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从相对论与量子力学到佛学 
作者:[新法家] 来源:[学佛网 http://www.xuefo.net] 2016-01-02

物理学为我们描绘的世界也许并不是真实的物质世界,而很可能只是一个巨大的幻象

一、物理学的困境             

   从婴儿呱呱坠地起,就开始好奇的张望、聆听这个新奇的世界,我们人类求知的欲望,原始的动力就起源于婴儿时期的好奇。现在,我们已经是成人了,思维也变得成熟理性,可是,对这个不再陌生的世界,我们又了解了多少呢?
  
  在21世纪的今天,科学的发展为我们提供了莫大的便利,交通、科技、资讯等空前发达,在火星上拍点照片,在太平洋底游弋一番,这些都已不在话下,我们似乎已成了这个世界的主人,还有什么不能征服呢?然而,对于这个世界的本质,即使是现在最前沿的理论物理学家,他的疑惑也不会比人类有史以来的任何一个时期的人更少。
  
  这个结论并不为过,在微观领域,我们对粒子的行踪摸不着头脑,甚至对粒子到底是什么都莫衷一是,小于普朗克空间是什么概念?为什么光是一份一份传播?在宏观领域,人的大脑是如何工作的,思维是怎么形成的,这些问题仍然是个迷。在宇观领域,宇宙的尺度大得令人咂舌,光从这头到那头要走几百亿年的时间,现在较为统一的说法是这样尺度的宇宙是起源于一个没有体积的质点的大爆炸,时间、空间都是从那个起点开始的,可是,我们不禁要问,质点之前呢?这时,杰出的物理学家霍金就会说,这个问题是不允许问的,因为在那个质点,所有的规律都失效了,所以我们什么也不知道。
  
  如果我们对科学的进展了解得越深入,我们乐观的情绪就会一点点消失。因为,很多问题无法解答,并不是因为我们的科技不够发达,手段不够先进造成的,而是在理论上,科学家们用自己编织的绳索缚住了手脚。比如在质点处,所有的理论失效,这就意味着探索的终结。在微观粒子方面,海森堡的不确定性原理告诉我们,想要准确的知道粒子行踪已经是不可能的了,这表明在表面有规律的世界里,其实本质上是根本无法捉摸的。如果这些还不算什么的话,最致命的是,我们探索未知世界的最强有力的武器——数学也出了问题,著名的数学家,逻辑学家哥德尔已经证明,一个具有公设的系统,必定是不完备的。也就是说,如果想找一个终极的真理,绝对不能依靠逻辑和数学,因为如果使用逻辑和数学,则必定会有一些结论是无法证明也无法证伪的。
  
  所有这些,对于还想企望科学家们解答关于世界本质问题的我们来说,简直就是莫大的打击,难道我们永远也不可能知道关于这个世界的终极秘密吗?科学错了吗?如果错了,是错在哪儿了呢?作为一条好汉,就算死也要死个明白吧?如果您也有同样的想法,我们不妨把思绪重新缕缕,看看能不能找到一些症结。

  
二、探索真理的三条道路
  
  现代科学的发展是建立在古希腊文明的基础之上。说来奇怪,在公元前2500年左右,世界三大文明几乎同时开始发端,在古希腊第一个哲学家泰勒斯在思考水是世界本原的时候,印度的王子乔达摩悉达多已在菩提树下顿悟成佛,并开始讲经说法。同时中国的老子也写下了影响中国千年的道德经,而孔子,在广收学生,传道授业,他可是中国第一位名副其实的老师!三种文明各有特色,只是,对我们目前生活影响最大的还是发源于古希腊的现代西方文明。但是,如果我们自认为是成熟理性的话,我们就必须首先澄清一种巨大的误区,即在终极真理没有揭晓以前,谁都没有办法说自己的道路是正确的。
  
  追求终极真理之路就像攀登珠峰,有人从南坡,有人从北坡,可是在没有登顶之前,谁也没有资格说谁的道路是错误的。而且,也不能排除殊途同归的可能。所以,科学虽然取得了巨大的成就,我们还不能就此认定科学就是通向真理的唯一道路。我们做出这样的判断,不仅是出于理性,而且也是出于一种假设,即,酝酿三大文明的先哲们,他们具有同等的智慧,只是考虑问题的角度各异,也就是说在选择探索真理的道路是各不相同的。
  
  这样的前提,并不是没有道理的。举个例子,对数字的理解可以代表思维能力的一种体现。在著名物理学家和天文学家迦莫夫的著作《从一到无穷大》中提到一个小故事,说是一些探险家证实,在一些原始部落中,不存在比三大的数。如果数字大于三,人们就数不过来了,只能用许多来代替。如果一个部落居民有四个儿子,他也只能告诉别人他有许多儿子。那么我们再来看看佛经中的智慧。2500年前的佛经记载,我们所在的这个世界叫做娑婆世界。这个娑婆世界是个什么概念呢?假如我们的太阳系是个小世界,那么一千个太阳系就叫做一个小千世界,一千个小千世界叫做一个中千世界,一千个中千世界叫做一个大千世界。而这样的大千世界有多少呢?佛经里说,这样的大千世界的数目,就像恒河中沙子的数目一样多,我们所在的娑婆世界就是其中的一粒沙。
  
  普通的人,这样的大数连想也不敢想。而西方文明,直到约三百年后才由阿基米德把最大的数字突破。因此,我们有理由相信,东方人的智慧不会比西方人差。
  
  西方人崇尚理性,思考问题喜欢从局部到整体,即把一个事物先划分为若干小的部分,把小部分研究清楚了再把部分组合起来就是整体了,这种思路被称为还原论。在这种思路影响下,古希腊的哲学家对世界的本质提出了不同的构想,泰勒斯认为水是世界的本原,因为他看到希腊半岛四周都是一望无际的大海。而德谟克利特认为,世界是由不可分割的原子组成,应该说,在2500年前能有这样的创见是很难得的。毕达哥拉斯派比较特别,他们认为数才是真理,所有的现象都可以归结为自然的数字。
  
  印度人关注自我,考虑问题往往以自我为中心,所以当释迦牟尼开始思考这个世界现象的本质时,他首先思考的是这类的问题:我是谁?我从哪里来?我的归宿是哪里?从这些问题出发,他最后找到了问题的答案,这就是佛家思想的起源。印度人的这个思维习惯一直延续到今天,印度人约会从不守时,印度城市是有名的脏乱差,这些都可以说是印度人太关注自我的一种负面表现。后期佛学思想传入中国,并在中国得到蓬勃发展,形成了中国特色的佛家文化,所以实际上,中国的佛、道、儒三种思想代表了与西方文化相对的东方文化。
  
  中国人喜欢从大处着手,全盘考虑问题。易经就是中国古人对人与自然整体规律的一种整体认识,易经的易字有三种理解:变易、不易、简易。若用一句话来概括,可以说成:如果能从变易不停的世界中找到不变的规律,这个世界其实就是很简单的。老子的道德经也阐释了人与自然的关系,认为人应当随顺自然的变化,与自然和谐相处。而孔子则更关心人与社会的关系,认为人要与人为善,社会应该有良好的秩序,这样才符合天道。
  
  从以上一些简单介绍中可以看出,在思考同样的问题时,考虑的角度不同,往往会得出看起来不一样的结果。西方文明的发展带给我们便利舒适的生活,这方面无疑是非常成功的。而东方文明在这方面好像没什么建树,东方文明的功绩看起来主要是精神的慰藉和人伦的秩序。当然,每个人的追求不同,对价值的认同感也就不一样,有人认同西方文明,也有人认同东方文明,毕竟人除了物质生活外,精神生活也是非常重要的方面。但是,东西方文明对同一个问题——世界的本质的解答真的是南辕北辙吗?我们深入分析后会发现事情并不象我们想象的那样,其实东西方文明都在用自己的方法探索着同一个真相,并且二者的认识正在逐步的靠近。

  
三、体会佛学的空
  
  我们先从佛学的一些基本思想出发,看看能不能找到一些与现代科学相契合的地方。
  
  中国人其实对佛学思想多少都有一些接触,《心经》中色即是空,空即是色这样的句子,大家多少都有耳闻,但要说佛经上到底讲了什么道理,恐怕就没多少人能说得很清楚。
  这并不奇怪,深奥难懂,这点和现在的理论物理学一样,这也许是佛学与现代科学的第一个共同点吧,但我们把二者放在一起来看,会发现要比单独看佛经或单独看量子理论更容易理解。
  
