量子意識?現代科學與佛法的匯合處  

朱清時,中科院院士,中國科大前校長

今天講的題目是《量子意識——現代科學與佛學的匯合處?》,大家一聽到這個題目可能覺得很玄。意識怎麼會是量子?量子這個東西大家可能都覺得很神秘,實際上一點兒也不神秘。二十世紀被最精密地證實的自然科學理論就是量子理論。二十世紀有大量的科技成就和社會的技術發展,都是跟量子理論有關的,像核能、半導體,我們現在用的手機、計算機,這些都和量子理論有關。下面我再簡要介紹量子理論。

     那麼意識是甚麼呢?學自然科學的人都知道,意識是被科學拒之門外、唯恐避之而不及的東西。我們這代人都知道一句老話,叫做:“科學研究的是不以人的意志為轉移的客觀規律。”這句話大家是不是很清楚,這是以前的老生常談了。“不以人的意志為轉移”的“意志”就是意識,就是說自然科學把自己擺脫得乾乾淨淨的,把所有意識的東西都排除在外,它不承認自己的東西跟意識有關,所以自然科學和意識是撇得很清楚的。但是人類發展到今天,發現意識是規避不了的。我今天要講的就是,自然科學發展到後來,發現意識是怎樣都規避不了的,而且意識在自然科學理論中,反而可能是最基礎的。這就是我今天要講的主要內容。如果大家聽懂了,為甚麼意識是規避不了的,而且意識在自然科學理論中是最基礎的,大家就可能知道自然科學最終應該會和佛學殊途同歸。

     佛學研究的正是“意識”(當然不能完全用意識來概括佛學),而自然科學要研究的,就是剛才說的,要和意識撇得很清楚的客觀世界。它把所有意識都排除在外,它研究的是“不以人的意志為轉移的客觀規律”,是客觀世界、物質世界。那麼人類另一部分的知識、宇宙中間另一部分的東西,就是意識,實際上是從釋迦牟尼之前就開始研究,釋迦牟尼之後就更發達,佛學研究人的意識。如果佛學跟科學研究的東西是分不開的,那麼佛學和科學一定就會走在一起。果然現在自然科學就發現,意識和客觀物質世界是不能截然分開的,隨著研究的深入,相信佛學最終會和自然科學殊途同歸。 

    這就是我今天要講的主題,也是我現在對佛學和科學的認識。

    有很多人習慣說佛學是迷信,我說不,佛學不是迷信,佛學研究的東西和自然科學不同,是宇宙的另一方面,就是意識。佛學和自然科學的研究就像爬喜馬拉山一樣,一個從北坡往上爬,一個從南坡往上爬,總有一天兩者要會合的。

     大家對這個說法先有了思想準備,對我後面講的東西可能就容易接受了。

   一、科學和佛學認識真理的不同方法 

     科學研究的是物質,科學研究的基本方法就是假設客觀世界和主觀世界、也就是物質和意識必須要截然分開;佛學研究的東西是意識,佛學反而認為主觀和客觀、物質和意識不能分開,就是“心物一元”的道理。大家要接受佛學不是迷信,必須要瞭解佛學為甚麼能夠發現真理,而不是胡思亂想呢?

     我們先來比較一下佛學和自然科學認識真理的不同方法。

     首先自然科學(以後簡稱科學)的方法,科學界有定論,是邏輯推理加實驗。邏輯推理是亞里士多德時代的形式邏輯,實驗是培根的科學歸納法的基礎。還有個大前提,就是剛才說過的,假設客觀物質世界和主觀意識能截然分開。

     佛學的方法跟科學完全不同,佛學的方法不做實驗,不作推理。佛學通過提高人的認知能力來認識更深刻的真理。甚麼叫提高認知能力?打個比方:一個小孩兒對世界的理解,對於我們成人來說很幼稚。這個小孩兒要提高認知能力,要等他長大。長大以後,他的大腦已經達到更高的水平了,他就會發現他小時候不能理解的許多道理豁然開朗。這就是提高認知能力來認知真理,就是人靠自然成長,從小孩兒變成大人。另外我們人類和猿猴的腦容量相差並不是太多,但是有很多我們看來司空見慣的東西,猿猴就是怎麼理解都理解不了。人類對猿猴不能理解的東西,一看就能理解,這就是人類的認知能力比猿猴高了一等,自然而然就理解了很多猿猴不能理解的東西。

所以佛經上經常說,有些人沒有慧根。沒有慧根的人很愚鈍。愚鈍實際上是認知能力不高。有慧根的聰慧的人,往往能夠一眼看懂愚鈍的人百思不得其解的東西。佛學怎樣去提高人的認知能力呢?用的辦法就是禪定,禪定讓自己的大腦和全部身心細胞處於高度安靜的狀態。這個時候,就像電流遇到超導體一樣。電流遇到普通導體時,有很強的電阻,那是因為普通導體里的分子、原子都在擾動,擾動增加了電流流動的阻力。當把導體冷卻到絕對溫度附近的時候,電子通過的路徑上,分子和原子的擾動全部都消失了,這個時候導體就暢通無阻了,一下子電流就極其強。人在禪定狀態下,如果你能達到那種功力的話,你的大腦就像超導體一樣,足夠安靜,一下子你的思維和你的意識就會變得比過去強大得多。所以佛學認知真理是靠禪定,靠一個人的心靜下來,提高了自己的認知能力,而認識到更深刻的真理。佛學認知真理是靠直覺。直覺人人有之,但直覺有大有小,佛學的直覺,是通過禪定提高之後的直覺,即是更高智慧的開啓。

