..續本文上一頁程中電子無法被「看見」,因此波或粒子的概念在此無法適用。那麼在前面的兩個實驗中,我們爲何在螢光幕上會看到波和粒子所表現的行爲呢?我們仔細回想一下,當我們在牆上挖出A和B兩條狹縫時,我們已經「設計」了一個想要觀察波的幹涉的實驗,也就是電子已經預先被我們設定成波了,因此我們得出了典型明暗相間波的幹涉條紋。當我們在A和B裝上偵測器時,整個實驗又被我們「設計」成想要觀察電子的粒子性的實驗,因爲想要知道電子到底是由A還是B穿過牆時,就必須先具備粒子的概念,因此在螢光幕上看到典型的粒子行爲──兩團亮點,也就不足爲奇了。哈哈!原來折騰了老半天,我們竟然被自己騙了!所有的矛盾和沖突竟然是自己所編造出來的,只是我們不自覺而已,只要明白了這一點,那麼量子力學也就不會令人感到玄之又玄了。
現實的生活經驗中,我們總認爲外在世界各種事物的發生與我們自身的看法無關,日月星辰的運轉不可能因爲我們看與不看而有所改變,因此一般人的看法都認爲外在事物的發生與觀察者完全無關,但由上述電子穿過雙狹縫的實驗中,我們發現到事物的發生不僅與觀察者有關,而且幾乎是被觀察者一手所操控。原來每個人都是戴著「有色的眼鏡」在看這個世界,所以當我們看到外在事物的發生,其實它隱含著我們內心世界的一些看法,只不過是大部分人的心都不夠細,以致于無法察覺而已,這個情況正好反映了佛經上所講「相由心生」、「萬法唯心造」的概念。由以上的說明,使我們了解到當日後我們觀賞棒球比賽,看著投手投出一記漂亮的變化球時,我們必須警覺到這記變化球之所以有著優美弧度的運動軌迹,其先決條件在于我們能夠看見它;假如把棒球縮成電子一般的大小,以致于用肉眼無法看見,這時就沒有所謂的「球的運動軌迹」,當然也就沒有變化球的概念,所以再次的提醒各位「不要被自己的眼睛給騙了」。
圖叁:電子由S點出發,可以各種不同的路徑到達D點。
接著我們再討論一個問題,如果在電子雙狹縫幹涉的實驗中將牆整個拆掉,也就是討論如圖叁電子由S點出發到螢光幕上某一點D的運動過程,現在一件很有趣的事情發生了!記得我們前面不是說過此時「電子的運動軌迹」的概念已經不適用了,可是費因曼教授提出了另一個看法,那就是此時電子是以任意的軌迹運動,而由S到D的機率就由連接S、D兩點這些無限多的軌迹它們的機率相疊加幹涉而合成的,當S、D兩點之間擋著一座有著雙狹縫的牆時,這些無限多的軌迹大部分都被牆擋住,只剩下一小部分的軌迹能到達D點,因此呈現出明暗相間的幹涉條紋。當我們在A和B再裝設偵測器時,能到達D點的軌迹更少了,所以呈現出兩團亮點,原因是前者我們將A和B視爲一體,所以容許同時通過A和B的軌迹到達D點;而後者A和B已經可以分別了,所以不能視爲一體,因此將會少掉前面所說這些部分的軌迹。好!現在我們又得到了一個非常重要的觀念,量子力學所說的「沒有軌迹」,正好等于「任意的軌迹」,這正是《金剛經》的標准句型:「所謂X,即非X,是名X」,所以只要能夠體會「電子的軌迹,即非軌迹,是名軌迹」,就能掌握住量子力學的精義。
叁、全同粒子:
假設現在眼前有兩個形狀完全一樣的彈珠,縱然這兩個彈珠在外觀上完全一樣,可是我們仍然可以分辨那一顆彈珠在左邊,那一顆彈珠在右邊。如果把兩顆彈珠換成兩個電子會如何呢?此時我可以拿出其中一個電子,但卻分不清到底拿到的是兩個電子之中的那一個?原因是在這種情形之下,由于我們看不到電子,所以左右的概念在此已不適用。換言之,在這種狀況之下,左邊和右邊是無法分別的,所以稱爲「全同粒子」(注一)──以上這個例子又說明了觀察者地位的重要性。
