来针对有关光子的实验测试，一个深刻的、被称为贝尔定理的学说肯定了量子力学的预言。基于贝尔定理的新结果向公众提供了两种可能性。其中之一是根据伦敦量子物理学家戴维·博姆与其他学者的猜测：相关粒子可能由一种超越相对论时空观的亚量子水平来进行联系的。另一种可能是：相隔如此遥远的粒子仍然是时空中的因果联系，然而其联系方式却是相对论所不知的，因而会动摇这个理论。
贝尔定理的错综复杂与新的实验观察在量子物理学家阵营中引起了一阵巨大骚动。在已经设计了更多实验的情况下，现在就来猜测EPR悖论最终将如何解决尚属为时过早。大多数物理学家属于那种重实效而不尚空想的学派，他们很自然地接受了量子力学的悖论，不担心事件“真正”是如何进行的。对一位不尚空想的物理学家来说，他不过是把量子力学看作一种数学工具，它将会以令人吃惊的精度告诉他在他做某些实验时，他将会看到什么。但它并没有告诉他，在这些实验之间，事态究竟是怎样进行的。注重实利的物理学家对这一工具感到相当满意，但对它的哲学意义根本不感兴趣，毫无疑问，他将会继续使用量子力学这一工具，直到有什么人带来一种具有可测结果、而且比量子力学更好的新学说为止。
爱因斯坦是个具有哲学家气质的人。他对被人告以下列事实感到不能满意：即你在这里测度一个粒子，另一个相距非常遥远的粒子就会急剧地改变它的状态。他认为信息可以用超光速从一个粒子传播到另一个粒子的说法完全是不折不扣的鬼话，这同相信用一枚针刺一个替身木偶就会使在许多英里之外的真人剧痛的说法一样滑稽可笑。可是现在贝尔定理以及新的实验结果业已排除了局部的潜在变量，于是爱因斯坦认为不可思议的可能性越来越变得应当予以认真考虑了，而且有相当数量的量子专家们现在对�
