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诺贝尔物理学奖得主眼中的上帝
www.creaders.net | 2022-10-15 23:30:35  上报 | 0条评论 | 查看/发表评论
 

诺贝尔物理学奖得主眼中的上帝

量子力学认为,观测者才是最主要的,或许我们的世界并非真实存在的,而是虚拟世界。(图片取自Pixabay)

邓鸿源评论文章:2022年诺贝尔物理学奖得主日前揭晓,艾斯佩特、柯罗瑟、吉林哲这3位科学家因为在量子力学领域的进展而获奖,他们的研究促成日后超级电脑和加密通讯的发展。3人“以量子纠缠光子实验、确认违反贝尔不等式、开拓量子资讯科学”而获得表彰。

在量子力学里,量子纠缠的意义是,当几个粒子在彼此交互作用后,由于各个粒子所拥有的特性已综合成为整体性质,无法单独描述各个粒子的性质,只能描述整体系统的性质,此现象被人称为量子缠结或量子纠缠(quantum entanglement)。

假若对于两个相互纠缠的粒子分别测量其物理性质,如位置、动量、自旋等,会发现量子关联现象。例如,假设一个零自旋粒子衰变为两个以相反方向移动分离的粒子。沿著某特定方向,对于其中一个粒子测量自旋,假若得到结果为上旋,则另外一个粒子的自旋必定为下旋,反之亦然。

更特别地是,假设沿著两个不同方向分别测量两个粒子的自旋,则会发现结果违反贝尔不等式。在理论物理学中,贝尔不等式(Bell's inequality)是一个有关是否存在完备局域隐变数理论的不等式,如果不等式不成立,说明不存在关于局域隐变数的理论可以复制量子力学的每一个预测。

量子力学的开山祖师是德国科学家马克斯·普朗克,他发现能量量子化(1918年获得诺贝奖)。后来推演出两种理论,即提出矩阵力学的德国科学家海森堡(在1932年独得诺贝尔奖),还有提出波动力学的奥地利科学家薛丁格(在1933年获奖)。两种理论都对近代半导体科技产生重大影响。

薛丁格方程式可以简洁优雅地描述波耳的氢原子模型,他认为电子在方程式中的波函数就代表实在的波,就像光子也是一种波。然而,有个问题难倒了所有人:波函数竟然是复数,它的物理意义是什么?

另一德国量力大师马克斯·玻恩宣称,薛丁格的波函数并非描述电子如何波动,而是代表发现电子的机率,正确地说,波函数本身是一种机率振幅,它的绝对值的平方才是测量到电子的机率。他也因为对此的诠释而获颁1954年的诺贝尔物理奖。

向来有明确因果关系的物理,竟然跑出来不确定的机率,许多科学家都对此无法接受,爱因斯坦是其中之一。爱因斯坦在写给玻恩的信中写下著名的“上帝并不是在玩骰子(He is not playing at dice)”。

爱因斯坦与玻恩虽然立场相左,但与他却是终生挚友,两人的友谊持续长达四十年,历经两次世界大战。英国哲学家罗素曾如此描述他们:“他们两人都才华洋溢却又虚怀若谷,还有道德勇气声讨纳粹党,他们的生命闪耀出一种强烈的美。”

量子力学认为,观测者才是最主要的,或许我们的世界并非真实存在的,而是虚拟世界,因为我们平时玩游戏的时候,游戏中的人物能够知道自己在虚拟世界中吗?而我们也是一样的,也许只有我们走出这个宇宙,才能够发现宇宙的终极奥秘。

有人说,低次元的人类无法看到高次元的造物主,如同我们看蚂蚁世界一样,蚂蚁可能认为人类是它们的上帝,拥有主宰它们命运的力量,却看不清楚我们的相貌。人类对于可能的造物主,应该也是如此,因为人类只是三维空间的生物,而宇宙的造物主很可能在三维以上空间观察我们。

1957年中国第一位诺贝尔物理奖得主杨振宁曾被问道:你相信这个世界上有上帝吗?杨答道:如果说这个上帝是一个人形状的,那我想是没有的,如果你问我有没有一个造物主,那么我想是有的,因为我们的这个世界并非偶然存在的,虽然说,到现在为止,科学家还不知道这个造物主到底是什么?但是许多科学家认为我们的世界并非偶然,包含牛顿与爱因斯坦。

其实杨振宁的原始思想来自爱因斯坦,因爱因斯坦的回忆录曾说,上帝创造了我们的宇宙,上帝生活在我们的宇宙中,不过爱因斯坦心目中的上帝和我们想的上帝不一样。爱因斯坦的上帝是自然神,不是人格神,祂或许是仁慈,也有创造宇宙的能力,但是却没有能力赏罚人世间的善恶,也无法挽救世间的悲剧,如铁达尼号事件与二战是如此,如今的乌俄战争也是如此。人世间的悲剧只有人类自己能处理。

杨振宁的物理学研究领域广泛,他在统计力学、粒子物理和量子场理论等都取得杰出成就,其中最重要的贡献有三项,分别是1954年与罗伯特·米尔斯合作的杨-米尔斯定律、1956年与李政道合作的宇称不守恒定律和1967年的杨-巴克斯特方程,这三者都对近代物理产生深远的影响。

杨振宁说,科学能体现出一种客观存在的美,因为“科学里终极的美是客观的,没有人类时就已经有这些美了”。他借用王国维的术语说“科学中的美是‘无我’的美,艺术中的美是‘有我’的美”。换言之,科学是客观的,艺术是主观的产物。

爱因斯坦也说,人类所能拥有最美丽的经验是神秘与奥妙,这是真正艺术与科学起源的根本感情。凡不识神秘,不再对自然好奇与惊叹者,眼神将黯淡无光,彷彿行尸走肉般。正是这种神秘与奥妙的经验,才会产生宗教,衍生出真正的信仰。唯有在这层意义上,我算是有虔诚信仰之人。

以上几位伟大物理学家当初只是为了满足自己的好奇心而研究科学,没想到其研究成果也给人类文明与生活方式带来重大的改变,不论是物质或精神文明都有。他们不仅有顶尖的专业科学知识,尤其有道德勇气,不为邪恶政权服务,更令人尊敬。

瑞典富豪诺贝尔,原本因卖火药致富,死后财富不留给子孙,而是创立诺贝尔奖遗爱人间,造福世界,提升文明,其伟大精神永垂不朽,胜过古往今来所有的帝王、将相、仕绅与富豪,很值得我们深思。

作者为台大物理博士,文化大学教授

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