量子力學與心靈的探討
陳俊霖
交通大學光電工程博士
量子力學的哲學觀隱含著深邃的心靈世界，
而呈現出「一毫端極微中，出現叁世莊嚴剎」的華嚴世界。
摘要：
在一般人根深蒂固的觀念裏，總以爲外在的事物與觀察者是互相獨立，彼此毫無關系的，如日月星辰的運行與我們有沒有觀察它們無關，並不會因爲我們的觀察與否而停止運動。所以廿世紀初以前，西方的科學家都認爲這個宇宙是一個客觀而獨立的系統，不會因爲任何人的觀察而有所改變。直到1925年量子力學問世之後，這個觀念才逐漸的松動。原因是以前物理學所研究的對象都是我們的感官可以直接觀察到的，如行星的運行軌道或棒球的飛行路線等。可是隨著科技的進步，量子力學所要研究的對象已經超越我們的感官所能覺知的極限，如電子已經小到我們的肉眼無法看見，也就是說我們「看不見」我們想要看的「對象」，因此原先根植于我們心中的一些觀念便面臨了挑戰。量子力學解釋事物的這套說法，不僅使大部分的人感到困惑，甚至于連著名的物理學家愛因斯坦都感概地說：「我的腦中懂得量子力學，但心中卻不懂」。
量子力學真的那麼難懂嗎？其實不然，量子力學之所以讓許多人無法接受，乃在于人們過度執著以往的成見，總認爲「被觀察之事物」與「觀察者」可以分開，甚至于不承認「心靈」的存在，因此無法從此一自我設限的桎梏中解脫，並産生了一連串的矛盾與困擾。有鑒于此，本文的目的是希望藉由科學上一些例子的探討，使大家認識到「心靈」在科學上的主導地位。
一、前言：
我們日常生活中所發生的各種現象，在一般人的看法中都認爲這些現象都是相當真實而且可以被我們所確定的。例如：我們可以確定棒球飛行的運動路線；小孩子可以確定他手上的那顆彈珠到底是從那一個裝彈珠的筒子中拿出來的；所有的東西都是持續而確實地存在，不會一下子突然消失又突然出現……等等。然而如果我們將目前日常生活的這個世界縮小成一億分之一或更小，也就是量子力學所要描述的量子世界，那麼一些非常奇特的現象便可能會發生了：棒球可能一下子飛到左外野，一下子又飛到右外野，它的飛行路線根本無法確定，所以讓外野手們疲于奔命；小孩子不僅不能確定他手上的彈珠到底從那一個筒子裏拿出來，甚至于他也許會爲眼前的玩具突然消失又突然出現而迷惑不已。這些現象乍聽之下簡直匪夷所思，且荒誕怪異，但也正因爲自然界中存在著這些現象，才使得這個世界變得多彩缤紛，到處充滿著盎然的生趣。爲什麼會發生這些奇特的量子現象呢？歸究其原因，乃是在于這些現象的發生與觀察者的意識相關連，也就是說如果要能完整的了解這些現象，我們就不可能將觀察者排除在外。一件事物發生的過程中，觀察者必須參與其中而不可能置身事外；而且當觀察者本身的看法有所改變，所觀察到的現象也會跟著起變化，這正與佛經上所講的「萬法唯心造」不謀而合。再者如果我們進一步探討電子與它所處的時間與空間的關系時，就會發現物理學上所講的「真空」其實並不是一無所有，反而是無奇不有、似幻似真，從這裏可以幫助我們了解佛經上所言「真空妙有」的說法，以下就舉一些物理學上實際的例子來說明。
二、電子運動軌迹的探討：
在臺灣相信大部分的人都看過棒球比賽，在比賽中投手常投出各種變化球來對付打擊者，這些球路變化多端，如下墜球、上飄球、各式的曲球等，但不管投手的球路多麼犀利，他們所投出的球都有很明確的運動路線，這是大家都可以很明顯看到的(不管是直接用眼睛看，還是看慢動作重播)。如果現在把棒球縮成有如電子一般的大小，當這些電子由電子槍中「投出」時，會是什麼樣的情形呢？爲了能較清楚的解釋這種微觀的量子現象，這裏采用了美國理論物理學家費因曼(Richard Feynman)的說法，如圖一所示：我們先在牆上開Ａ和Ｂ兩個狹縫，在牆的前面放置一部投球機Ｓ，並開動它，使它持續地往牆上投球。最後在牆的後方我們放置了一個螢光幕，每當有球打到螢光幕時，就會在該處形成一個亮點，投出去的球有些撞到牆上而被彈回，有些卻穿過兩個洞口之一，直接打到螢光幕，而在該處形成亮點，經過一段時間之後，我們將在螢光幕上看到兩團的亮點。如果將投球機換成單色光源的話，那麼在螢光幕上會顯示不同的圖樣，我們將會看到明暗相間的幹涉條紋，如圖二所示。