  佛学认为,我们所感觉到的世界,实际上是一种虚幻的假象,并不是一种真实的存在。金刚经云:一切有为法,如梦幻泡影,如露亦如电,应作如是观。又说无我相、无人相、无众生相、无寿者相。那么佛经中说的空、幻到底是什么意思呢?对于这种空和幻我们没有办法用语言来描述,但是每个人都可以实际体验到这种空幻的感觉的。真正的体验需要长期的修炼,但我们可以取巧,让大家暂时体验一下空幻的真正含义。
  
  为了能更好的理解什么是空,什么是幻,我们现在一起先来做个思想实验(做这个实验前,最好确保没有别人的干扰):
  
  假设在未来的某一年,科技已经足够先进,量子计算机已研制成功,对人脑的生理机制也有了重大突破。在这样的基础上,一家网络游戏公司开发出了一款网络游戏产品。该产品的原理是:通过与大脑接触的一个微型芯片,将人的所有感觉神经(视觉、听觉、味觉、触觉)信号与该公司服务器上运行的网络游戏平台进行无线连接,由于量子计算机的处理器、内存都异常强大,基于互动分形函数的软件设计得也非常精细,虚拟世界里的场景和现实的场景几乎没有什么区别,与虚拟世界里物品接触的感觉和现实世界里的感觉也是一样的。那么,现在请想象,您自己现在就在这样的游戏中!您现在所看到的、听到的、触摸到和感觉到的一切都是虚拟的......
  

  维持这样的想象五到十分钟,能否体会到一点空和幻的感觉呢?如果你能体会到哪怕一点点这种感觉,那么恭喜你!你那一瞥,已经窥到了一点佛学真谛的影子。这种感觉是你自己独有的,你无法用语言向别人描述,语言这种逻辑系统在此会失效,所以佛家有句话叫做如人饮水,冷暖自知
  
  当然,千万不要误解佛经上曾说过我们是在一个网络游戏中,这只是个比喻,但佛经上说的空、幻,和你在实验中体会到的空、幻是一样的。对于这个思想实验,也许有人会有似曾相识的感觉,没错,电影《黑客帝国》里有类似的情景,美国的一个当代哲学家希拉里普特南在其一本《理性,真理和历史》的著作中也引述了一个叫缸中之脑的一个思想实验,说的也是相似的情景。但是要说这种创意的来源,还是要追溯到2500年前的释迦牟尼。
  
  佛家认为,我们每个人,就像身处在一场三维的立体电影当中,所有的一切,包括我们的身体,都是虚幻的。我们看平面电影时,电影画面其实是由一帧一帧静止画面连续放映而成,电影中的人物景象只不过是光影的把戏,三维空间中的我们并不会把二维电影中的画面当作是真实存在的。同样的道理,如果我们处在一个三维的立体电影中,就像刚才的思想实验描述的那样,我们还有把握作出同样的判断吗?我相信没人敢有把握做这样的判断。霍金在2002年北京国际会议中心所作的题为膜的新奇世界的公众演讲中开玩笑说:也许我们真的只是一个被连接起来的巨型的计算机模拟系统,我们发出一个启动信号,摆动一只虚构的脚,踢在一块虚构的石头上,计算机发回一个表示疼痛的信号!我们未必不是一些被外星人在电脑游戏里摆弄的角色!”
  

  是的,我们没有办法判断自己是否处在一个虚拟的世界中,但是我们有办法用佛学的原理判断霍金的外星人控制说、网络游戏的思想实验、《黑客帝国》场景以及缸中之脑实验是不可能实现的,具体的证明将在后文提及。
  
  如果大家有了那么一点空幻的感觉,可以更好的帮我们理解佛家的理论,也许很多人会觉得这样的一种理论好像太不可思议,也太科幻了!但是,佛经实实在在就是这么说的。其实抛开佛经不说,现在物理学家的宇宙观对于我们普通人来说一样是离谱和科幻的,比如现在比较流行的多宇宙论。该理论认为,真实的宇宙是一种高维度的宇宙(超弦理论认为是十维),我们目前这个空间加时间的四维宇宙只不过是若干低维宇宙之一,我们看到的这个现实世界其实是整个高维宇宙波函数的一个投影,我们就像可怜的二维平面人无法想象三维空间的情况一样,我们也无法想象更高维的空间是怎样的。这里需要说明的是,我们无法想象,物理学家们也同样无法想象,因为所谓的高维空间只是数学推导的结果,并不是任何人可以在大脑中构想的。
  
  既然是同样的科幻,科学与佛学也就可以彼此握握手,不要再五十步笑百步,大家坐下来就具体的问题来具体探讨!

四、光速为什么恒定
  
  相对论和量子理论是现代科学的两大基石,所以我们首先从这两方面入手,看看佛学与科学有没有什么共同点。
  
  相对论的提出,既是爱因斯坦天才头脑的创见,也是科学发展的必然。即使没有这个爱因斯坦提出相对论,一定还会有下一个爱因斯坦会提出,只不过科学就会稍微延缓一下发展的脚步。大家知道,在十九世纪五十年代,麦克斯韦就建立了描述电磁现象的完美的麦克斯韦方程组,通过此方程组,麦克斯韦计算出了电磁波的速度,没想到这个速度就是光在真空中的传播速度,由此麦克斯韦认定光也是一种电磁波。在这里,光的速度是由公式直接推导得出,已是隐含了光速恒定的概念。后来,著名的迈克尔逊-莫雷实验证明了真空中根本没有以太这种光的传播介质。这个实验对当时的科学界具有相当的震动,因为那时还是牛顿经典时空一统天下的时候,光的速度那时已是众人皆知,不过按照牛顿经典理论,光的速度一定是相对于某个不动的物体,这个不动的物体被大家假象为是真空中一种静止不动的介质——以太,以太是光传播的介质,同时又相对于光速恒定,这样,牛顿的经典时空就非常完美了。然而迈克尔逊-莫雷实验的结果让科学家们如鲠在喉,因此被称为二十世纪飘在科学界的两朵乌云之一(另一朵是黑体辐射实验,引发了量子理论的诞生)。
  
  如何解释迈克尔逊-莫雷实验的结果成了当时的一件大事,此时年轻的爱因斯坦大胆假设,认为光的速度并不需要参照物,而是一个常数,并在此基础假设上建立了辉煌的相对论。我们现在知道,对于相对论的预言都很成功,相对论的应用也很普及了,比如在GPS定位时,就要考虑相对论效应,不然就会出现较大的误差。
  
  然而,光速为什么相对于每一个观测者都是一个恒定的数值呢?并且与观测者的运动状态无关?如果光也是一种物质,那么这与我们的常识是相悖的。比如从火车上向火车运动方向上扔一个小球,在站台的观测者看来,小球的运动速度就是其本身速度与火车速度相加之和。然而相对论告诉我们,如果从火车上不是抛出小球,而是发射一个光子,那么无论对于火车上的观测者还是站台上的观测者,光子的速度都是恒定的。对于这一现象,爱因斯坦从没做过什么说明,其他的科学家或者折服于爱因斯坦理论的强大,或者曾经探讨但无果而终,总之光速恒定的假设从不再探究。
  
  或许有人会说,光速恒定不是从麦克斯韦方程得到的结果吗?难道还需要说明吗?如果这样认为的话,并没有看到问题的实质。麦克斯韦方程是为了描述电磁现象而得到的,所以对光速恒定的结果也只是对现象的一种数学化描述,并不是说明现象的原因。麦克斯韦方程无法说明白是电磁现象导致了光速恒定的结果还是光速恒定导致了电磁现象的产生,更或者二者根本就不是因果关系,只不过是同一种现象的不同表现。况且用数学来解释物理现象的本质,有点倒果为因的感觉。数学的本质是什么,目前并没有统一的认识,直觉主义者、形式主义者和逻辑主义者各有各的解释,数学自身的出生的问题都没有解决,更不可能去说明物理现象的本质。
  
  一个理论不管多么正确,如果是建立在一个无法说明白的假设之上,总是让人觉得不太完美,至少,这不是一个完备的理论。既然科学止步于这个假设,我们不妨看看佛家对此有没有更好的说明。
  
