二,电子双缝实验在唯物观下的困境。(1)唯物观关键词(2)电子双缝实验(3)…

2023-08-17 23:01:2314:13 23
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二、电子双缝实验在唯物观下的困境
(一)唯物观关键词(客观、实在、定域、我)
今天多数人是以唯物观作为世界观。什么是唯物观呢?现将唯物观的特点简单总
结如下:
世界和人生的真相... ... 33

34 古道研习讲记
1. 客观性
世界是不以人的意志为转移的。简单说,比如月亮,不论你是否观察,月亮客观
存在,与意识无关,意识是从属于物质的第二性的存在,并且是偶然性的存在,但也
承认意识可以对物质产生作用。
2. 实在性
世界是实实在在的物质性存在,由多种不可分割的基本粒子构成。
3. 定域性
也就是时空局限性,存在时间、空间,虽然时空(域)和物质是紧密关联的, 但把光速作为绝对的限制性条件,认为物质存在于时空中,但不可超越时空的局域 限制。
4. 自我性
承认自我是一种精神或者意识现象,但是由物质的存在和运动产生的一种现象,
精神是从属于物质的,物质一旦分散,自我也就消失了。所谓生是偶然,死是必然,
承认意识续存期间可以对物质产生作用,但最终意识还是由物质决定的。
(二)电子双缝实验(电子的诡异属性)
电子双缝实验,被评为人类历史上十大重要科学实验之首,之所以给予如此高的 评价,是因为这个实验及其延伸出来的实验,极大地动摇了唯物观的三大基石——“客 观性”“实在性”“定域性”(“自我性”问题科学并不涉及,因为科学只研究科学 家认为的客观对象,绝不会涉及主观性问题,否则就与科学的出发点相悖了。但也有 一些科学家逐步开始不把主观意识排除在实验之外了)。
这个实验说来话长,从十九世纪的托马斯·杨所做的光的双缝干涉实验开始,揭 示了光具有波动性特点,从而动摇了牛顿时代的“光微粒说”。之后,到今天大约 一百多年来,人类对于“光”“电子”等“东西”到底是“什么东西”,是粒子还是 波,一直争论不休,尤其是这个实验还牵引出了有意识参与的不可回避性问题。

这场大战,到今天在科学界也没有统一的结论,只能给出一个很矛盾的“波粒二
象性”的说法。其实,科学家们所争论和困惑的焦点,就是唯物观的三大基石——客
观性、实在性、定域性。
下面,我们把这个实验的诡异点做个极简总结,具体实验过程之前给大家讲过,
这里不再赘述,请大家自行参阅相关科学文章。
1. 电子到底是粒子还是波
科学家根据以往的认识,认为只有波动存在干涉条纹,而粒子只能形成点状的非
干涉图形,双缝实验的诡异点在于:
(1)单缝时没有干涉条纹,只有双缝时有。
(2)双缝时,即便是一粒一粒地“发射电子”,最终也会出现干涉条纹,难道 电子能够同时通过双缝与自己发生干涉吗?
(3)双缝时,如果加入观测设备,试图观测“电子”从哪条缝隙通过时,无论 观测设备位置在哪里,只要开启观测,干涉条纹就会消失,只要停止观测,马上就形 成干涉条纹。这就牵涉出了意识参与的问题。
2. 意识是如何参与其中的
意识的参与,体现在“选择是否使用观测设备”上。注意,我们说的意识的参与, 重点不在观测设备如何使用,而在于是否选择使用观测设备。选择本身是一种我们不 得不承认的主观意识活动,这样的意识活动——选择是否使用观测设备,造成了是否 出现干涉条纹的现象,进而科学家依此现象推测“电子是粒子还是波”。也就等于说, 意识的选择决定了“电子到底是什么”,或者说“精神决定物质的状态”。
这里要把观测与观察区分开来,不能混淆。这里说的是观测,也就是哥本哈根 学派所说的“观测造成波函数塌缩”的来源,不要误解为眼睛的观察造成了波函数 塌缩。
小结,“电子”到底是粒子还是波,实验给出的结论是——都有可能,要由意识
所选择的观测方式决定。所以,科学家们只好说“电子具有波粒二象性”。
这让爱因斯坦非常的不开心,因为这个结论不仅动摇了唯物观的实在性,还动摇
了唯物观的客观性。因此,老人家以自己的相对论和电荷守恒、动量守恒等一些公认
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36 古道研习讲记
的定理作为基石,弄出个 EPR 佯谬问题,试图反驳“物质由意识决定”的说法,以
维护唯物观的客观性基石。
(三)延伸出的 EPR 佯谬(量子纠缠中的诡异问题)
过程太繁琐,此处不再赘述,做个极简总结如下:
1....根据以前的角动量守恒和能量守恒等定理,爱因斯坦设想制造出“一对物理量 完全相耦的量子对”,向两个相反方向飞,一直飞到远得无法瞬间通信的距离。
2....然后,突然“观测”“其中一个量子”,根据哥本哈根学派的说法,这时候这 个量子会塌缩成粒子态,也就是物理量确定的状态。
3....同时,相耦的“另一个量子”,根据角动量守恒、能量守恒等定理,必须同时 也塌缩,并且具备固定而且相耦的物理量,也就是说,那个没有被“观测”的“量子”, 在不知情的情况下,居然具有了幽灵般的超距作用行为,同时塌缩为完全相耦的“另 外一个粒子”。
4....可是,那个粒子怎么知道应该做出如此正确的决定呢?如果说两个粒子进行了 某种超时空“通信”,那他们的通信速度远远超过了光速,这就违背了相对论的“光 速不可超越”的最基本认同了。
也就是说,爱因斯坦通过守恒定理和相对论等大家公认的定理,用这个思想实验, 试图证明量子力学哥本哈根学派解释的不完备性,要不就违背守恒定理,要不就违背 相对论,在他的设想中,是应该不会出现这种量子纠缠现象的。
可是,后来科学家们居然做出了这个实验。实验结果是,确实存在这样的现象, 这就让爱因斯坦打脸了。但是,这个问题的原因到底是什么?让我们回到问题的起点, 也就是出现诡异的电子双缝实验现象到底是什么原因呢?
虽然实验证明,确实会发生量子纠缠现象,并且已经开始了种种的实际应用,比
如量子计算机等等,但是,如何解释这个现象,科学家们始终没有答案。
(四)延伸出的时间因果矛盾(延迟实验中的诡异问题)
后来,又有人设计出一个新的实验想法,是约翰惠勒提出来的,就是著名的延迟

