量子力学与心灵的探讨
陈俊霖
交通大学光电工程博士
量子力学的哲学观隐含着深邃的心灵世界，
而呈现出「一毫端极微中，出现三世庄严剎」的华严世界。
摘要：
在一般人根深蒂固的观念里，总以为外在的事物与观察者是互相独立，彼此毫无关系的，如日月星辰的运行与我们有没有观察它们无关，并不会因为我们的观察与否而停止运动。所以廿世纪初以前，西方的科学家都认为这个宇宙是一个客观而独立的系统，不会因为任何人的观察而有所改变。直到1925年量子力学问世之后，这个观念才逐渐的松动。原因是以前物理学所研究的对象都是我们的感官可以直接观察到的，如行星的运行轨道或棒球的飞行路线等。可是随着科技的进步，量子力学所要研究的对象已经超越我们的感官所能觉知的极限，如电子已经小到我们的肉眼无法看见，也就是说我们「看不见」我们想要看的「对象」，因此原先根植于我们心中的一些观念便面临了挑战。量子力学解释事物的这套说法，不仅使大部分的人感到困惑，甚至于连著名的物理学家爱因斯坦都感概地说：「我的脑中懂得量子力学，但心中却不懂」。
量子力学真的那么难懂吗？其实不然，量子力学之所以让许多人无法接受，乃在于人们过度执着以往的成见，总认为「被观察之事物」与「观察者」可以分开，甚至于不承认「心灵」的存在，因此无法从此一自我设限的桎梏中解脱，并产生了一连串的矛盾与困扰。有鉴于此，本文的目的是希望藉由科学上一些例子的探讨，使大家认识到「心灵」在科学上的主导地位。
一、前言：
我们日常生活中所发生的各种现象，在一般人的看法中都认为这些现象都是相当真实而且可以被我们所确定的。例如：我们可以确定棒球飞行的运动路线；小孩子可以确定他手上的那颗弹珠到底是从那一个装弹珠的筒子中拿出来的；所有的东西都是持续而确实地存在，不会一下子突然消失又突然出现……等等。然而如果我们将目前日常生活的这个世界缩小成一亿分之一或更小，也就是量子力学所要描述的量子世界，那么一些非常奇特的现象便可能会发生了：棒球可能一下子飞到左外野，一下子又飞到右外野，它的飞行路线根本无法确定，所以让外野手们疲于奔命；小孩子不仅不能确定他手上的弹珠到底从那一个筒子里拿出来，甚至于他也许会为眼前的玩具突然消失又突然出现而迷惑不已。这些现象乍听之下简直匪夷所思，且荒诞怪异，但也正因为自然界中存在着这些现象，才使得这个世界变得多彩缤纷，到处充满着盎然的生趣。为什么会发生这些奇特的量子现象呢？归究其原因，乃是在于这些现象的发生与观察者的意识相关连，也就是说如果要能完整的了解这些现象，我们就不可能将观察者排除在外。一件事物发生的过程中，观察者必须参与其中而不可能置身事外；而且当观察者本身的看法有所改变，所观察到的现象也会跟着起变化，这正与佛经上所讲的「万法唯心造」不谋而合。再者如果我们进一步探讨电子与它所处的时间与空间的关系时，就会发现物理学上所讲的「真空」其实并不是一无所有，反而是无奇不有、似幻似真，从这里可以帮助我们了解佛经上所言「真空妙有」的说法，以下就举一些物理学上实际的例子来说明。
二、电子运动轨迹的探讨：
在台湾相信大部分的人都看过棒球比赛，在比赛中投手常投出各种变化球来对付打击者，这些球路变化多端，如下坠球、上飘球、各式的曲球等，但不管投手的球路多么犀利，他们所投出的球都有很明确的运动路线，这是大家都可以很明显看到的(不管是直接用眼睛看，还是看慢动作重播)。如果现在把棒球缩成有如电子一般的大小，当这些电子由电子枪中「投出」时，会是什么样的情形呢？为了能较清楚的解释这种微观的量子现象，这里采用了美国理论物理学家费因曼(Richard Feynman)的说法，如图一所示：我们先在墙上开Ａ和Ｂ两个狭缝，在墙的前面放置一部投球机Ｓ，并开动它，使它持续地往墙上投球。最后在墙的后方我们放置了一个萤光幕，每当有球打到萤光幕时，就会在该处形成一个亮点，投出去的球有些撞到墙上而被弹回，有些却穿过两个洞口之一，直接打到萤光幕，而在该处形成亮点，经过一段时间之后，我们将在萤光幕上看到两团的亮点。如果将投球机换成单色光源的话，那么在萤光幕上会显示不同的图样，我们将会看到明暗相间的干涉条纹，如图二所示。
