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<佛法與科學系列之III> 佛學、相對論與量子力學

    <佛法與科學系列之III> 佛學、相對論與量子力學
  
 
佛家認為,連續生滅的分別識,迷失了我們的本來面目。我們的本來面目,佛學中稱為真如,或法身,是具有無限潛能的。用現代科學的術語,則是具有無限的能量和無限的維度。由於起了無明妄心,進而產生分別識,最初的分別識象一顆種子,佛法上稱為阿賴耶識,梵語意為能含藏一切的種子。由是產生視覺、聽覺、味覺、嗅覺、觸覺、意識和末那識。知覺系統使我們產生了四維時空的幻象,而對幻象的執著,使意識產生實有的感覺,這種感覺被寫入末那識,而末那識又寫入阿賴耶識。因此,無限潛能的真如被自我產生的幻象束縛。
  
所謂的光,只是連續生滅的心識所產生的幻覺,而粒子、物質等實體,只是分別執著心中的相應顯現。對於任何物理現象,我們可以去追究現象後面的規律,但所有的規律都是建立在連續生滅的幻象之上,並沒有一個象柏拉圖所想像的純粹規律和理念的世界。我們常常以為,這個世界如此有規律的運行,一定有一個恒定不變的規律可以解釋所有的現象。然而這一美好願望,是建立在有一個客觀實在世界的基礎之上的。我們的科學家潛意識中認為,現象世界,有一個本質,而科學家的目的就是去找到這個本質。這個本質披著一件叫做大統一理論的華麗外衣。如果世界的確是客觀實在的,不因我們的觀測而改變。那麼,這樣的大統一理論就一定能找到。但是,延遲選擇實驗和阿斯派克特實驗,以及相對論與量子論的尖銳矛盾已經明確的告訴了我們,科學家的想法是錯誤的。如果我們能夠轉變觀念,換一個角度來看問題,相對論與量子理論其實是可以在一個新的系統上得到統一的。我們經常說要量體裁衣,從佛學的觀點看,現象界的本質是空,所以體已經沒有了,大統一理論這件華麗的外衣我們暫時用不上。丟了這件表面華麗的外衣並不可惜,我們很快將會拾起一件綴著奪目明珠的外衣。
  
  
我們暫時拋開鍾愛的客觀實在性,看看佛學有沒有辦法統一這兩個看似尖銳衝突的矛盾,如果不行,我們再重拾起來也不遲。
  
  
我們認為宏觀世界是客觀實在的,因為宏觀世界的運行看起來穩定而有序,我們根據經驗和規律就可以推算出可以驗證的結果。在奧運會射箭比賽中,選手向箭靶射出一支箭,這支箭將會畫出一道美麗的弧線奔向靶心,如果選手水準夠高,那麼可能命中九環或十環,若發揮失常,頂多一環或零環。可是如果這支箭遵循量子規則,結果就會很嚇人:箭一旦發射,我們馬上就找不到它的蹤跡,如果看臺是環形的話,看臺上任意一個觀眾都有可能被箭命中,我們完全不知道哪個觀眾會如此幸運得到這支箭,我們只知道某些位置的觀眾“中獎”幾率會大些。
  
  
同樣的一個世界,就因為宏觀和微觀的觀察角度不同,為何差異如此巨大?
  
  
前面我們說過,普通人是處在分別覺的層次上,而現象界卻是建築在我們本體極細微的分別識之上。我們無法感知到那種細微的生滅,因此我們所感知到的宏觀現象都是連續的。就像我們看電視,電視圖像其實是電子不斷打在螢光屏上不斷生滅的光點,但我們的分別覺分辨不出,因此意識中產生的就是一幅連續運動的圖像。
  
當我們去探索亞原子粒子世界時,往往仍然帶著對宏觀現象的固有思維,認為微觀亞原子世界也應該是連續的。特別是當看到粒子在雲室中的軌跡,或者感光屏上一個個小亮點時,更加深了我們的這種看法。然而從佛學的角度來看,粒子這個概念,是我們將宏觀分別覺層次的概念生搬硬套到分別念或分別識層次上的一種違法亂用。在宏觀層次,粒子的概念包括剛性的、連續的等性質,這種性質用在分別覺層次沒有問題,但亞原子世界是我們分別念和分別識層次的現象,用粒子等概念就完全不適合。任何基於分別覺層次的概念用在亞原子領域都是人們的臆測,那麼應該用什麼概念呢?
  
