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1628659222的博客

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量子意识?现代科学与佛法的汇合处(2))   

2015-12-16 00:57:48|  分类: 探索荟萃 |  标签: |举报 |字号 订阅

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3. 多体的迭加态:量子纠缠

现在再来讲量子力学第三个诡异之点,这个和前面讲的状态有关,是它们的直接结论,叫做量子纠缠。量子纠缠与“薛定谔的猫”是类似的,只不过“薛定谔的猫”讲的是同一个东西处于不同的状态的迭加,量子纠缠讲的是如果有两个以上的东西它们都处于不同的状态的迭加,它们彼此之间有什么关联。这就是量子纠缠。



量子纠缠最典型的例子是:如果有一个原子在空中爆炸,它变成了两个碎片向两个方向飞去。这两个碎片的状态一定有明确的关系,比如角动量守恒就告诉我们,这两个碎片的状态,如果一个角动量是正的,另一个角动量一定是负的,这样它们的和才是零。在没有被人检测的时候,两个碎片都是处于不确定的状态,比如它们的角动量既可能是正,也有可能是负。而一旦被人检测,受测的碎片马上选择一个确定的角动量,或者正的,或者负的;另一个未检测的碎片,也马上选择与之相反的状态,或者正的,或者负的。这就是刚才讲的两个的状态从不确定到确定。

关于这种关联,可以打个比方,我们从北京买了一双手套,把手套中的一只寄到香港,另一只寄到华盛顿,那么寄到香港的是左手戴的还是右手戴的?谁都不知道,如果香港的人收到了打开一看,是左手的,那华盛顿的人不用看就知道收到的是右手的,因为手套是左右配对的,这是个规则。一旦寄出去了,寄的过程中不确定,但是一个人只要观测了他收到的手套是左手的还是右手的,另一个人不用观测就知道了。这就是纠缠的一个例子。大家可以说,手套在寄的过程中,只不过大家不知道而已,是左手右手早就确定了的。这就和“女儿在客厅里还是不在客厅里”一样,大家觉得在不在客厅里是早就确定了的,只不过你没有去观察。手套也是一样,大家会认为,你看没看它没关系,它早就确定了。但量子力学大量实验证明,如果把同一个量子体系分开成几个部分,在未检测之前,你永远不知道这些部分的准确状态;如果你检测出其中之一的状态,在这瞬间其他部分立即调整自己的状态与之相应。这样的量子体系的状态叫做“纠缠态”。就好比这个手套在寄出以后,在还没被观测之前,它是不是确定呢?肯定不确定。只有在你确定了其中某一个的状态,另一个的状态立刻就变化了,也变得确定起来了。这种关联就叫作量子纠缠。

大家也许很难理解这个纠缠,说实话,这个已经超出了我们人类的理解能力的范围之外,你只能去试图想他、接受他,跟我们日常生活中的客观经验已经不符了。我再举个例子。人跟人之间的关系也是有这种纠缠关系,比如我跟我儿子之间的关系。我们一个父一个子,如果有一天媳妇生了一个孩子,虽然我完全不知道,但是我也马上晋级为爷爷了。晋级跟我知不知道没有关系,儿子晋级了,做爸爸了,我作为爷爷的状态也就马上明确了,这个也是一种纠缠。这个例子还说明纠缠的一个重要特点:纠缠一方得到的任何信息,另一方也会马上感到,不需要信息传递。这一点很重要,后面要用到。

这种纠缠的例子大家还容易理解,但是对于物质世界的纠缠大家不太容易理解,原因就在于大家的观念都认为一个事物永远都有个确定的状态,但是量子力学发现微观世界的事物,在还没被观察之前没有明确的状态。大家记住量子纠缠就是对于多个微观物体,在被观察之后,它们的状态会从不确定到确定,作一个有关联的突变。量子纠缠现在已经变成一个工具了,这个工具可以用来传输东西、传输信息。

我先来说,非量子力学的经典物理学的信息传输。比如一位女士有一本书,或者任何信息,她想传输到一位男士手上去,这个男士在纽约,两个人根本看不见。经典物理学的传输方式是女士拿扫描仪来扫描这本书,扫描之后通过网络系统,把信号传到男士那去,男士再把它打印出来,这就是经典信号传输了。但经典信号传输有个大缺点,就是不完全。因为一本书在扫描时候只能得到它的部分信息,这本书的颜色、纸张的厚度、纸张的原子分子结构那就传不过去,传的只是照相的图像,这就是经典物理学的信号传输。



量子信号传输就完全不同了。量子信号的传输利用量子纠缠态。如果这位女士与男士离得很远,一个在火星上,一个在地球上,他们可以用量子纠缠来传输信息。如果女士在A点,她有光子A;男士在B点,他有光子B。光子A和B处于纠缠态,对A光子施加的任何作用或给她的任何信息,B光子都马上得到。如果把这本书的全部信息作用于A光子,那么B光子也马上得到。这就是量子隐形传输中,最后的B点得到的是和原来完全一样的信息。经典物理传输后所复制出来的,只是纸上图像的信息,没有复制任何“实体”本身。而量子隐形传输却是从“实体”得到完整的信息,从而复制出了“实体”本身,尽管只是一个小小的量子态!