图一：棒球经由投球机Ｓ投出，穿过Ａ和Ｂ两个狭缝而在萤光幕上形成两团亮点。
图二：当Ｓ换成为光源时，在萤光幕上会形成明暗相间的干涉条纹。
比较图一与图二，我们可以知道图一两团的亮点代表粒子的性质，而图二明暗相间的条纹代表波的性质。在量子力学问世之前(约一九二五年以前)，波和粒子两种观念是彼此互不相容的，换言之不是粒子就是波，不是波就是粒子，不容许有含糊不清的地方。但是现在如果位于Ｓ处我们换成一具电子枪的话，奇怪的事情发生了，我们在萤幕上竟然得到了明暗相间的干涉条纹！假如我们认为电子是粒子的话，照理我们只能看到如图一两团亮点，不可能看到如图二明暗相间的干涉条纹；既然看见了明暗相间的干涉条纹，意味着电子不是粒子而是波。现在我们可以控制电子枪的发射速率，使得电子枪每次只能发射一个电子，然后在萤光幕上将看到一点一点的亮点，随着时间的流逝，萤光幕上亮点的数目也愈来愈多，最后也得到了图二明暗相间的干涉条纹。
从整个实验的过程看来，电子打在萤光幕形成一个个的亮点，这代表电子是粒子而不是波。可是如果是粒子的话，就不可能产生明暗相间的干涉条纹，这到底是怎么一回事呢？是不是当一个电子通过Ａ和Ｂ两个狭缝时，会自动一分为二，然后这两部分会像波一样互相干涉，等到通过双狭缝之后又复合为一，而在萤光幕上形成一个亮点，这实在是太不可思议了！你能想象一个棒球经投手投出会分成两个，最后又合成一个落入捕手的手套里？为了检验电子是否真的分裂，我们可以在Ａ和Ｂ分别装上两个侦测器，当电子通过Ａ狭缝时，Ａ处的侦测器便会作响；通过Ｂ狭缝时，Ｂ处的侦测器也会作响；如果一个电子真的分裂为二而同时穿过Ａ和Ｂ两狭缝的话，那么ＡＢ两处的侦测器就会同时作响。现在把侦测器装好后重复上述的实验，我们将会发现侦测器不是Ａ响，便是Ｂ响，但Ａ、Ｂ两处不会同时作响，因此我们可以断言电子不会分裂。但是此时也发生了一件怪事，原先萤光幕上明暗相间的干涉条纹却消失了，取而代之的是两团亮点，这下子电子又从波变成粒子了，实在是相当奇怪，电子怎么一下子是波，一下子又是粒子，这到底是怎么回事呢？
现在我们必须仔细地反省检讨，是否在上述的实验现象中我们忽略了些什么，才会陷入此一互相矛盾的结果中呢？原因乃在于我们忽略了观察者的重要性，一个事件的发生必须同时具备两个条件：即「被观察的事物」和「有观察能力的人」，两者缺一不可，否则无法成为一个发生的事件。让我们先检讨「粒子」这个概念，所谓的「粒子」就是具有很明确的形象，它会占据空间中某一个位置，而且当它移动时，会有一条清楚的运动轨迹。但这里所谈到的「很清楚的运动轨迹」这个概念必须先有一个前提，那就是这条清楚的运动轨迹必须被我们看到或用其它的仪器侦测到，如果不能被我们看到或侦测到的话，「粒子」这个概念将毫无意义，「波」的概念亦是如此。
现在回到电子这个主题上，由于电子实在太小了，所以我们无法用肉眼直接看到。因此我们如果问：「电子从电子枪发射后到达萤幕前的这段距离，到底是波还是粒子？」这个问题在这里是无意义的，因为波或粒子的概念只有在电子能够被「看见」的前提下才成立，既然在这段过…
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