兒子給我講了一個化學實驗,特意推薦我找視頻瞧瞧。視頻的名子是“恐怖程度不斷升級!最完整的雙縫干涉實驗演化史”。這兒面的驚悚,倒并非是懸疑之類,主要是這個實驗的迭代,讓人由不得思考起好多問題。
諸如“一只貓,當我不看它的時侯,它還是一只貓嗎”“會有人或則東西能預測我們的一舉一動嗎?”“這個世界,有可能先形成結果再形成緣由嗎?”“世界是確定的嗎?”
剛開始聽小孩說起,我還很有些不以為然,結果看完,我自己確實有了些看法。
實驗名稱是雙縫干涉。最初是1807年托馬斯·楊為了證明光是波還是粒子而做的實驗。在實驗中,一個光源,一個刻有兩條縫的紙板,一個用于接收投影的屏幕。如右圖。
假如光是一種粒子,這么光通過任意一道空隙過去,應當在屏幕上產生兩道白色。如右圖。
假如光是一種波,這么光波在通過空隙以后,會相互干擾,最終產生疏密相間的橫條。如右圖。
這個實驗的結果是光通過兩條細縫以后產生了疏密不同的白色,證明了光是一種波。如右圖
然而后來愛因斯坦通過光電效應證明,光具有粒子性。這就很讓你們困惑了,光究竟是哪些?直至1924年,德布羅意提出“波粒二象性”,也就是說,光同時具有粒子和波的特點。
之后化學學家們開始做各類改變的雙縫干涉實驗,正是在這種不斷改變的實驗,讓人們陷入其中不能自拔。
1909年,美國化學學家兼物理家杰弗里·泰勒調整了發射光源的硬度,確保每一次最多只有一個光子通過雙縫。除此之外其他設置基本和托馬斯·楊的原始設置保持一致。也就是說,每次發射的一個光子會隨機通過兩條細縫,這么屏幕上出現兩條亮斑才對。并且結果卻是依舊出現了干涉白色。
在托馬斯·楊的實驗中,我們可以說是多個光子相互干涉形成干涉白色。并且如今是光子一個一個的通過,為何都會有干涉白色?杰弗里·泰勒覺得,這是由于光子同時通過了兩條細縫,也就是說,一個光子分身同時通過了兩條細縫。
在宏觀世界,我們據說分身術這一類的事情,應當是在神鬼的傳說里。并且在微觀世界里,光子是實實在在地發生了分身。很神奇吧?人類覺得是無知無識的物質,發生了難以解釋的分身。
時間來到了1965年,化學學家理查·費曼提出來一個思想實驗,假定在光子通過空隙之前,我們擺上一個攝像機或則偵測器,來觀察光子究竟通過了哪條細縫。費曼預測:干涉圖樣將會徹底消失。他說對于微觀粒子而言,粒子性和波動性似乎同時存在,并且難以被同時觀測到。
“無法被同時觀測到”,這一句話只聽聽,沒有太大的剌激。并且等到真實出現在人們眼前,才能細思極恐。
受限于技術,這個實驗直至70年代后期才被科學家們做下來??茖W家們給這個實驗取名為“媽媽回去的剎那間”。我們來一起瞧瞧,才會明白真是個很形象的名子。
1976年科學家們實際作出了這個實驗,驗證了費曼的推測。不打開偵測儀,就有干涉粉色。并且只要一打開偵測儀,就沒有干涉白色。“看”光子和不“看”光子,是兩種不同的狀態。
就猶如母親沒回去時手機看的不亦樂乎的女兒,在父親進門同時立即變為學習狀態??床灰娕畠翰粚W習的狀態,而且不能表示女兒沒有這樣的狀態。光子同時兼顧粒子性和波動性,依據人類對它們的觀測與否選擇自己的狀態。
這個事情就有趣了,光子除了曉得人類是否觀測它,還可以為此來改變自己的狀態。人類這些萬物之靈,如今發覺自己并沒有這么靈。起碼,不僅僅是人類“靈”。
在這里不得不感慨費曼的腦袋。他到底是怎樣思想下來的。我還特意買了一本費曼的書,看過以后發覺真是個極有趣的天才。有興趣的可以自行搜索。
1979年,化學學家惠勒又提出了一個思想實驗。這個實驗名稱是惠勒延后選擇實驗。使用的器材是光子反射率50%的半反半透鏡和偵測儀。其實和雙縫干涉實驗使用的器材不一樣,而且基本原理一樣。
實驗主要目的是,等到光子通過雙縫以后隨機選擇是否觀測它。這樣的話,它就會不會形成干涉白色?通過雙縫時并無觀測,這么光子應當是分身通過的。這么當觀測儀突然打開時,光子還來得及改變自己的狀態嗎?