实验:
双缝时,将观测设备置于屏幕旁边,随时可以开启;等到“电子”通过了双缝,
快要到达屏幕时再开始观测;这时,一旦开启观测,干涉条纹就会消失,不开启,屏 幕上就是干涉条纹。这就很诡异,好像后来的动作影响了电子以前走过的路——如果 “电子”只是走过了单缝,就没有干涉条纹,如果“电子”同时走过了双缝,就有干 涉条纹。可是,实验中明明“电子”已经过了缝隙墙到达屏幕跟前了,怎么能让它回 去重新走一遍呢?这就等于说,把因果中的时间规律破坏了(因果律并不等于时间律。 但现象界因果律一定要符合时间律,因果的时间性是不能前后颠倒的,只能是前面的 事决定后面的,而不能是后面的决定前面的),也就是科学家说的“后来的选择,决 定了电子过去的行为”了,这是更令科学家们百思不得其解的地方。其实,这就是对 于唯物三义中时空性或者定域性的否定。
(五)科学家给出的解答(多世界,隐秩序,弦)
为了维护唯物观这三大基石,科学家们绞尽脑汁,甚至不惜放弃三大基石中的“实 在性”“定域性”,拼命也要维护“客观性”,否则科学就塌了。于是,诞生了许多 新的理论构想。
1. 多世界理论。
艾佛雷特的想法,也称为平行宇宙理论,是说每一次“观测”,都会造成一次宇
宙的分裂。比如,我们这里观测到了薛定谔的猫死了,这次的观测造成了一次宇宙分
裂,在分裂出来的另外一个宇宙中,薛定谔的猫是活的。这就会造成无数的宇宙。这
个观点,是目前仅次于哥本哈根学派的解释,且是被大多数人接受的观点。
2. 隐秩序。
德布罗意和大卫博姆的想法,参考了东方智慧。主要是说,一切现象的背后, 还存在一种看不见的隐藏的东西,这些隐藏的信息是有秩序的,一切超距作用都是 这种隐藏秩序的体现,后来发展成全息论。这种理论也还是在维护“客观性”,只 是认为客观世界中还隐藏着更深层的不为人知的秩序。这样的隐秩序说法,无法被“科
世界和人生的真相... ... 37

38 古道研习讲记 学实验”所验证和证伪,因此就停在那里成为一种假说,至今很少有科学家愿意碰触。
3. 弦理论。
以史蒂芬霍金最为著名。为了保留世界的客观性,局部放弃了之前的实在性和定
域性概念,用数学方式设想了一种可以把时间、空间和基本粒子包含在一起的“特殊
的基本能量子”——能量弦,这个弦是一维或者二维的,不占有三维空间,但是又有
端点,又可以是环形,以振动频率展开出在三维中的不同物理特性。这个弦的组合,
可以产生时空和基本粒子以及所有四种基本力。另外,弦的作用中,具有高维度向低
维度投影的作用,也就是说,我们在三维空间中看似分开的一对量子,在高维度其实
是同一个东西,这和隐秩序有相似之处,只是他用高维度来解释隐秩序。这个理论目
前也无法验证,并且需要用到十维空间假设。
其他的理论或者假说还有一些,不再一一列举,它们的共同特点都是在尽一切努
力维护唯物观,但依然无法解释意识和物质的关联性问题,甚至似乎在刻意回避这个
问题。
(六)困境总结(物质和意识的关系)
以上可见,无论是哪种理论,即便能够统一四种基本力,都无法正面解释意识和
物质的关联性问题,这似乎也是令科学家们最为头疼的问题。
因为一旦引入意识,科学的大厦可能就会彻底动摇了。目前只有哥本哈根学派明
确提出——观测造成波函数塌缩。通俗地讲,就是意识与物质是紧密关联的,离开意
识去谈论物质或存在是完全不可能的。爱因斯坦曾经很不开心地反问,“难道我不看
月亮的时候,月亮就不存在吗?”按照哥本哈根学派的解释,确实是不存在的。佛学
则更进一步,即便你看到了月亮这个现象,月亮也不存在(不是一种存在)。

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