  
很遺憾,在我們的字典裏找不到一個概念是合適的,甚至“概念”本身這個概念都是不合適的。為什麼呢?因為所有的概念都是我們基於宏觀分別覺層次的產物,我們很自然會將宏觀現象中的性質與這個概念掛鈎,一旦任何一個概念進入我們的思維,我們的在宏觀領域訓練得極為發達的想像力就會構思出一幅所謂的微觀亞原子世界的場景,而這種場景只不過是我們想像力的結果。與真正亞原子世界的場景也許大相徑庭。這樣的場景作為娛樂還可以,可終究不過是自欺欺人。那麼我們就沒有辦法描述亞原子世界了嗎?
  
  
當然不是,有一種語言——數學語言,勉強可以勝任,我們的物理學家其實一直在運用這種語言。量子理論取得的所有成功,可以說除了人類靈感的迸發,剩下的應該都是數學的功勞。數學語言是一種高度抽象的語言,也正是這種高度抽象性,讓數學語言描述亞原子世界成為可能。數學公式並不給人提供任何想像,您如果根據數學公式產生出了什麼聯想,那不是數學的錯,只能怪您自己想像力太豐富。
  
  
同樣的,當波函數推導出來的時候,人們為怎麼理解它而絞盡腦汁。是帶波包的粒子還是具有粒子性的波包?是粒子的波動路徑還是波動的粒子幾率?從佛學角度看,不管粒子還是波,都是宏觀分別覺層次的概念,用來描述亞原子世界都是不合適的。最合適的僅有這個函數本身。那我們到底該如何理解亞原子世界呢?
  
  
亞原子世界的本質和我們宏觀世界的本質是一樣的,是絕對的虛空。然而我們卻感覺不到虛空所在,是因為我們執著於無明生滅產生的幻象,幻象是波函數在真如自性中的“投影”,“投影”的方式不同,所顯現的幻象也就不同。如電子雙縫實驗中,整個雙縫實驗裝置就是一種“投影”方式,這種方式產生出雙縫干涉圖案。如改為單縫,則又是另一種“投影”方式,這種方式就產生衍射圖案。您如果要去揣摩粒子是如何知道雙縫變單縫的,這是一種徒勞的臆測。請把粒子的概念從意識中驅除出去,當我們說粒子時,就表明這已經是波函數的一種投影了。任何一種有形的概念都表示了一種波函數(這裏波函數是抽象規律的代稱)的投影,粒子或其他實體概念是我們對宏觀世界現象的一種代稱。這種代稱為宏觀世界現象的描述提供了一種方便,實際上宏觀世界的任何事物也同樣是波函數的“投影”,這種投影是時刻生滅著的分別識所產生的幻象,而不是實際的存在。前面說過,這種概念在宏觀領域生效,是因為我們的分別心處於比較粗放的分別覺層次,根本感覺不到現象後面的本質。因此,我們知道了,佛法裏只有虛幻的現象,沒有隱藏在現象後面的客體。所有的現象都是自身無明分別識的產物。
  
  
我們長久的習慣了形象思維,也許很難一下接受脫離了形象該如何思維。事實上,也許只有數學家在演算數學公式的時候才可能脫離形象思維,生活中的我們,又哪有一刻能脫離形象思維呢?
  
 
我們再就阿斯派克特實驗和延遲選擇實驗進一步來說明。
  
 
兩個被分別反向飛離若干光年的粒子,它們之間是如何通訊的呢?當我們問這個問題的時候,我們仍然在誤用宏觀世界的概念。我們要明確,從來沒有什麼粒子,也沒有任何客體,有的只是一個個相續的現象。粒子分離是一種現象,被我們感知,對粒子自旋方向的判斷,比如設置偏振片,又是一種現象,但是在兩種現象之間我們沒有任何知識。沒有知識的原因不是因為我們能力有限,而是本來就沒有這樣的現象發生。如果在粒子分離之後我們馬上用一些手段去探測這所謂的粒子,那麼投影立即發生,我們也就有了粒子或波的知識。因此,在兩種現象之間的任何臆測都是沒有意義的,波函數在設置偏振片後作為現象的結果“投影”在真如自性中,所以兩個粒子的自旋方向同時確定。請注意,這裏所說的投影在真如自性,僅是一種方便說法,事實上,並沒有所謂的投影行為曾經發生,這僅是一種比喻而已。
  