化學學家們為了找尋光子的狀態,也是煞費苦心絞盡腦汁啊。
三年以后,化學學家們作出了這個實驗。但是光子一如既往的不樂意被觀測到。雖然早已通過了雙縫,而且只要觀測儀打開雙縫干涉實驗視頻,就不會有干涉白色。偵測儀不打開,才會有干涉白色。隨意如何實驗,光子都不會被誤導糊涂。
然而如今輪到人類懵圈了。光子既然早已通過了雙縫,這么就是分身狀態的,應當會有干涉白色。這時突然打開觀測儀,實際卻沒有干涉白色。這么是光子才能改變之前的狀態嗎?它可以改變過去?
或則是,它可以預知人類是否打開觀測儀,因而選擇自己的狀態該像粒子還是像波。它可以預知未來?
無論是可以改變過去還是預知未來,對于人類而言都是太神奇的事情。之前光子可以分身,可以感知到人類的觀測,早已夠讓科學家們震驚了。但是如今光子的表現,讓之前的那些都變得不這么恐怖了。
人類始終以為自己是月球上的最高智慧擁有者,如今在這一切面前,難免會認為遭到一萬點破防。分身早已是人類所不能,但是好多動動物都有人類遠遠不及的技能,雖然還不算是智慧。
就能感知人類的觀測并采取相應的狀態,這可算得上是智慧了。我們整天說天若有情天亦老,人非草木孰能無情,就是說它們都處于一種有生命無思想情感的狀態。而且光子這些微觀粒子,它有能力感知外界并做出反應,這就完全不是我們心目中的“物質”了。
誰能想到物質在被人凝視時它會變化呢?所以我和兒子不禁感慨,假如我們也能在微觀層面觀測家里的椅子,是否椅子也會做出相應的反應?這么它會怎樣反應?
我想起了鄭淵潔的《紅椅子音樂城》。那樣美妙的事情,大約真的會發生,只是我們無能從微觀界面去觀測它,所以體會不到而已。
然而人類的科學家們可從來不是容易泄氣的,她們一步步把實驗繼續升級到了變態境界。其實就是要把粒子搞糊涂。先想辦法標記粒子通過了哪一條縫,之后再把事情搞亂,讓自己未能曉得粒子通過了哪條縫。也就是說,粒子先曉得自己的狀態被觀測到了,再曉得自己的狀態不被人類所知,這么粒子抵達屏幕時,會怎樣呢?
這個實驗就是量子擦除實驗,擦除的是軌跡信息。
仍然使用光子做實驗。在雙縫上都安裝儀器,從右側通過都會被儀器變為順秒針載流子,從右側通過都會被變為逆秒針載流子。再給屏幕上安裝一個接收裝置,可以窺探光子的載流子方向。這樣才能曉得每一個光子是通過了哪一條空隙。這樣做實驗就只有兩條光斑,由于光子的運動軌跡曝露了。
然而,假若在雙縫和屏幕之間再加一個裝置,致使所有光子都能以順秒針駛向屏幕雙縫干涉實驗視頻,也即是說我們早已沒有辦法曉得光子通過了哪一條空隙。如今會怎樣呢?光子不辜負人類的期盼,干涉白色出現了。
粒子不容許人類觀測到它們的軌跡狀態。它們能否曉得人類是否干涉,也有能力對于人類的干涉做出自己的反應。并且它們做出反應的能力出乎人類的想像極限。
不過科學家們并不甘愿,她們繼續努力捯飭,企圖讓粒子們無所適從。1999年,她們把粒子一分為二,一半為A奔向屏幕,一半為B朝著一個偵測器跑過去。這樣觀測B就可反向推論A的路徑。其實,這樣是沒有干涉白色的。
于是把B再一分為二B1和B2,讓它們步入一個迷宮。迷宮內的路徑上不規則的設置偵測器,畢竟會被觀測到,也許不被觀測到,完全隨機。并且,只要能通過B的后代倒推出A的確切路徑,這么就一定沒有干涉白色。只要未能倒推出A的確切路徑,都會有干涉白色。
就是任爾東西南北風,粒子仍然清醒無比。于是科學家們再度發力,她們讓迷宮路徑歷時一年。A早已抵達屏幕,B的后代們要一年之后才會出迷宮,此次會怎樣呢?