  前面我们说过,在佛家看来,世界并不是真实的存在,所以也就不存在独立于观察者之外的一个所谓的客观世界,每个人看到的世界就是自己的世界,虽然大家眼中的世界也许并没有什么差别,但从本质上来说,每个人只有一个参考系,那就是自我。那为什么大家看到的世界都是一样的呢?这是因为,我们每个人,本质上都是一样的,或者说,我们每个人都是佛,我们本来都是有无穷潜力的,但由于自身的无明,产生了分别心,分别心形成幻象,我们又执着于这个幻象,所以认假为真,丢失了自己的本来面目。执着的程度不同,就会被不同的规律束缚,现在束缚我们人类的这个规律,就是目前科学家追求的大统一理论,或者叫宇宙波函数。然而,从根本上说,并不是规律束缚我们,而是我们自己束缚了自己,只要我们不再执着于幻象,我们都可以摆脱规律的束缚。
  
  可以通过前面的思想实验来理解这种情形,比如我们现在都是在游戏中,游戏公司服务器中的游戏程序就是我们认为的宇宙波函数,宇宙波函数投影在我们自己的意识中,于是形成了五彩斑斓的四维时空的现实世界。只要我们在游戏中,我们就要被宇宙波函数束缚,但只要我们从游戏中出来,游戏公司的宇宙波函数自然就奈何不了我们了。
  
  从上面的分析可以看出,所谓的四维世界,只有一个参照系,那就是观察者自己。脱离观察者的世界是根本不存在的。就像我们照镜子,镜中的像一定是和镜子相伴相生,镜子拿开,镜中像也就消失。
  
  大家都是由于分别心而产生了幻象,那为什么我们自己一点都没有察觉呢?佛说,那是因为分别心太过细微,而我们的意识太过粗放。我们的意识是由连续不断的念头组成,按照佛经的记载,一弹指含二十瞬,一瞬含二十念,一念含九十刹那,一刹那含九百生灭。实际上这还是方便说,真实情况是每一刹那间就有亿万次的生灭。为了帮助理解,我们可以把分别心划分为三个层次:最粗的级别为分别觉,其次为分别念,最细微的称为分别识,也就是佛法中的生灭。我们把这三个层次分别对应于时钟的时针、分针和秒针。假如我们的分别心处在时针的层次,我们只能感觉到时针的运动,如果分别心处在分针的层次,那我们可以感觉到时针和分针的运动但感觉不到秒针的运动。如果分别心处在秒针的层次,那么时针、分针和秒针的运动我们都能感觉到。相应的,佛法说,我们普通人都处在分别觉的层次上,也就是时针的层次,更细微的分别念和分别识我们感觉不到。那么普通人要怎样才能感知到最细微的生灭呢?佛经里说,要修炼到八地菩萨以上才可以(关于知觉系统的现代心理学研究将在后文谈到)。
  
  分别识以极快的速度生灭。我们再来看光量子,光是一份一份发出的,两份光子之间有一个间隔,这难道不是一种生灭吗?一份光子是生,间隔表示灭,没错!我们终于找到了佛学与科学的共同之处!所谓光传播的速度,其实就是我们每个人分别识生灭的速度!正是这样!由于我们每个人分别识生灭的速度都一样,所以光速相对我们每个观测者来说都是恒定不变的!相对论的前提在佛学理论中得到证明!
  
  同时,我们还知道了,普朗克时间,就是一个分别识从生到灭的最短时间,而普朗克空间,就是在这一个短暂的生灭中意识所产生的虚幻的最小空间单位。这同时也解释了,为什么小于普朗克时间和空间的概念对于科学家来说是个禁区,从佛学理论则很容易解释:虚拟的四维时空幻象本身就是建筑在一个个连续不断生灭的分别识之上,想要用虚拟时空中的要素去探索建筑该时空的基元之间的缝隙,这是本末倒置的行为,用一个不太恰当的比喻就是,想用一把钢尺去测量钢尺上两个铁原子间的距离,当然是不可能的。那么我们还有没有办法探测到小于普朗克空间的方法呢?当然有,但不能再用任何依托于四维虚拟时空的元素,后文将论及此问题。
  
  光速恒定的结论虽然在佛学思想中得到证明,但是从佛学的观点看,所谓光的速度其实是一种假象,并没有一种叫做光的物质,单个的光子也许仅代表一次分别念的生灭。所以,并没有光,没有光的速度,有的仅是因分别识产生的光的幻觉,光的速度自然也就无从说起。这个结论,大家如果一时还不理解,可以暂时搁置,我们在下面讨论量子理论时还要用到这个结论,也许那时将更好的理解这种概念。
  
  我不清楚爱因斯坦本人是否对佛学有过研究,但其本人对佛学有着相当高的评价,在1954年普林斯顿大学出版社出版的《AlbertEinstein:TheHumanSide》中,记录了这样一段爱因斯坦的话:
  
  未来的宗教将是一种宇宙宗教。它将是一种超越人格化神,远离一切教条和神学的宗教。这种宗教,包容自然和精神两个方面,作为一个有意义的统一体,必定是建立在由对事物的——无论是精神,还是自然的——实践与体验而产生的宗教观念之上的。佛教符合这种特征。
  

  爱因斯坦的这个评价也许仅是出于直觉,他应该想不到,后人会用佛学理论为他的相对论基础作一个证明,这也许是佛学对他这种评价的一种积极反馈吧。
  
   绝大多数人都有机会亲眼看到自己身边人们的出生、衰老、得病、和死亡,但是绝大多数人只限于暂时的沉思一会儿,因为受制于自己的知识、智慧、毅力与能力等诸多因素的束缚,很快又重新投入世间的生活和娱乐中。
     
  如同今天的人们沉醉于流行歌曲、麻将、扑克、舞蹈等之中一样,只是身心在这种专注操作地过程中,让自己暂时忘记了面对的严酷的事实。同时也反映了他们内心世界中对真实的,必将到来的老、病、死的恐惧、慌张和无奈!     
  永远是只有非常少的一部分人,去思索生存的意义和去尝试彻底解决生、老、病、死的解脱道路。
      
  人为什么会有想了解宇宙真相的欲望?霍金是这样说的,根据进化论,物种对周围的环境了解的越清楚生存力越强。但我们头脑稍微明白点的人,都知道进化论是很幼稚的。
  当年就只是一个学术猜想,很多问题达尔文都没解决,被他的粉丝给解决了。波普说:这是范式的世界,学术问题无所谓对错,权威决定一切意识形态。
  所以,霍金的说法只是戏说。    
    
  人为什么会有想了解宇宙真相的欲望?海德格尔说,人的本质就是了解真相,而真相不是存在者,而是存在,人渴望领会存在——人就是这样。但我认为,这是一个学术解构,并不能触及现象背后的深刻事实。    
    
    地球上有62亿人了,为什么还是时时感到孤独
    生活在爱人亲人朋友当中,为什么无法灭掉内心的孤独种子
    是不是我们来自一个地方,却失去了那个地方的记忆
    是不是我们将去往一个地方,却失去了路途的航标  
    
    
    
  关于真理,
  爱因斯坦在《物理学的进化》里,对物理学的概念做出了这么一种解释:
  物理学的概念是人类智力的自由创造,
  它不是(虽然表面上看起来很像)单独地由外在世界所决定的。
  我们企图理解实在,
  多少有些像一个人想知道一个合上了表壳的表的内部结构,
  他看到表面和正在走动的针,甚至还可以听到滴答声,
  但是他无法打开表壳。
  如果他是机智的,他可以画出一些能解答他所观察到的一切事物的机构图形,
  但是他却永远不能完全肯定他的图就是唯一。
  可以解释他所观察到的一切事物的图形。
  他永远不能把这副图跟实在的机构加以比较,
  而且他甚至不能想像这种比较的可能性有何意义。
  
  但是,随着知识的日益增长,
  在图景的描述也会越来越简单,并且它所能解释的感觉印象的范围也会越来越广。
  我们有理由相信,知识有一个理想的极限。
  而人类的智力正在逐步接近这个极限。
  也就是这样,我们可以把这个理想的极限叫做客观真理
     
  什么是真相?
  什么是客观世界??
    
  关于真相,
  Dirac给杨氏双缝的一个解释是:当我们一个一个发射电子,让其通过双缝,得到的还是干涉条纹,如果我们想看一下到底这个电子是通过哪个孔,当我们知道了的时候,得到的就是衍射图像了,不管我们如何让观察器件不影响系统。哪怕仅仅一个光子,得到的图像都是衍射条纹,而不是干涉条纹!
    