圖一：棒球經由投球機Ｓ投出，穿過Ａ和Ｂ兩個狹縫而在螢光幕上形成兩團亮點。
圖二：當Ｓ換成爲光源時，在螢光幕上會形成明暗相間的幹涉條紋。
比較圖一與圖二，我們可以知道圖一兩團的亮點代表粒子的性質，而圖二明暗相間的條紋代表波的性質。在量子力學問世之前(約一九二五年以前)，波和粒子兩種觀念是彼此互不相容的，換言之不是粒子就是波，不是波就是粒子，不容許有含糊不清的地方。但是現在如果位于Ｓ處我們換成一具電子槍的話，奇怪的事情發生了，我們在螢幕上竟然得到了明暗相間的幹涉條紋！假如我們認爲電子是粒子的話，照理我們只能看到如圖一兩團亮點，不可能看到如圖二明暗相間的幹涉條紋；既然看見了明暗相間的幹涉條紋，意味著電子不是粒子而是波。現在我們可以控製電子槍的發射速率，使得電子槍每次只能發射一個電子，然後在螢光幕上將看到一點一點的亮點，隨著時間的流逝，螢光幕上亮點的數目也愈來愈多，最後也得到了圖二明暗相間的幹涉條紋。
從整個實驗的過程看來，電子打在螢光幕形成一個個的亮點，這代表電子是粒子而不是波。可是如果是粒子的話，就不可能産生明暗相間的幹涉條紋，這到底是怎麼一回事呢？是不是當一個電子通過Ａ和Ｂ兩個狹縫時，會自動一分爲二，然後這兩部分會像波一樣互相幹涉，等到通過雙狹縫之後又複合爲一，而在螢光幕上形成一個亮點，這實在是太不可思議了！你能想象一個棒球經投手投出會分成兩個，最後又合成一個落入捕手的手套裏？爲了檢驗電子是否真的分裂，我們可以在Ａ和Ｂ分別裝上兩個偵測器，當電子通過Ａ狹縫時，Ａ處的偵測器便會作響；通過Ｂ狹縫時，Ｂ處的偵測器也會作響；如果一個電子真的分裂爲二而同時穿過Ａ和Ｂ兩狹縫的話，那麼ＡＢ兩處的偵測器就會同時作響。現在把偵測器裝好後重複上述的實驗，我們將會發現偵測器不是Ａ響，便是Ｂ響，但Ａ、Ｂ兩處不會同時作響，因此我們可以斷言電子不會分裂。但是此時也發生了一件怪事，原先螢光幕上明暗相間的幹涉條紋卻消失了，取而代之的是兩團亮點，這下子電子又從波變成粒子了，實在是相當奇怪，電子怎麼一下子是波，一下子又是粒子，這到底是怎麼回事呢？
現在我們必須仔細地反省檢討，是否在上述的實驗現象中我們忽略了些什麼，才會陷入此一互相矛盾的結果中呢？原因乃在于我們忽略了觀察者的重要性，一個事件的發生必須同時具備兩個條件：即「被觀察的事物」和「有觀察能力的人」，兩者缺一不可，否則無法成爲一個發生的事件。讓我們先檢討「粒子」這個概念，所謂的「粒子」就是具有很明確的形象，它會占據空間中某一個位置，而且當它移動時，會有一條清楚的運動軌迹。但這裏所談到的「很清楚的運動軌迹」這個概念必須先有一個前提，那就是這條清楚的運動軌迹必須被我們看到或用其它的儀器偵測到，如果不能被我們看到或偵測到的話，「粒子」這個概念將毫無意義，「波」的概念亦是如此。
現在回到電子這個主題上，由于電子實在太小了，所以我們無法用肉眼直接看到。因此我們如果問：「電子從電子槍發射後到達螢幕前的這段距離，到底是波還是粒子？」這個問題在這裏是無意義的，因爲波或粒子的概念只有在電子能夠被「看見」的前提下才成立，既然在這段過…
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