三、全同粒子
假设现在眼前有两个形状完全一样的弹珠,纵然这两个弹珠在外观上完全一样,可是我们仍然可以分辨哪一颗弹珠在左边,哪一颗弹珠在右边。如果把两颗弹珠换成两个电子会如何呢?此时我可以拿出其中一个电子,但却分不清到底拿到的是两个电子之中的哪一个。原因是,在这种情形之下,由于我们看不到电子,所以左右的概念在此已不适用。换言之,在这种状况之下,左边和右边是无法分别的,所以称为“全同粒子”。(注一)以上这个例子又说明了观察者地位的重要性。
接着我们举一个很有名的诡论再加以探讨。这是由理论物理学家薛丁格(Erwin Schrodinger)提出的“量子猫诡论”。如图四所示,把一只猫放入一个黑箱子里面,在箱子里放有盛着毒气的瓶子和放射性物质,当有放射性衰变发生时,便会触动开关将毒气瓶打破而立刻将猫毒死。由于放射性衰变本身是一种量子过程,所以只能用机率的概念来描述。譬如说某一种放射性物质的半衰期是一分钟,意思是说如果我们将这种放射性物质的一个原子放入黑箱之中,那么过了一分钟后,猫被毒死的机率是50%。现在我们将一切装置安装妥当,把猫放入黑箱中,并盖好盖子。
图四:薛丁格的“量子猫”和其实验装置。
现在问题来了!由于我们从外面根本看不到箱内的猫是死是活,要知道猫是死还是活,只有打开箱子才能知道。那盖上盖子后,猫究竟是死是活?照平常的经验,“死”和“活”是两个互相对立的现象,绝对不可能出现“半死半活”的情况。所以盖上盖子,过了一分钟后,我们实在不能说:“此刻猫的状况是‘50%活和50%死’。”既然这种说法不能成立,那么实际的情况应该是如何呢?现在我们试着来解答这个问题。
首先要问一个问题:“为什么我们能够分辨猫的死活?”原因是我们的意识在作用,所以打开盖子时,我们很容易辨别猫的死活;当把盖子盖上时,我们意识的作用被截断了,所以这时无法判别死活。因此问题的症结不在于如何分辨猫的死活,而在于深入去探讨是谁在分辨猫的死活?
在这里举一个相关的公案作为参考:《六祖坛经》〈自序品〉:“因二僧论风幡义。一曰:‘风动’,一曰:‘幡动’,议论不已。慧能进曰:‘不是风动,不是幡动,仁者心动。’”这里我们可以将这个公案改为“不是猫死,不是猫活,仁者心动”。
四、真空的本质:“一无所有”等于“无奇不有”
在第二节中我们谈到电子运动的情形,但大家有没有注意到我们似乎忽略了某些重要的东西,那就是电子运动的背景──真空。好比我们坐在课堂上看黑板上的字,往往我们只注意黑板上的字,而忽略了黑板的存在。在这个例子中,电子就好像黑板上的字,而真空就像整块黑板。真空不是一无所有吗?有什么值得注意的呢?但回想在第二节中我们得到的结论:“没有轨迹”就等于“任意的轨迹”,因此“一无所有”是不是意味着“什么都有”呢?相信大家在知道答案之后,一定会大吃一惊!现在让我们一步一步地来揭开谜底吧。
我们都知道电子运动时会感应一些电磁场(按科学的术语称为“光子”),当电子运动时,可能在A点放出一个光子,然后在B点将此一光子吸收回来,如图五(a)所示。(注意:我们在图五(a)上画出电子的轨迹乃是权宜之计,要记得“轨迹”即“非轨迹”,不要上当噢!)由于我们无法在电子运动的过程中,随时盯着电子看它是否会放出光子,因此图五(a)的过程是容许的。既然电子可以放出一个光子,那么也可以放出二个、三个……乃至无限多个光子!图五(b)代表着这些过程。
图五:(a)电子的运动过程中在A点放出一个光子,随后在B点将光子收回。(b)电子在运动中其他各种可能发生的过程。(其中直线代表电子的轨迹,波纹~~~~~代表光子的轨迹。)
图六:光子在运动中各种可能发生的过程
再来谈光子,光子在运动的过程中可以突然分解成电子和反电子对,随后电子和反电子对再复合成光子,图六代表光子在运动中可能发生的各种过程,所以描述真正电子或光子的行为,就是把图五和图六这些无限多的图形全部加起来所得的结果。何以会有图五和图六这些复杂且变化多端的过程,完全是由电子或光子与真空发生交互作用而引起的,甚至于电子或光子可以从真空中突然产生,如图七(a)所示。在某一时刻于A点会突然产生电子和反电子对以及一个光子,随后电子、反电子对和光子又在B点互相湮灭,甚至于如图七(b)这么复杂的结构都可能忽然出现,但一下子又复归于无。在图七(a)和(b)的电子、反电子对和光子都是凭空出现的,真真正正的“无中生有”,因此这个例子可以让大家深深体会到“无”的威力吧!