  Dirac说,我们对一个系统的测量,都将不可逆转的破坏这一系统,也就是说我们测量的结    果是我们测量之后的结果,而我们测量之前的情况我们还是一无所知。
  什么是真相?
  什么是客观世界??


五、粒子还是波?
  
  解决了相对论基础的问题,我们继续向量子理论出发。为了说明我们并不是牵强附会,有必要先引出以下三段量子物理学家的话:
  
  JR.奥本海默:在原子物理学的发现中所表现出来的……关于人类认识的一般概念,……就其本质而言并非我们根本不熟悉、前所未闻或者完全是新的。即使在我们自己的文化中它们也有一定的历史,而在佛教和印度教的思想中更居有中心的地位。我们所要作的发现只是古代智慧的一个例证、一种促进和精细化。
  
  N.玻尔:为了与原子理论的教程作一类比……(我必须转向)这样一些方法论的问题,如来佛与老子这样一些思想家早就遇到了这类问题,就是在存在这幕壮观的戏剧中,如何使我们既是观众又是演员的身分能够协调起来。
      
  W.海森堡:自从第一次世界大战以来,日本科学研究对于理论物理的巨大贡献可能是一种迹象,它表明在东方传统中的哲学思想与量子力学的哲学本质之间有着某种确定的联系。
  
  量子理论是科学发展以来最为成功的理论,给我们提供了新的关于自然界的表述方法和思考方法。量子论揭示了微观物质世界的基本规律,为原子物理学、固体物理学、核物理学和粒子物理学奠定了理论基础。它能很好地解释原子结构、原子光谱的规律性、化学元素的性质、光的吸收与辐射等。现代的许多科技成果都带着量子理论的烙印。没有量子理论,我们的生活水平将至少倒退五十年。
  
  这样一个成功的理论,却是目前物理学家们最感困惑的一个理论。最主要的问题集中在,一些基本的实验现象不能得到合理的解释,另外不清楚海森堡不确定性原理的机制是什么。
  
  不确定性原理是说:一个微观粒子的某些物理量(如位置和动量,或方位角与动量矩,还有时间和能量等),不可能同时具有确定的数值,其中一个量越确定,另一个量的不确定程度就越大。测量一对共轭量的误差的乘积必然大于常数h/2πh是普朗克常数),这个规律是海森堡在1927通过数学手段推出来的,之后被许多实验确认,是微观粒子运动的基本规律。然而这个规律诞生80多年来,物理学家们一直不知道规律背后的原因。也有一些解释,如霍金就认为,测不准的原因是当人去观察粒子时,光子对粒子造成了扰动,所以测不准。这个解释虽然很形象,但并不能使人信服,因为测不准原理并不是实验室中的发现,而是首先通过数学公式推导得出的,这就说明,只要量子理论的公设没有问题,那么从理论上说,粒子的位置和动量就是没办法同时精确测量,而这并不是测量手段的问题。
  
  我们再来看电子的双缝实验。
  
  如果我们把一束电子直接打在屏幕上,屏幕会显示一个亮点,表明电子是粒子性的。我们再让一束电子通过两段平行的狭缝,在屏幕上则会显示出明暗相间的干涉图案,表现出波动性。如果将双缝之一关闭,则屏幕会出现衍射图案,但干涉图案与衍射图案并不相同,双缝干涉图案并不是单缝衍射图案的叠加。最奇怪的是,在上述实验中,让电子一粒一粒的发射,实验结果还是一样的。那么电子到底是粒子还是波呢?
  
  如果说电子是粒子,通过单缝时,为什么会出现衍射图案?并且如果是粒子的话,必定不可分割,也无法解释一粒一粒发射的电子通过双缝后怎么会形成干涉图案——前一粒不可能与后一粒发生干涉,单个粒子也不可能同时穿过两条狭缝自己与自己发生干涉。在双缝实验中,我们快速遮去其中一个缝,单个的电子又该如何感知我们的这一行为并立即表现出完全不同的运动轨迹,本来应该落在干涉图案中的亮点变成了落在衍射图案中的亮点?
  
  如果说电子是波,可以解释电子同时通过两条狭缝后发生干涉,但通过狭缝后打在屏幕上的为什么仍然是一个小亮点,而不是较暗的干涉图案?如果我们想要一探究竟,在双缝旁边安装一个粒子监视器,此时我们会看到一个个的粒子,但是干涉图案也随之消失。电子好像知道人们的心思,我们想要偷看它的秘密,它立即会掩饰得很好,一点破绽也没有。
  
  目前主流的看法是,电子(其他亚原子粒子也一样)是处在一种所有可能状态的迭加态中,我们无法推测电子在某一时刻的具体位置(除非进行观测),但我们可以知道电子出现在某一位置的几率是多少,这个几率可通过薛定谔波函数计算得出。
  
  那么,粒子在通过狭缝前到底是一种什么状态呢?是粒子还是波?还是一种被几率波函数约束的量子迭加态?如果是后者,我们又要如何来理解呢?显然,微观亚原子粒子的行为不能用我们经典的理论来解释。我们只能笼统的说,粒子具有波粒二象性。如果我们只满足于对现象的了解,这个认知就足够了,教科书这么写,我们也就这么看。就像世界上几乎所有的应用物理学家都认为的那样,知不知道粒子的秘密和能不能运用量子理论是两回事。现在量子计算机的研究正如火如荼的开展,应用物理学家们不会干等着理论物理学家的解释再干活的。况且,粒子世界怎么回事,跟我们的生活关系好像不大。粒子再怎么奇怪,太阳还是有规律的东升西落,我们还是要有规律的上学上班,微观粒子世界和宏观世界是不相干的。
  
  但是,真的不相干吗?薛定谔的那只可怜的猫打碎了我们希望窝在有规律的宏观世界的美梦,把微观世界和宏观世界生生的扯到了一起。埃尔温薛定谔是量子力学的奠基人之一,在1935年就已经觉察到量子迭加的哲学问题怎样可以在宏观级上出现。他设计了这样一个思想实验:一只猫关在一钢盒内,盒中有一种残忍的装置(必须保证此装置不受猫的直接干扰):在盖革计数器中有一小块辐射物质,它非常小,或许在1小时内只有一个原子衰变。在相同的几率下或许没有一个原子衰变。如果发生衰变,计数管便放电并通过继电器释放一锤,击碎一个小的氢氰酸瓶。于是猫被毒死
  
  我们运用自己的逻辑推测,那只猫是非死即活的,两者必居其一。可是,按照量子力学规则,盒内整个系统处于两种态的迭加之中,一态中有活猫,另一态中有死猫。但是,一个又活又死的猫,是什么意思呢?猫的死活被摆在了台面上,我们不能再奉行鸵鸟政策了!
  
  对于量子领域的这种奇怪特性,量子理论的奠基人之一的玻尔给出了自己的理解。他的解释也被认为是量子理论的传统观点,被称为哥本哈根解释。玻尔认为:在对某个量子物体实行一次测量之前,就把一组完全的属性委归于它,那是没有意义的。也就是说,询问一个电子实际是什么的问题,是没有意义的。或者至少,当您提这个问题时,物理学家不可能给予回答。他宣称:物理学不告诉我们世界是什么,我们只能说观察到的世界是什么。对于薛定谔的那只被量子论决定生死的猫,玻尔的观点是,物理学不能告诉我们猫是生还是死(当然我们的逻辑可以判断),只有在我们观察后,波函数发生塌缩,我们才能知道确定的结果。
  
  玻尔的结论是惊世骇俗的,因为本来是客观的物理实验,结果却要由主观的意识来决定,这是大多数人所不愿接受的。我们一般会毫不犹豫的认为这个世界是实实在在存在着的,眼前的电脑、屋外的果树、鲜花,一切的一切,都是实实在在的呆在那儿,并不会因为我们注意到它们就不存在。换句话说,就算我们魂归西天,这个地球还是一样的转。是的,我们坚定的这样认为。不仅我们,大多数物理学家都是同样的看法,认为我们这个世界具有两种特性:实在性和定域性。其中定域性是指,一个物体或人,比如张三,要么在家里,要么在办公室,或者在其他某个地方从事秘密活动。我们可以确定,在某个具体的时间,张三只可能出现在一个地方,他不可能同时在家又在办公室(当然除了他是SOHO的在家办公一族)。也就是说,没有一种东西可以超过光的速度。然而玻尔告诉我们,在粒子世界,所谓的定域性是不存在的,而实在性,从物理学角度也是无法确定的。
  