     自然科學研究的是獨立於觀察者之外而存在的客觀實體,無論誰去觀察、用甚麼方法觀察,結果都應該相同,這就是自然科學的可重復性原則。因為它摒除了主觀,所以它的研究結果誰都可以重復。佛學的研究,是通過提高認知能力,那可不是任何人都能重復的了。佛學的認知方法叫“循業發現”,就是每個人的認知能力只有跟循自己業力的大小,業力的大小意味著認知能力的高低,發現宇宙真理的層次就不一樣。這兩種不同的方法往往不能混淆。如果搞自然科學的人用自己的重復性原則加之於佛學,那就完了,佛學不可重復。一個人能夠認知的東西,另一個愚鈍的人永遠不可能認知,要這個愚鈍的人提高了自己的認知能力才能夠認知,所以是不可重復的。就這個意義上說,很多人不理解佛學的方法,把佛學斥之為迷信。這是今天我要說的第一部分,就是佛學不是迷信,佛學是研究意識的,其研究意識用的方法不是自然科學的那種邏輯推理加實驗,它是靠提高人的認知能力來達到的。認知能力提高了之後,你對意識的認識才會上一個台階。

 
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朱清時,中科院院士,中國科大前校長
二、量子力學的詭異現象

     現在開始進入第二部分,可能大家有點吃力,所以希望認真聽。懂得這一部分,才知道二十世紀人類科技的最高成就,而且才能聽懂我剛才說的,為甚麼科學和佛學可能異途同歸。

     這部分講量子力學。當然我不是講授量子力學,我力求向南老師學習,把它講得通俗,大家都易懂。量子力學這個理論非常之怪,剛才說了二十世紀人類物質進步的每一個重大環節,都跟量子力學有關。量子力學也是自然科學史上被實驗證明最精確的一個理論,但是量子的觀念,沒有人能夠理解。我說的沒有人能夠理解,絕不是指像我們這個層次的人,而是說連量子力學的創始人都不能理解。量子力學創始人有兩個,一個是愛因斯坦,一個是玻爾。他們一輩子都在爭論量子力學的問題,“世紀大辯論”,結果還是不能理解。玻爾就說了,如果誰說他懂了量子力學,他就沒有真懂,因為量子力學連我們都沒有搞懂,這就是他們的觀點。那麼量子力學最不好懂的是些甚麼問題呢?我先把量子力學中人們最不好懂的東西介紹給大家,而最不好懂的東西最後恰好是證明瞭:意識不能被排除在客觀世界之外。一定要把意識加進去你才能夠認識搞懂它。

 
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干涉實驗的概念(如圖)。 如果有一個波,經過了兩個狹縫,出來就變成兩個子波,這兩個子波在隨後傳播過程中就會出現干涉。
1、迭加態與坍縮

     量子力學的第一個詭異現象叫做態迭加原理和坍縮。

     為瞭解釋量子力學觀念,我先說說普通人的日常經驗。一個物體在某個時刻,一定會處在某個固定的狀態。比如說,我的女兒現在在客廳裡面,或者說我的女兒現在不在客廳裡面,兩者必居其一。只有一個對,要麼在客廳裡頭,要麼不在客廳裡頭。這就是普通人的關於狀態的概念。一般人認為客觀物體一定要有一個確定的空間位置,這種存在,是不以人的意志為轉移的、是客觀的。這個客觀的定義,所有人都理解,而且認為這是天經地義的。

     但在量子力學里就不一樣了。量子力學的基本原理就是微觀粒子可能處在迭加態,這種狀態是不確定的。例如電子可以同時處於兩個不同地點,電子有可能在A點存在,也可能在B點存在,電子的狀態是在A點又不在A點的迭加。這個話大家就不太理解了。聰明的人會說,你說電子既在A點又不在A點,就像說你的女兒既在客廳又不在客廳,女兒在不在客廳,你一看不就明白了嗎?這還用辯論甚麼?但是恰好量子力學就認為,你要去看這個女兒在不在,你就實施了觀察的動作。你一觀察,這個女兒的存在狀態就坍縮了,她就從原來的,在客廳又不在客廳的迭加狀態,一下子變成在客廳或者不在客廳的唯一的狀態了。所以量子力學怪就怪在這兒:你不觀察它,它就處於迭加態,也就是一個電子既在A點又不在A點,既在B點又不在B點。好,你說我去觀察一下它在A點還是在B點。你一觀察,它這種迭加狀態就崩潰了,它就真的只在A點或者真的只在B點了,只出現一個。那有人就會說了:你這是詭辯,你怎麼知道電子不觀察它的時候,它既在A點又不在A點呢?好,這就是量子力學發展過程中,很多實驗確證的事情,其中一個最著名最重要的實驗,就是干涉實驗。