图七:(a)最简单的“无中生有”的过程
(b)更复杂的“无中生有”的过程
也许大家会认为以上所讲的都只是凭空臆测,根本毫无根据,现在举一个真正由实验所证实的例子,来验证以上所言不假。我们都知道电子就像是一个小磁铁,具有磁力,我们称为“电子的磁矩”。就某一个单位而言,如果不考虑真空所引起的效应,其大小为1,可是实验值都超过1。如果我们考虑图五和图六由真空引起的效应,以下我们列出目前最好的理论值与实验值做比较:
理论值= 1.00115965246±0.00000000020
实验值= 1.00115965221±0.00000000003
理论与实验两者符合的精确度竟然达到小数点以下第九位,相当于只有十亿分之一的误差,所以以上所讲的不是空谈,而是经过很严格的实验所验证过的。
接着我们来探讨“真空”为什么有这么奇怪的性质。原因乃在于“真空”之所以称为“真空”,就是因为它具备了“不可测量”的性质,也正因为“真空”不可测量,也就是思议所不能及,所以任何事情都可能发生。(注:特别值得注意的是,一般人所说的“没有”或“无”是能够被意识所认定的;但这里所谓的“真空”是思议所不能及,意识在此无法运作。两者之间微妙的差异,值得大家细心地体会。)
在这里我们发现物理学的“真空”同时具备“妙有”的特性,与佛经的说法相当接近。如《华严经》〈普贤行愿品〉:“于一毛端极微中,出现三世庄严剎。”《楞严经》:“我以妙明,不灭不生,合如来藏。而如来藏,惟妙觉明,圆照法界。是故于中,一为无量,无量为一。小中现大,大中现小。不动道场,遍十方界。身含十方,无量虚空。于一毛端,现宝王剎。坐微尘里,转大法轮。”
因此如果把量子力学的观念推广到“真空”的情况时,我们将会发现一切物质竟然可以从“无”中产生,虚无的“真空”居然不是一片死寂,而是活力无穷、变幻莫测,实在是令人叹为观止,而这一切竟然与我们的心灵有密切的关联!
五、结语:
本文由量子力学的观点出发,探讨外在事物与心灵间的相互关联。当我们由感官可以觉察的日常生活的世界中,逐渐走入微观的量子世界时,我们发现原先能够觉察外在事物的能力突然失去作用,这个情形类似禅宗所讲的“言语道断,心行处灭”。换个方式来讲,也就是说,在日常生活中,我们的感官都有和它相应的对象,以便让我们能够认知,如眼能见色,耳能听声,鼻能嗅香……当外在的这些事物不能被我们的感官所觉察时,我们的意识因失去对象而无法运作,但同时却开展出更广大的另一片天地,就像“没有轨迹”等于“任意的轨迹”、“一无所有”等于“无奇不有”等诸如此类的事情会发生一样。
最后,必须要提醒大家的是:以上所讲的只是一种方便的说法而已,就好像是指着月亮的手指,这些说法并不能让我们看见真正的月亮。前面所讲的如“电子没有轨迹”和“真空”等等还不是很彻底的“无”,我们仍然具有“电子”和“时间——空间”的概念,就佛法的立场而言,仍然是不了义的,要想真正体会到佛法要讲的“空”,就只有努力修行才可能达到。因此本文只能算是初级介绍性的文章,希望提供不懂科学的人对于“科学”与“心灵”之间的关系有一个初步的认识,同时也提醒从事科学的研究工作者,不要忽略“心灵”的重要性。
注一:“全同粒子”的概念,可以由能量的测量中发现多出了“交换能量”的实验结果获得证实。
作者:陈俊霖交通大学光电工程博士
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