  出于保卫经典世界的定域性和实在性角度出发,一些物理学家发展出了关于量子特性的多种解释。一种隐变量理论认为,我们不清楚粒子的行为是因为某种暂时还没有被我们发现的因素导致的,粒子其实和乒乓球一样是经典实在的。另一种多宇宙论则认为,我们每次观测,宇宙就发生一次分裂。比如我们看到粒子从左缝穿过,与此同时,另一个平行的宇宙被分裂出去,在那个宇宙,粒子其实是从右缝穿过的。这样,与我们平行的宇宙就有天文数字般那么多。我们不禁感叹,为了保卫实在世界的代价未免也太大了!况且这也不符合奥卡姆剃刀的经济性原则,奥卡姆剃刀原则告诉我们:不要把简单的事情复杂化。
  
  如果仅是理论的不完善,我们还可以勉强接受,然而以下将要谈到的两个已被证实的实验,将彻底粉碎任何保卫实在性和定域性的企图。


六、两个决定性实验
  
  在谈到前一个实验之前,我们必须先介绍一个被称之为科学中最深刻的发现的贝尔不等式,这个不等式的形式是:|Pxz-Pzy|≤1Pxy。我们可以不用理会这个不等式的具体含义,也不用管贝尔是怎么推导出来的,我们只要知道,贝尔为我们提供了一种可能,即直接用实验数据验证量子理论。贝尔不等式用数学语言告诉我们,如果我们的世界是经典实在的,那么不等式成立,反之,则不成立。
  
  贝尔不等式使物理学家们用具体实验来验证ERP佯谬成为可能。
  
  ERP佯谬是爱因斯坦和波多尔斯基以及罗森联合提出的一个思想实验。天才的爱因斯坦建立了相对论,可是在他内心深处仍然渴望经典实在的世界,这方面他是保守的。因此为了反驳量子理论,爱因斯坦提出了他的诘难:想象一个大粒子衰变成两个小粒子反向飞开。如果粒子A自旋为,粒子B便一定是,以保持总体守恒。按照量子理论,在观察之前,它们的状态是不确定的,只有一个波函数可以描绘它们。当彼此飞离数光年后,我们开始观察粒子A,它的波函数坍缩了,瞬间随机选择了比如说旋。此时粒子B也必须瞬间成为旋了。那么B是如何得知A的状态呢?难道有超光速信号来回于它们之间?这显然违背了相对论。
  
  1982年,法国奥赛理论与应用光学研究所的阿斯派克特小组第一次在精确意义上对EPR作出检验,这个实验被命名为阿斯派克特实验,实验结果毫无悬念的证明了量子理论的胜利,贝尔不等式不成立!之后若干物理学家多次重复检验,结果一致。阿斯派克特系列实验是20世纪物理史上影响最为深远的实验之一,甚至可以和1886年迈克尔逊莫雷实验相提并论。
  
  面对实验结果,人们面临选择,要么保留实在性,要么保留定域性。二者至少必须放弃一样。如果保留实在性,定域性就必须放弃,这就意味着存在一种物理信号可以超光速传播。而这与众多实验事实验证过的相对论相矛盾,显然不可取。那么保留定域性,放弃实在性呢?这种选择是痛苦的,大多数人并不表态,也许是默认?因为这似乎是唯一的选择。的确,这就是目前对量子状态的一种主流看法,量子处在多种可能性的迭加态。当我们进行观测行为的时候,几率波函数塌缩,一种状态被决定下来。至于这究竟是怎么发生的,没有太多人去探究。这个领域像个黑洞,我们只能猜测,真相是什么,谁也说不清。
  
  如果说阿斯派克特实验让人们还保留一些经典世界定域性的希望,那么下一个实验——延迟选择实验将彻底摧毁人们的这最后一点希望。
  
  延迟选择实验是美国理论物理学家惠勒在1979年提出的一个思想实验,这个实验的基本思路是,用涂着半镀银的反射镜来代替双缝。一个光子(电子也是一样)有一半可能通过反射镜,一半可能被反射,这是一个量子随机过程。把反射镜和光子入射途径摆成45度角(如下图所示),那么它一半可能直飞,另一半可能被反射成90度角。但是,我们可以通过另外的全反射镜,把这两条分开的岔路再交汇到一起。在终点观察光子飞来的方向,我们可以确定它究竟是沿着哪一条道路飞来的,如果检测器1在响,说明光子经由直飞的ADB线路传播过来,如果检测器2在响,说明光子经由反射的ACB线路传播过来。但是,我们也可以在终点B处再插入一块呈45度角的半镀银反射镜,这样,两束光线将重新组合,这会引起波的干涉效应,于是,进入12的光束强度分别与两束光在组合点处的相对位相有关。这些位相能通过调整光程长度而改变。特别地,可能这样安排位相,使得互相干涉导致进入1的光强为零,100%的光进入2
  
  按照保留定域性的量子理论观点,如果不插入第二块半镀银镜B,那么光子经由确定的线路ACB或者线路ADB传播,最终在检测器1或检测器2处得到光子的信号。如果插入第二块半镀银镜B,我们观测手段发生改变,光子立即以量子迭加态同时经两条线路穿过B并发生干涉。总之,如果我们不在终点处插入半反射镜,光子就沿着某一条道路而来,反之它就同时经过两条道路。现在,关键点是第二块半镀银镜B插入还是不插入,这个决定可以延迟作出,直到一个确定的光子已经快要到达终点时才决定。这样,我们可以在事情发生后再来决定它应该怎样发生!这是与定域性直接相违背的。
  
  在提出这个设想5年后,马里兰大学的卡洛尔.阿雷(CarrollAlley)和其同事做了延迟实验,验证了惠勒的这一设想。与此同时慕尼黑大学也作出了类似结果。
  
  延迟选择实验甚至在宇宙尺度上也具有可操作性。1979年月29日,瓦尔希(Walsh)等人用2.1米光学望远镜发现了一对相距5.7角秒的类星体0957±561AB。它们的亮度差不多。等级均为17等,光谱中有相同的发射谱系,谱线的宽度和强度相同。它们曾被认为是两个不同的类星体。二者分开的视角是6弧秒。现已证明:二者实际上是一个类星体由于引力透镜原理所成的两个像。而这个双像成为在地球上进行宇宙尺度的延迟选择实验的天然光源。惠勒提出了一个实验装置,将望远镜分别对准两个类星体像,利用光导纤维调整光程差,并将光子引入实验装置,就可以完成星际规模的延迟选择实验。也就是说,我们是否插入第二块半镀银镜B,将决定上亿光年前就已发出的光的路线,物理世界的定域性在此被推翻。
  
  有意思的是,引力透镜现象是爱因斯坦广义相对论所预言的一种现象,引力透镜现象的存在是广义相对论的一个直接验证,而基于引力透镜的延迟选择实验却直接否定了相对论的基础,即光速为物理世界的最大速度。量子理论和相对论的矛盾在这一个实验中被彻底揭露。二者都是被无数实验现象证实的理论,我们无法放弃任何一个理论。两个自成体系的逻辑公设系统,在描述同一个世界的时候产生了一个悖论:引力透镜现象证明了相对论的正确,而基于引力透镜的延迟选择实验,却推翻了相对论的定域性基础。我们的世界到底是怎么一回事?是世界欺骗了我们还是我们被自己欺骗?
  
  延迟选择实验和阿斯派克特实验是任何试图解释量子世界奇异特性理论的试金石,那些试图保有经典世界实在性和定域性的企图在这两个实验面前都将无法自圆其说。我们无须再做无谓的尝试,相对论与量子论的矛盾实际上已经明确的告诉了我们,并不是理论有问题,而是理论的公设有问题。当爱因斯坦在与玻尔争执的时候,哥德尔可能在心里说:看吧,我早就说过任何具有公设的系统都是不完备的。所以你们的争执也是迟早的事!
  
  的确,用相对论无法解释量子的古怪行为,而量子论自己都无法解释量子的行为,更不要说去解释相对论了。
  
  现代科学面临着一种尴尬的境地,如果不从根本上进行反思,这种悖论恐怕无法化解。我们不妨回味一下玻尔的观点:物理学不告诉我们世界是什么,我们只能说观察到的世界是什么。大家是否注意到,玻尔的观点与佛家的理论不谋而合!前面我们说过,佛家的观点认为,没有一个独立于观察者之外的世界,每个人所感知到的世界,只不过是自己无明分别念所产生的幻象。既然如此,我们能否从佛学的角度来解释粒子的古怪行为,并最终化解相对论与量子论的矛盾呢?