 
目前普遍的觀點認為,兩個粒子分開後就處在一種迭加態中,探測之後,波函數塌縮,於是粒子狀態確定下來。這種說法是傳統的哥本哈根解釋。哥本哈根派對薛定諤的貓的解釋是,貓既是死的又是活的,貓處在一種死活兩種狀態的迭加態。這種解釋總讓人有某個地方不對的感覺。我們仔細分析這種說法,發現其實是有問題的。既然處在迭加態,那就不存在粒子或貓一說,當我們說粒子或貓的時候,迭加態已經消失了。所以說粒子或貓處在迭加態的說法是有邏輯矛盾的。在佛學看來,不僅死貓活貓是一種確定的波函數投影,就連“貓”這個概念本身就是波函數的投影,所以也就不存在“貓處在迭加態”的說法。
  
 
在潛意識中,我們認為宏觀的物體是確定的,於是自然認為由儀器產生出來的粒子也就是確定的。然而實際上,任何宏觀現象,儀器、設備、人的身體以至粒子、空間、時間、宇宙等等一切我們能夠說出的現象,統統都是函數或規律“投影”在我們真如自性中的幻象。所謂的函數或規律是與現象相伴相生的,投影只是方便的說法。就像我們照鏡子,鏡中像和鏡子一定是相伴相生的,而真如更像是光的角色,因為有了光,鏡中像的存在才成為可能。因此,當我們用分別覺層次的概念去描述分別念或分別識的領域,相當於用已經發生投影的結果去描述還未發生投影的狀況,自然就產生了邏輯矛盾。而未發生投影時的狀況是什麼呢?正是我們本體的狀況。我們的本體真如,是一種境界,這種境界本身沒辦法用任何語言去描述,也就是說,如果用我們宏觀分別覺層次的邏輯語言去形容真如的境界,一定是錯誤的。我們的語言,甚至連更深層次的分別念和分別識的狀況都無法描述。而數學語言是基於現象的描述,雖然可以描述分別念和分別識的大致狀況,但對絕對空無的本體依然毫無辦法。因此,佛經中常用“不生不滅”、“不垢不淨”、“不增不減”等詞語形容真如境界,其目的就是要人們走出邏輯思維的框框來看透現象的本質。這裏所說的“看透”,佛家的術語叫做“悟”。只有自己通過親身實踐,才可能通過“理悟”和“證悟”最終明白真如境界是怎樣的。
 
如果理解了佛學的以上原理,我們再看延遲選擇實驗就不會那麼驚奇了。插入還是不插入半透鏡直接決定了函數的“投影”方式,得到不同的結果也就是不言而喻的了。至於光線走了多少光年,或者是從哪條線路過來的,全都是我們的臆測。也許您還會覺得奇怪,光線難道不是從億萬光年遠的距離傳播來的嗎?我不得不說,那只是您的想像,所謂的光,只是一種幻覺,時間,也是一種幻覺,億萬光年的空間,仍然是一種幻覺。當然也許您會說,人類的火星探測器不是已經登陸火星,甚至取回了樣本嗎?難道也是幻覺?
 
這也許短時間裏很難理解,無論我們採用何種探測手段,只要我們去探測,或者說,只要我們去看、聽、去感知現象,一定會得到相應的結果。如果科技足夠發達,飛出太陽系也不是不可能的。可是想一想,所有的物質,包括我們的身體,無一不是函數在真如自性中的“投影”,即使我們的身體去到了宇宙的邊緣(如果有的話),我們看到的終究不過是一種現象,終究不過是追求一場迷離的夢,這樣的追求,只會離我們本心的距離越來越遠。 
 
這就是佛學與科學的不同點,科學追逐現象,佛學洞察本質。科學在繞著現象轉了一大圈後,終於與佛學只剩下一層窗戶紙的距離了。勇敢的學者,會毫不猶豫的捅破它,回歸到佛學博大精深的懷抱中,怯弱者仍然會止步不前,於是繼續著小貓捉自己尾巴的遊戲。
 
 
 
運用佛學理論,量子理論中的一些迷霧也就很容易被撥開。我們來看海森堡的不確定性原理。當我們要進行一次測量的時候,實際就是要求完成一次函數在真如本體的一次“投影”。用什麼方式來進行投影,直接決定我們將得到什麼樣的結果。當我們用確定的方式得到位置的資訊時就表示函數已經投影得到了一個現象,除此之外再沒有別的現象。所謂的動量只是人們對自己頭腦中虛構出來的粒子的臆測,那是根本不存在的,所以我們也就根本不可能會有關於動量的知識。同理,若是我們採用測量動量的方式來投影,我們將得到關於動量的所有資訊,但僅此而已,因為投影已經完成,關於位置的資訊只是頭腦中的臆測,一旦投影完成,一切就已確定。這是由現象世界的本質決定的,並不是因為我們的測量手段不夠先進。