雖然一年之后才會曉得自己是否被觀測,粒子們也依然作出了顛覆因果律的行為:只要是被觀測到的B1B2對應的A,就不會在屏幕上出現干涉白色。反之,則會出現干涉白色。
是否被觀測到是“因”,一年之后才能出爐。但是是否出現干涉白色這個“果”,卻早已先于“因”在一年曾經確切無誤地突顯了。
這就造成了兩個結論,一個很黑暗,一個很光明。黑暗的結論認為一切都是早已設定好的,我們看似是高度自主的個體,實際可能不過是一串代碼一枚棋子,只是在邁向早早已決定的結果。
光明的結論則覺得,既然不觀測和觀測是不同的結果,這么我所想就是我的世界。我以光明來期盼世界,世界必報我以歌。像是佛教說的心動則旗動,心不動則旗不動。
兒子問我傾向哪一種,我說哪一種都不傾向。由于這兩種都太簡單,我認為是真有一種超級智慧。超級智慧那里會設置一個非此即彼的世界。
然而明天講到這兒又認為誰曉得呢?雖然《三體》里高經度文明隨意扔一個二向箔就足以毀滅我們了。
原本人生要歷經辛苦耕耘才能有收獲。并且粒子卻讓我們看到,是否耕耘還未可知,然而結果卻早已定了。那我究竟還用不用耕耘?我是被“果”反過來牽著耳朵走的“因”嗎?這么我的努力奮斗不過是無用掙扎徒勞無功?
科學起碼目前是難以解釋這一現象的。小孩問我是否遲早科學就會解釋一切?她認為應當是。我說未必。其實科學是通往超級智慧的巴別塔,這座塔能夠建設成功可能要取決于超級智慧能讓人類走到多高。走多久走多快都取決于超級智慧,可能和人類本身的努力關系不大。
兒子問,在一個結果早已確定的過程中,還有必要再努力嗎?我的回答:“當然要繼續努力啊?!比绻Y果早已無可修改,這么干脆放寬心感悟人生的樂趣吧。努力似乎是一種很重要的樂趣,總之一切都已注定,恐懼也是于事無補,何不對酒當歌,安心享受當下的樂趣。做好自己想做的事該做的事情,給自己的生命一個交待,足矣。
這個問題好多年前還真是很讓我崩潰,想想看命中注定的事情假如修改不了,自己活著的意義是哪些?如今再想體會就不一樣了。首先不這么把自己當回事了,就承認我是海中的浮萍,只能隨波逐流。一旦承認這個現實反倒不這么絕望了。后面是哪些我又能怎樣呢?能做的只是先安心喝這一杯水吃這一頓飯睡這一夜覺。別的都屬于無用功,既不能改變現實,也不能給自己平添一點扛著的資本,反倒降低了自己片刻的靜謐。
圖片來自同學圈
自己就只是自己,是皚皚人海中的滄海一粟。我們的一切只能來始于自己,生命的意義也只能來始于自己。假如結果早已注定,能為自己做的就只能是讓自己的生命不這么空洞。改不了結果,就認真掌握生命的過程,才不負今生的瞬息即逝。
但是也未必改不了結果。實驗中只要觀測粒子的干涉白色都會消失,而微觀層面觀測粒子的能力是人類多少代科學家努力的結果。個體人的不懈努力,應當也是一種對自己生命深層次觀測吧?誰曉得哪一刻就積攢到了足以改變命運的節點呢?
這個視頻最后,還有一位心理學家做的實驗。他找了幾百名志愿者冥想,一部份是有經驗的冥想者,一部份是沒有經驗的。做了也有好幾百場。在實驗室里冥想的時侯,實驗室角落有雙縫干涉的器材。在整個冥想過程中,會無規律的有30秒時間讓志愿者們把注意力轉移到雙縫干涉實驗上來。
結果發覺,一旦志愿者們把注意力轉移過來,干涉白色才會顯著變弱。若果是有經驗的冥想者,這么療效更顯著。有點像是當初的眼睛聽字意念彎曲湯匙。
化學學界對此自然是不承認的,主流科學界也猶如未聞。瞧瞧,科學對科學之外的理論起碼目前根本就沒可能認可。
也是,怪力亂神子所不語嘛。只是如今再讀這句話,就能明白孔子不是完全證實怪力亂神的存在。
我們倆說起牛頓晚年時轉向神學。他是人類的精英,他到底感遭到了哪些?小孩問神學和科學,我更認可那個?我說我的思想發展過程是:無神-有神-科學和神學并存。
小時候的教育讓我覺得只有科學能解釋萬事萬物。前幾年我更認可神可能距離超級智慧更近一些。并且這幾天反復想想,其實還有一種可能,那就是神學和科學合在一起才是那座通往超級智慧的巴別塔。
不過要是這樣的話,這么超級智慧真的是不準備讓人類到達終點了。先不說神學和科學能不能相互認可,就說各宗教之間評定出一位來代表神學簡直就沒可能。
不過雖然這個冥想實驗并未為大眾所知,卻仍然提出了一個問題:“意識真的會影響物質嗎?”
兒子問我的答案,我說意識能不能影響物質無所謂,要是我冥想你在認真學習,之后你能夠認真學習,對于老奶奶而言才是人生的重點啊。