  我们拭目以待。


七、相对论与佛学的比较
  
  一个成功的科学理论,不能仅仅是数学形式上的成功,同时也应该是能够被人们正确理解和接受的理论,如果相对论的这个基本矛盾没有得到合理的解释说明,针对相对论的责难将无休无止。但是,自从相对论诞生以来,不论维护相对论还是反对相对论的专家学者,都没有从根本上去寻求解决相对论两个原理基本矛盾的办法,都只是针对各种佯谬进行表面的解释,这些解释实际上并不能根本的解决存在的问题。那么,我们从佛学角度出发,有没有可能找到一种解决相对论基本矛盾的方法呢?下面我们就此进行详细的分析。
  
  光速恒定是相对论中最重要的一个前提,所有相对论的结论都是在这一前提条件下才得以成立,然而,光速为什么相对于每一个观测者都是一个恒定的数值?并且与观测者的运动状态无关?如果光也是一种物质,那么这与我们的常识是相悖的。比如,一个乘客从火车上向火车运动方向上扔一个小球,在乘客的眼中,小球的运动速度和自己平时在地面上扔小球的速度是一样的,而从一位站在站台的观测者看来,小球的运动速度就是其本身速度与火车行驶速度相加之和。然而相对论告诉我们,如果从火车上不是抛出小球,而是发射一束光子,那么无论对于火车上的观测者还是站台上的观测者,光子的速度都是恒定的。对于这一原理,爱因斯坦没有进一步的说明。光速恒定是相对论的基本假设,但是,为什么在不同的参考系中,光速始终保持不变?在相对论中,所有的量,如质量、能量、长度、时间等等都是相对的,为何唯独光速这一个量是绝对的?光的本质到底是什么?对于这一问题的解答,似乎隐含着一些本质问题的答案。
  
  或许有人会说,光速恒定不是从麦克斯韦方程得到的结果吗?难道还需要说明吗?如果这样认为的话,并没有看到问题的实质。麦克斯韦方程是为了描述电磁现象而得到的,所以对光速恒定的结果也只是对现象的一种数学化描述,并不是说明现象的原因。麦克斯韦方程无法说明白是电磁现象导致了光速恒定的结果还是光速恒定导致了电磁现象的产生,更或者二者根本就不是因果关系,只不过是同一种现象的不同表现。况且用数学来解释物理现象的本质,有点倒果为因的感觉。数学的本质是什么,目前并没有统一的认识,直觉主义者、形式主义者和逻辑主义者各有各的解释,数学自身的出生的问题都没有解决,更不可能去说明物理现象的本质。
  
  前面我们说过,从佛家的角度来看,世界是虚幻不实的。但是,这个世界如此鲜活而真实,怎么可能是虚幻的呢?是什么原因导致了这个虚幻的世界的产生呢?佛经中说,我们是因为无明,产生分别心,又因分别心,产生执著念。分别心产生了幻象,而我们执著于幻象,因此我们就以虚幻的世界为真,从而迷失了自己的本来面目。在佛家的观念里,无明是现象世界生成在逻辑上的原因。所谓无明,即是指没有智慧,迷失了本心。而分别念,是现象世界生成的直接原因。
  
  大家都是由于分别心而产生了幻象,那为什么我们自己一点都没有察觉呢?佛说,那是因为分别心太过细微,而我们的意识太过粗放。我们的意识是由连续不断的念头组成,我们每个人在安静沉思的时候,可以自己审视自己的念头生起和消逝,有时候,一个念头起来,我们的心思就随着这个念头而去,从而产生了更多的念头。不间断的念头在我们的脑海中起起落落,就组成了一幅连续而动态的画卷。我们误以为我们的思维是连续的,其实我们只要安静的进行内视,就可以发现念头与念头之间是存在间隔的。著名的哲学家,禅修大师克里希那穆提在其著作《最初和最终的自由》中写道:如果你非常仔细的察看,你会看见,尽管反应,即思想的运动,看起来如此迅速,但是,念头之间是有缝隙的,在两个念头之间存在着间隔。
  
  分别的念头我们在安静时就可以察觉,但是,念头又是由更细微的分别念组成,细微的分别念还由更加细微的生灭所组成。这样的生灭就不是一般状况下可以察觉到的。按照佛经的记载,一弹指含二十瞬,一瞬含二十念,一念含九十刹那,一刹那含九百生灭。在华严经中,记载了佛与弥勒菩萨的对话:佛告弥勒,心有所念几念几相几识耶,弥勒言,举手弹指之顷,三十二亿百千念,念念成形,形皆有识,(识)念极微细不可执持,佛之威神入彼微识皆令得度,此识教化非无识也。在这段对话中,弥勒菩萨说,一弹指之间,就有320兆个细微的念头。实际上,佛经中涉及到的数字概念都是方便说,无非是表达生灭心的细微而已。
  
  为了帮助理解,我们可以把分别心划分为三个层次:最粗的级别为分别觉,其次为分别念,最细微的称为分别识,也就是佛法中的生灭。我们把这三个层次分别对应于时钟的时针、分针和秒针。假如我们的分别心处在时针的层次,我们只能察觉到时针的运动,如果分别心处在分针的层次,那我们可以察觉到时针和分针的运动但察觉不到秒针的运动。如果分别心处在秒针的层次,那么时针、分针和秒针的运动我们都能察觉到。相应的,佛法说,我们普通人都处在分别觉的层次上,也就是时针的层次,更细微的分别念和分别识我们察觉不到。那么普通人要怎样才能察觉到最细微的生灭呢?佛经里说,要修炼到八地菩萨以上才可以。
  
  由于这样细微的分别识,现象世界得以生成。我们把现象世界认为是真实的世界,是因为我们无法分辨最细微的分别识,因此看不出现象世界的生灭性。分别识以极快的速度生灭。我们再来看光量子,光是一份一份发出的,两份光子之间有一个间隔,如果用佛家生灭的观点来看,这难道不是一种生灭吗?一份光子是生,间隔表示灭,没错!这正是佛学与科学的共通之处!所谓的光,按照佛学观点,其实就是我们每个人分别识生灭所产生的幻象,而光传播的速度,正是对应于分别识生灭的速度!
  
  这个原理,可以通过我们在影院中看电影的情形来理解。电影的画面其实是一帧帧静止的画面所组成,我们所看到的连续的电影画面,其实是我们自己分别识所产生的错觉,在电影播放时,两帧画面之间是有一个很小的时间间隔的,这个时间间隔大约是1/24秒,我们无法察觉到这种间隔,因此,电影画面看起来就是生动而连续的。而电影播放的速度,正是对应于电影画面帧的切换频率,当切换频率越快,电影播放的速度也越快,当切换频率恒定,电影的播放速度也就恒定不变。由于我们每个人分别识生灭的速度都一样,所以光速相对我们每个观测者来说都是恒定不变的。这样,从佛学的原理来看相对论的光速不变前提就显得顺理成章了!
  
  我们继续以这样的思路来探究。很容易明白,所谓普朗克时间,就是分别识从生到灭的间隔,而普朗克空间,就是在这一个短暂的生灭中分别识所产生的虚幻的最小空间单位。而为什么小于普朗克时间和空间的概念对于科学来说是个禁区,从佛学理论则很容易解释:虚拟的四维时空幻象本身就是建筑在一个个连续不断生灭的分别识之上,想要用虚拟时空中的要素去探索建筑该时空的基元之间的缝隙,这是本末倒置的行为,用一个不太恰当的比喻就是,想用一把钢尺去测量钢尺上两个铁原子间的距离,当然是不可能的。
  
  我们再看相对论中的第二个原理——相对性原理。
  
  对于相对论所阐释的相对性原理,从佛学角度同样可以很好的理解。在佛家看来,我们每个人眼中的现象世界,都是因无明分别念建构而成。因此,我们每一个观测者就是一个独立的系统,每个人所观测到的一切现象,都只是站在自己的角度来观测,也都有自己的时间、空间、质量、能量等等量度,只不过大家的量度在大多数情况下都是相似的,所以,看起来现象世界似乎有着客观的标准和量度。然而,本质上说,并没有一个能够独立于观察者之外的所谓客观世界。如果有这样的世界,必然会有统一的时间、空间等等相同的量度单位,然而相对论效应的证实已经否定了有一套客观量度单位的说法。那么,从佛学的角度,能否对相对论中的钟慢尺缩等效应进行符合逻辑的解读呢?
 