 
我們回到漆黑房間裏找蒼蠅的那個比喻中。從佛學的角度來看,所謂一直在房間裏飛翔的蒼蠅根本就不曾實際存在過。當我們既不用照相機也不用攝像機進行觀測的時候,我們什麼也得不到。當我們採用一種觀測方式進行觀測時,我們就得到了一種確定的知識,但這種知識的獲得僅僅是因為觀測行為的發生而發生。比如說,有可能在我們拍照時,由於某種原理使蒼蠅的圖像投影在鏡頭上,從而使我們誤認為有一隻客觀存在的蒼蠅在房間裏飛翔,而事實上,根本沒有這樣的蒼蠅存在。所以,在亞原子領域,得到波動圖像還是粒子圖像,僅僅取決於我們選用哪種觀測方式。
  
 
有朋友可能會問,為什麼在宏觀世界裏,我們可以同時測定物體的各種性質,而微觀亞原子世界就不行呢?我們說,宏觀領域的現象,雖然也是由不斷生滅的分別識所形成的幻象,但由於我們的分別覺無法察覺到這種生滅,因此可以把物質實體的運動近似的看成連續的運動。這樣就可以運用牛頓經典運動力學,採用微積分的近似運算,得到物質實體在每一時刻的位置和動量資訊。牛頓運動力學本來就是在宏觀分別覺領域的基礎上建立的,因此能夠描述宏觀物體的運動狀態一點也不奇怪。然而在亞原子領域,不存在物質實體,也不存在物質實體的連續運動,因為這些概念都是分別覺層次上的。牛頓經典運動力學自然也就沒有效果了。而必須代之以非連續的量子電動力學,但是量子電動力學無論怎麼成功,卻終究繞不過對一些基本實驗現象和原理的解釋。
  
古希臘數學家芝諾曾提出了一個“飛矢不動”的悖論。意思是說,飛在空中的箭,看起來是連續運動的,但如果我們在任何一個瞬間把畫面定格,我們得到的將是靜止的一個畫面。那麼無數個靜止的箭加在一起,仍然是靜止的,運動的箭在哪兒呢?按照現代科學理論,空間和時間都有最小單位,即普朗克空間和時間。所以芝諾的說法是成立的。如果從牛頓經典運動理論出發,芝諾的這個悖論不可能被化解。因為在牛頓那裏,運動是絕對的,連續的。是運動的就不可能是靜止的,是靜止的就不可能是運動的,這是一對不可化解的邏輯矛盾。所以,從芝諾悖論也可以看出牛頓經典運動力學在涉及到一些本質問題時表現出來的局限性。
  
我們反思一下相對論和量子理論的矛盾根源到底在什麼地方。

相對論和量子理論毫無疑問是可以成功描述各自領域的一些現象的,我們可以理解為它們有各自適用的範圍。我們很容易發現,兩種理論都離不開一個常數,那就是光速。光速的概念其實可以把兩種理論串聯起來,而且,兩種理論的基本前提都是建立在光的概念之上。我們需要仔細考察兩種理論的基礎。


  
相對論的公設是:光速相對於每一個觀察者都是恒定的。

 
量子理論的公設是:光是一份一份不連續傳播的。



   
我們很容易從佛學角度看出這兩種理論的差別,相對論的公設——光速恒定,是站在我們分別覺層次來描述現象。而量子理論的公設——光的不連續產生,其實是站在分別念或分別識層次來描述現象。那麼現在就很清楚了,二者其實都是正確的理論,只是前提不一樣,適用的範圍也就不同。看問題的角度不同,自然就會產生矛盾。就像“飛矢不動”的悖論中那樣,站在射箭者的角度來看,箭是運動的。而站在與箭一起運動的一個參考系來看,箭是靜止的。運動和靜止在牛頓經典體系中是一對不相容的矛盾,但在相對論中卻得到化解。同樣的,相對論與量子理論的矛盾,在佛學中也得到了化解。在佛家看來,只要考察問題的角度不同,世界就會呈現出不一樣的面貌。這之間並沒有什麼矛盾可言。相對論和量子理論終於可以化敵為友,各自相安了!





趙夫子  合十

2011/08/13
凡事唯有投入,結果才能深入; 凡事唯有付出,結果才能傑出; 凡事唯有磨鍊,結果才能熟練; 凡事唯有不煩,結果才能不凡。
能與智者同行,你會不同凡響;能與高人為伍,你能登上巔峰。
你雖不能改變環境, 但卻可以轉換心境;你雖不能樣樣勝利,但卻可以事事盡力。
Dr. Chao Yuang Shiang (PH.D in management), Assistant Professor,Dep. of Finance & Institute of financial management, Nan Hua University.
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