接著我們舉一個很有名的詭論再加以探討,這是由理論物理學家薛丁格(Erwin Schrodinger) 提出的「量子貓詭論」。如圖四所示,把一只貓放入一個黑箱子裏面,在箱子裏放有盛著毒氣的瓶子和放射性的物質,當有放射性衰變發生時,便會觸動開關將毒氣瓶打破而立刻將貓毒死。由于放射性衰變本身是一種量子過程,所以只能用機率的概念來描述。譬如說某一種放射性物質的半衰期是一分鍾,意思是說如果我們將這種放射性物質的一個原子放入黑箱之中,那麼過了一分鍾後,貓被毒死的機率是50%。現在我們將一切裝置安裝妥當,把貓放入黑箱中,並蓋好蓋子。
現在問題來了!由于我們從外面根本看不到箱內的貓是死是活,要知道貓是死還是活,只有打開箱子才能知道。
圖四:薛丁格的「量子貓」和其實驗裝置
問題是蓋上蓋子後,貓究竟是死是活?照平常的經驗,「死」和「活」是兩個互相對立的現象,絕對不可能出現「半死半活」的情況,所以蓋上蓋子,過了一分鍾後,我們實在不能說:此刻貓的狀況是「50%活和50%死」。既然這種說法不能成立,那麼實際的情況應該是如何呢?現在我們試著來解答這個問題。首先要問一個問題:爲什麼我們能夠分辨貓的死活?原因是我們的意識在作用,所以打開蓋子時,我們很容易辨別貓的死活;當把蓋子蓋上時,我們意識的作用被截斷了,所以這時無法判別死活。因此問題的症結不在于如何分辨貓的死活,而在于深入去探討是誰在分辨貓的死活?在這裏舉一個相關的公案做爲參考:
《六祖壇經》〈自序品〉:「因二僧論風旛義。一曰:『風動』,一曰:『旛動』,議論不已。慧能進曰:『不是風動,不是旛動,仁者心動。』」這裏我們可以將這個公案改爲「不是貓死,不是貓活,仁者心動」。
四、真空的本質:「一無所有」等于「無奇不有」
在第二節中我們談到電子運動的情形,但大家有沒有注意到我們似乎忽略了某些重要的東西,那就是電子運動的背景──真空。好比我們坐在課堂上看黑板上的字,往往我們只注意黑板上的字,而忽略了黑板的存在。在這個例子中,電子就好像黑板上的字,而真空就像整塊黑板。真空不是一無所有嗎?有什麼值得注意的呢?但回想在第二節中我們得到的結論:「沒有軌迹」就等于「任意的軌迹」,因此「一無所有」是不是意味著「什麼都有」呢?相信大家在知道答案之後,一定會大吃一驚!現在讓我們一步一步的來揭開謎底吧。
我們都知道電子運動時會感應一些電磁場(按科學的術語稱爲「光子」),所以當電子運動時可能在A點放出一個光子,然後在B點將此一光子吸收回來,如圖五(a)所示(注意:我們在圖五(a)上畫出電子的軌迹乃是權宜之計,要記得「軌迹」即「非軌迹」,不要上當噢!),由于我們無法在電子運動的過程中,隨時盯著電子看它是否會放出光子,因此圖五(a)的過程是容許的。既然電子可以放出一個光子,那麼也可以放出二個、叁個……乃至無限多個光子!圖五(b)代表著這些過程。
圖五:(a)電子的運動過程中在A點放出一個光子,隨後在B點將光子收回。
(b)電子在運動中其它各種可能發生的過程。其中直線代表電子的軌迹,波紋~~~~~代表光子的軌迹。
圖六:光子在運動中各種可能發生的過程
再來談到光子,光子在運動的過程中可以突然分解成電子和反電子對,隨後電子和反電子對再複合成光子,圖六代表光子在運動中可能發生的各種過程,所以描述真正電子或光子的行爲,就是把圖五和圖六這些無限多的圖形全部加起來所得的結果。何以會有圖五和…
《量子力學與心靈的探討(陳俊霖)》全文未完,請進入下頁繼續閱讀…