 
八、对相对论效应的重新解读
  
  要对钟慢尺缩效应进行解读,首先要对时间、空间的概念进行解析。我们生活在时间与空间之中,可是要对时间和空间来下个精确的定义,却几乎是不可能的。公元前二世纪的《淮南子》一书曾对时空作了一个不是定义的定义:上下四方谓之宇、往古来今谓之宙。宇,即是上下四方的空间;宙,即是过去未来的时间。每个思维正常的人当然明白什么是上下四方,什么是古往今来,但是,这只是时空的描述,并不是时空的本质。我们也许会认为钟表上秒针滴答滴答着转动的,就是时间,也可能认为春去秋来,花开花落的就是时间。但这一切,只不过是时间的表象而已。那么,时间、空间的本质含义到底是什么呢?
  
  看看我们用来记时的单位就会明白,时间只是对运动和变化的量度。我们把地球绕太阳公转一圈所需的时间定义为一年,把地球自转一圈所需的时间定义为一天。再把一天24等分,每一份定义为一小时。同样的,继续等分下去,可以得到一分钟和一秒钟的时间概念。我们生存的这个宇宙,大到天体、星系,小到原子、分子,无不处在不停歇的运动当中。为了描述和量度这些运动,时间概念自然应运而生。归根结底,时间只是运动和变化的量度,或者说是一种人为的约定。我们可以假设,世界上所有的事物,包括星球、日月、空气、分子、原子等等一切的一切突然停滞,此时还会有时间概念吗?有人会说,就算这一切停滞了,我们还有思维啊,还是会产生时间观念啊!这样的说法即对也不对,如果我们还有思维,的确还会有时间观念,但是我们的思维是不是一种运动呢?
  
  从物理层面上来看,思维与运动是相关的。
  
  现代脑神经科学发现,人脑思维的时候脑神经会产生相当于一节5号电池百万分之一的微小电波。这一现象说明,构成神经细胞的原子的外层电子发生了吸收或放出能量的现象,而这种能量以能量的最小单位光子(或虚光子)的形式出现。也就是说,人的思维与电子吸收或释放光量子的行为相关。一般成年人在平静的清醒状态时,大脑脑电波主要表现为α波(读作阿尔法波),这种波的频率约为813赫兹,即一秒中发生813次振荡。如果在睡眠时,思维较不活跃,脑电波的频率会逐渐下降,一般深度睡眠时的频率约为每秒钟4次左右。也就是说,我们在睡眠时意识仍然在运作,只不过比清醒时大大减少,约为清醒时的1/3左右。
  
  以上是从科学的观点来分析,如果从佛家的角度来看,运动不仅是与思维相关而已,运动本身就是无明分别而产生的幻象。设想,我们能感知到运动,归根结底,是因为我们感知到了差异,这种感知到差异的性质,就是佛家所说的分别。例如,我们判断一个小球发生了移动,一定是因为我们识别出其位置发生了变化,前一位置与后一位置必须能够相区别,如果前后位置无法区分,我们将无从判断运动是否发生。这种能够被区分的性质,就是佛家所说的分别。产生了分别,运动的概念随即产生。有了运动的概念,时间和空间的概念也同时产生。有相续的分别,就产生了先后的时间概念,而分别的结果,就产生了空间的概念。从佛学上来看,所谓的其实是一种境界,由于大家是,所以大家的分别识速度相同,所以大家会有相同的时间和空间概念,也即是说,对于这个境界来说,光速是恒定的。但是,如果境界改变,分别识的快慢也会有变化,相应的,光速时间空间等概念也会相应的变化。
  
  比如说,从佛家的观点来看,人通过禅修可以控制自己的分别识速度,使自己的分别识变慢。所以,当人进入深入的禅定状态中时,对于修习禅定的来说,时间会变慢。在《金刚般若研习报告》第17卷中,记载了当代禅学大师虚云老和尚的一则故事:
  
  虚云老和尚是当代禅宗的祖师,有相当的禅定功夫。他常常打坐,一坐就是十天半个月,出定后觉得才几分钟。我们知道虚云老和尚生活很清苦,有一年过年时,他在自己的小茅篷里煮芋头,一边煮,一边打坐。有人到茅篷来看老和尚,向他拜年,看到他入定,就拿引磬在他耳朵边敲,请老和尚出定。出定后看到有人来,老和尚就说:你们来得正好,我刚刚煮芋头,大家一起吃。结果一看,芋头都长毛了。他们说:年早就过了。老和尚说:不会吧!我觉得才十几分钟。他在定中感觉十几分钟,实际上过了二十多天。虚云老和尚常常一入定就是很多天,类似这样的事情很多。
  
  以上故事所描述的情况,其实任何一位修习禅定的人都能够切身体会得到。在禅定中所体会到的时间变慢,是确确实实的变慢,并不是因错觉而引起的。在禅定中,人的所有机能都以变慢的时间来运作,因此,即使十天半月不吃东西,一样不会觉得饿,身体也不会有任何损伤。不同的境界会有不一样的时空概念,这在佛经和一些民间传说中都有论及。民间常有天上一日,人间百年的说法。而在佛经中,这样的记载非常多,比如在佛经中记载,忉利天的一天相当于人间的一百年,而兜率天的一天相当于人间的四百年。从佛学的角度来看,时间的相对性是太平常不过了。
  
  对于禅定中发生的时间变慢现象,我们还可以从科学的角度来进行分析。
  
  前面介绍过,人脑在思维的时候,会产生放电现象,这就是脑电波形成的原因。意识的活动越激烈,脑电波的频率就越高,也就是说,电子释放或吸收光子的频度越大。在自然情况下,每份光子的速度和能量都是恒定的,电子与光子之间反应的频度就与电子的运动速度直接相关。而电子的运动速度主要表现在电子围绕原子核的绕核运动上,当电子的绕核运动速度快,吸收或放出光子的频度也大。而电子的绕核运动速度,直接表征了时间的快慢。在一个系统中,如果整个系统内电子的绕核运动速度都变慢,那么这个系统的时间相对来说就会变慢。如果我们拿一个正常运转的时钟放在这样的系统中,由于组成时钟的所有原子的电子绕核运动速度都变慢,在宏观上看来,时钟的指针运转也会变慢,因此反映为时间的变慢。但这种变慢,只有在两个系统的对比下才能看得出来。假如有人和时钟一起呆在这样的系统中,由于人体自身的系统也在变慢,意识的活动和反应与时钟的变慢节奏相一致,所以在这样的系统中,人并不能感知到时间是变慢的。
  
  当我们有了这样的认知,相对论中的一些佯谬也就可以得到合理的解释了。我们首先来看钟慢尺缩效应。相对论告诉我们,当一个系统相对另一个系统高速运动时,高速运动的系统中,会发生时间变慢,空间缩小的现象。人们对此现象提出了多种解释,然而并没有从根本上解决问题。对此,首先要说明的是,相对论的钟慢效应已经被许多实验所证实。如,在太空中运行的卫星,需要依据相对论原理来调整时间,否则卫星里的时间会与地面时间发生偏差。所以,对于把钟慢尺缩效应解释为观测效应或计算结果的说法,可以认定是错误的。那么,钟慢尺缩是如何发生的呢?
  