这个工作现在在全世界做得最领先的是欧洲国家,然后就是中国。中科大有个年轻教授叫潘建伟,他做这个在全世界很有名,做得很好。这个量子隐性传输能够实现,就使得人类有这种可能:可以把在地球上某个东西的全部信息传到火星上去,而且瞬间就传播了。现在传播的是某个东西的全部信息,总有一天能实现把一个人的全部信息传递到火星上去,然后在那个地方用原子组装出来,不就变成传输了一个人了吗?这个超远距离隐性传输,就类似于中国古典小说中的幻想。

我讲这个,主要想让大家理解并记住,如果两个地方的物质处于纠缠态,从纠缠的一方的所有信息可以瞬间传递到纠缠的另一方去,这种传输没有时间空间的限制,是瞬间传播的。这是量子力学第三个诡异的地方。

三、意识是量子物理现象

意识很可能是一种量子力学现象。为什么这么说呢?比如你面前出现了一朵花,这时有两种可能的状态:

一个没有任何分别心的人,“对境无心”,看花不是花,此时他的意识处于自由的状态,他没看到花是不是红的,好不好看,他看它并不是花,他根本就不动念头。这种状态是南老师在《人生的起点和终站》中讲的“昭昭灵灵,一灵不昧,清清楚楚,没有妄想没有杂念”,就是一念不生,你无论看到什么东西,你都不生念头,这是一种境界。这种境界在唐代张拙的诗中写道“一念不生全体现,六根才动被云遮”。一念不生的境界就是看到一个物体,不生任何念头,对境无心。所以看花不是花,这时候意识处于很自由的状态。这个自由状态与刚才所说量子力学的诡异现象怎么可以比较起来呢?就是电子这些东西,在你没有测量的时候,它处处都存在,也处处不存在,一旦你测量,电子就有个固定状态出来了。



意识也是这样,如果你看到这朵花,一下子动念头了,动念头实质上就是作了测量。你用鼻子作了测量发现是香的,你眼睛进行测量发现是红色的而且美丽,你动意念去测量它,发现它很令人愉快。于是这些测量的结果,也就是念头的结果,一下子使你产生了进一步的念头:这是一朵玫瑰花,就认出它来了。人意识的发动的过程实际上是通过动念进行测量,然后产生念头。这时候念头产生出来了,实质是通过测量得出的几个我们制造出来的概念。这时意识不再自由,它突然坍塌到一个概念“玫瑰花”上。因此是念头产生了“客观”,念头就是测量,客观世界是一系列复杂念头造成的。

所以我们说人的念头和量子力学的测量很类似,意识在不测量的时候是空空灵灵的、清清楚楚的、没有产生任何妄想杂念、是对境无心的,看花不是花。但是一旦你产生念头了,对它进行测量了,于是花就固定为一种形态而跳出来了,你就认出它是花了。这就是人的意识。这就是意识和量子力学测量的类似之处。

说得更深一步,《楞严经》讲“性觉必明,妄为明觉”,是什么意思呢?这个解释是我根据南老师所讲的笔记归纳的:宇宙本体如来藏本是清净本然,元自灵明,因为明极了,而忽生妄念,想看看自己是什么样,就动了念头了,就发生照明感觉的作用。这个后天妄动的感觉照明,就形成有所为的动用。这个有所为的妄动生变动,就形成了物质世界。这就是说,整个物质世界的产生,实际上在意识形成之初,宇宙本体本来是清净本然的,一旦动了念头想去看它了,这念头就是一种测量,一下子就使这个“清净本然”变成一种确定的状态,这样就生成为物质世界了。《楞严经》最早、最清楚地把意识和测量的关系说出来了。

下面我们再来比较一下,佛学和量子力学对物质和意识测量之间关系的阐述。

量子物理严格的实验已经证明了:基本粒子在没有观测的时候是没有确定的状态的。佛学中的意识是:意识的本体是“一念不生”的境界,处于这种境界的人,面对所有事物都对境无心,这时意识处于不确定状态,不住相。如来的法身其实不在任何具体的空间,不住相,又存在于任何地方;不在某处又存在于任何一处。人的意念也是不住相,没有任何具体的色相。

在量子物理中,这种没有确定的状态,一被观测,也就是人的意识一参与,基本粒子的波函数就开始坍缩了,电子就会出现在个确定的位置,就出现某种客观实在,所以客观实在产生于意识参与的测量。在量子力学中,物质是由测量而产生的,而起心动念的实质我们也可以把它叫做一种测量。起心动念的时候意识本身就不再自由了,它突然就坍缩到个具体的概念之上了。这就是科学与佛学的比较。作这个比较的主要目的是想让大家理解,为什么现在我们要开始把意识现象当作是一种量子力学现象来看待了。把意识当作量子力学现象看待,这个时候的意识就是量子意识,量子意识是现在科学发展的一个新的前沿,已经有很多人在研究它。

四、量子意识

这一部分介绍现在世界上的科学家研究量子意识达到什么水平了。这些材料取自于《科技日报》上一篇大文章,标题是《物理学和数学能完整描述真实吗——世界著名物理学家论辩量子意识》(http://scitech.people.com.cn/GB/14524558.html),其中介绍世界上对量子意识的研究。

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