  假设一个系统在以接近光速运动,这个系统中的原子、原子核、核外电子同样要以接近光速的速度运动。我们知道,电子总是在原子核外作绕核的圆周运动。当原子核在以接近光速运动时,电子依然要作绕核运动,但由于电子的运动速度受到光速这一绝对速度的限制,因此,在电子同样跟随原子核在高速运动的同时,绕核运动的速度必然减慢。在整个系统中,电子的绕核运动变慢,宏观的表现就是系统的时间变慢。假设电子与原子核同样以光速运动,那么电子的绕核运动就将停滞,整个系统的时间也就停滞了。因此,当系统在高速运动时,电子的绕核运动速度会变慢,从而引起了钟慢效应,这一效应是真实发生的效应,并不是所谓的观测效应。
  
  同样的原理,也可以解释尺缩效应发生的机制。
  
  我们知道,电子具有的能量越大,电子的轨道半径也越大。当电子的绕核运动速度变慢时,说明电子的能量变小了,相对而言,电子的轨道半径也会变小。当整个系统的电子轨道都变小的时候,宏观上就表现为空间的缩小。所以同样一把尺子,如果放在这样的系统中,相对于静止系统来说,其尺度一定是缩小的。可以设想,如果电子与原子核同样以光速运动,那么电子与原子核间的绕核运动停滞,事实上,电子与原子核的概念都将不存在,空间的概念也就随之瓦解。这就是尺缩效应形成的机制。应该说,尺缩效应也是真实的效应,但与钟慢效应不同的是,尺缩效应无法测量。我们设想,在一个高速飞行的宇宙飞船中,作为观测主体的人,自身的尺度在与飞船内的尺子和整个飞船的空间在同步缩小,由于这种同步性,观测主体无法感知到空间的变化,因此也就不会认为尺子或空间在缩小。当飞船返回地面,飞船系统又和地面系统保持一致,尺子仍然回复原来的长度,地面上的观测者同样无法判断尺子是否曾经发生过尺缩的现象。因此,尽管尺缩效应是真实效应,却是无法观测到的真实效应。
  
  这种同步缩小却无法观测到的现象,与19世纪的科学家彭加勒提出过的一个思想实验所说的道理是一样的。这个被命名为夜间倍增的思想实验说的是,假如在夜间,大家都睡着的时候,所有的东西都增大了一倍,醒来的时候,人们能够感觉得到吗?结论是,我们无法察觉。同样的道理,若是我们处在一个倍缩的空间中,我们自己也是无法感觉到这种差别的,尤其是当光速也在倍缩时。
  
  在相对论中,没有提到光速也会变化,但我们从佛学的角度看,高速运动的系统中,不仅会出现钟慢尺缩效应,同时也会出现光速变慢的效应。这是因为,在一个高速运动的系统中,人的意识会相对变慢,而分别识的速度对应于光速,所以在这样的系统中,光速自然也会变慢。
  
  我们再看看前面提到的关于相对论的一些佯谬,看看从新的视角出发,能不能得出较圆满的解释。首先看光速绝对性的佯谬,在前面提到的未来警匪太空枪战的故事里,警察发射的激光束,在匪徒看来,会以怎样的速度从匪徒的窗前飞过呢?如果以运动的相对性原理出发,警察发射的激光束,仅比接近光速飞行的飞船快一点,那么在匪徒的眼里,激光应该以非常缓慢的速度从眼前飘过。但依据相对论的光速绝对性原理,光在任何参照系的运动速度都是恒定的,所以光依然以绝对光速从匪徒的眼前飞过。两个原理似乎给出了相互矛盾的结论,那么,问题出在哪呢?
  
  在这个故事中,警察与匪徒的飞船都在以接近光速的高速度在飞行,在警匪各自的系统中,系统内的电子绕核运动都发生了变慢的现象,警察与匪徒的身体、脑电波的频率、以及意识同样发生了变慢的情况。前已论述,分别识生灭的速度对应于现象世界中的光速,在高速运动中的警察和匪徒由于意识活动变慢,相当于分别识变慢,因此,在警察和匪徒眼里的光速也就变慢了。当激光束从匪徒眼前飞过时,激光的确仅以较慢的速度超过匪徒的飞船,但由于匪徒的意识活动变慢,在匪徒看来,激光仍然是以光速在运动,只不过匪徒眼里的光速,已经不是在静止时,或者说,在匪徒的分别识没有变慢以前时的光速了。这种警匪在太空发生高速追击的情况,我们可以想象为是发生于一部被慢放的三维电影中。对于警察与匪徒来说,他们自己意识不到一切节奏已经变慢,只有系统外,或者说,在三维电影外的人才能够判断出,这个系统内的一切已经变慢了。在警察与匪徒看来,一切都没有变化,时间、空间、光速等等一切都和静止时是一样的。如果要检验一切都曾经变慢,正如前面所说,可以用警匪系统内的钟表变慢来加以验证。但是,对于空间缩小以及光速变慢这两个效应是无法被测量到的。
  
  从以上分析我们可以发现,原本考验人们逻辑思维的光速不变原理,其实应该理解为是光速相对不变原理。即光速是相对于某一个系统内部而言的光速不变。从佛学的观点看来,光速不变是相对于观测者而言的。对于不同的观测者,可以有不同的时间、空间、光速等概念。而对同一个观测者来说,不同的运动状态以及不同的禅修状态,都可以体验到不一样的时间与空间。只有基于这样的理解,相对论中的光速不变原理与运动的相对性原理之间才不会有矛盾,同时基于这种矛盾的佯谬也可以得到合乎逻辑的解释。
  
  我们运用以上原理来看基于相对性原理所引发的双生子佯谬。
  
  双生子佯谬主要是基于运动的相对性原理,即,运动是相对的,如果我们采用不同的参考系,那么对运动就会有不同的看法。例如,哥哥乘坐飞船在外太空旅行,相对于弟弟是高速运动。但哥哥同样可以认为是弟弟在相对于自己在高速运动,这两种看法,依据运动的相对性原理,都是可以的。但实际上,当双生子相遇时,只可能出现一种结果,要么哥哥比弟弟大九岁,要么弟弟比哥哥大九岁,或者两人还是一样的年龄,也就是说,相对性原理在实际运用当中是要受到限制的。那么,实际上,是哪种情况会发生呢?
  
  实际上,我们判断是谁在作高速运动,不需要用另一个参考系作对照。如前所分析,高速运动的参考系中,电子绕核运动会变慢,这种变慢是相对于该参考系之前的状态而言的变慢。以作太空旅行的哥哥为例,哥哥的运动状态由在地球时的静止,加速至高速运动状态,在这一过程中,在哥哥的系统内,所有的电子绕核运动都变慢了。因此在哥哥的系统中,实质性的发生了时间变慢现象,而这一现象的发生与选谁作为参照系毫无关系。系统时间的变慢只与系统本身的状态变化有关。同理,弟弟由于一直在地球,运动状态始终没有变化,所以,对于弟弟来说,时间没有发生变化。很显然,在弟弟经过十年的时间后,与哥哥在地球上再次相遇,会发现哥哥比自己年轻九岁。这一幕,会真实的发生,并不存在佯谬。但是,在哥哥看来,也并没有占到时间上的便宜。在哥哥的系统中,一切都是以变慢的时间在运行,包括飞船、哥哥的身体、脑电波以及哥哥的意识。因此,在哥哥看来,的的确确是只过了一年的时间。从这点上可以看出,所谓的时间、空间等等,仅仅是电子的不同运动频率在我们意识当中的反映,这种微观的变化在宏观上就体现为不可思议的时间变化。从佛学的角度来看,一切的变化其实仅仅是分别识的变化,所谓的运动,也仅仅是分别识所形成的幻象。分别识速度越慢,相应的电子绕核运动速度即会变慢,从而引起一系列的相对论效应发生。因此,从究竟上来看,一切变化都是分别识的幻象而已。
  
  运用以上的原理,所有的相对论佯谬都可以得到合理的解释。这些无法合理解释的现象之所以称为佯谬,事实上是因为我们主观的感觉与现象之间发生了不可调和的矛盾。这种矛盾的根源就在于,我们习惯于用数学上的技巧去理解这些现象,比如在考虑运动的相对性时,总是习惯于选取一个参考系作为标准,却从没想过,人的思想意识,本身就与运动状态息息相关。因此,对各种效应的解读,必须以观测者自身的状态作为标准。而实际上,只有以自身的状态作为参照,才可能对所有佯谬现象作出合理的解释。
  
  综合以上从佛学角度对自然科学领域的一些认知,我们大致可以得到以下一些结论:
  时间、空间以及光的概念都是基于运动的观念才形成,而运动的观念来源于观测者的分别心。也就是说,时间、空间以及光等所有现象都是基于分别心生灭所产生的幻象。
  时间、空间以及光等所有现象都是以观测者为中心,在空间上以光速向外拓展,在时间上不断延伸。
  时间、空间以及光等所有现象只是相对于观测者而言的现象,这些现象的变化也只是相对于观测者之前的状态而言的变化。比如,观测者的时间尺度所发生的改变,只是相对于观测者在改变前的状态而言的改变,与其它参考系的运动状态无关。
  
  以上从佛学原理对相对论的解说,可能会使人误解时间、空间等概念与分别识是线性相关的。其实时空的确与分别识紧密相关,但不一定是线性相关,在一定的分别识层次,时空概念将完全不同于我们所感知到的这个现象世界,而这些都不是任何科学或逻辑思维可以推测的,只有我们亲自去实证佛的理论,了悟宇宙一切实相后,才可能明了这一切。


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