     我先說一下干涉實驗的概念(如上圖)。如果有一個波,經過了兩個狹縫,出來就變成兩個子波了,這兩個子波在隨後傳播過程中就會出現干涉。干涉的意思就是這兩個子波在每個點都迭加,在有些點上兩個波的運動方向相同,波的振幅就加強;在有些點上兩個波的運動方向相反,振幅就減低,或者抵消為零。所以最後你觀察到的波就是一些干涉條紋。如果看到干涉條紋,你就知道你觀察到的是個波,而且這個波是在兩個狹縫同時出現的,也就是既在A點又在B點,因為只有這樣的情況,波才能出現干涉。 
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如果用電子來做實驗(如圖),當每次只發射一個電子的時候,這個電子通過雙狹縫打到電子屏上,激發出一個小亮點,這是電子的粒子性。
如果用電子來做實驗(如上圖),當每次只發射一個電子的時候,這個電子通過雙狹縫打到電子屏上,激發出一個小亮點,這是電子的粒子性。但是事先也不知道電子會出現在屏幕上的甚麼地方,結果多次重復,經過大量的觀察發現,這些電子不是完全沒有規律的。它有時出現在這裡,有時出現在那裡,在某些地方出現的可能性要大一些,在另一些地方則小一些。電子的規律就是,它出現頻率高的地方,恰好是波動規律所預言的干涉條紋的亮處,而它出現頻率低的地方,對應於干涉條紋的暗處。
所以,大量的實驗證明: 電子儘管是粒子,但是其運動像個波,而且每個電子必須同時出現在兩個小孔。因為只有同時出現在兩個小孔,它才能幹涉。就如剛才說的,你沒有觀察它的時候,電子一定不會取一個確定的狀態,它一定是所有狀態都要同時存在,這樣它才能幹涉起來。這就是量子力學詭異的地方。這個性質,隨後有很多很多應用。

     剛才說了,電子一定要同時存在於兩個可能的狀態,電子才能與自己干涉起來。那麼如果我們觀察它,比如在兩個狹縫處設置探測器,電子會怎麼樣呢?電子一被觀測,就只出現在一個狹縫上了,干涉條紋立刻消失。這個狀態就叫做波函數的坍縮。就是你一觀察,電子就在一個確定的地方出現了。那麼有些人就想,我觀測它出現在確定的地方,它是不是早就出現在這個確定的地方,只不過我們不知道而已?不對,剛才的干涉實驗告訴我們,在沒有干涉之前,它肯定出現在所有地方。假如, 當我們不觀察時,電子真的存在於某個地方,它便只能通過一道狹縫,這就不能解釋實驗中觀測到的干涉條紋。


其實,嚴格的實驗已經完全排除了這種可能。電子在沒有觀測的時候,沒有確定的狀態。所以這件事是量子力學最詭異的事情。懂了這個,就懂了量子力學最詭異的東西,而且隨後我們就能來證明:量子力學離不開意識,意識是量子力學的基礎。

     搞物理學的人開個玩笑,說觀測為甚麼能夠改變電子的狀態呢?就好像一個男的和一個女的在戀愛時,不知道結婚的結果是好是壞,可能是好也可能是壞,是好與壞的一種迭加狀態。這個時候你想要確定是好是壞怎麼辦呢?只有結婚試試吧。一結完婚,狀態就改變了,就再也不是原來的狀態了,變成只有一個狀態了,要麼好要麼壞。剛才我講了半天,實際上就是和這個例子一樣。在觀察之前,大家都不知道電子處於哪個狀態。你去觀察一下,就像結婚了,那電子就出現在一個確定的狀態上了。這就是觀測對系統的影響。

    2、單體的迭加態:薛定格的貓---證明測量的核心是人的意識

      剛才說的是量子力學第一個詭異之點,現在我們來看看這個詭異之點往下推論,能夠推出甚麼結果。最後結果會使大家認識到,意識是量子力學的基礎,物質世界和意識不可分開。

 
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    這個實驗是量子力學的創始人薛定諤提出的,被稱為“薛定諤的貓”。薛定諤的本意是想批駁量子力學和量子力學的態迭加,他認為一個東西既存在這個狀態,又存在那個狀態,像女兒即在客廳,又不在客廳一樣,那是荒謬的。他就想了個辦法來批駁量子力學,結果沒有批駁好,最後反而證明瞭量子力學最詭異的地方,也就是意識和物質不可分開。 

     現在我來說薛定諤的實驗是甚麼(如上圖):把一隻貓放進一個封閉的盒子裡,然後把這個盒子接到一個裝置上,這個裝置包含一個原子核和一個毒氣設施。原子核有百分之五十的可能性發生衰變,衰變的時候就會發射出一個粒子來,這個粒子一髮出來就會觸發毒氣設施,毒氣一觸發就會殺死這只貓,這是他想象中的一個實驗。根據剛才說的量子力學的態迭加原理,沒有觀察的時候,原子核是處於已經衰變和沒有衰變的迭加狀態,就是它既可能衰變了又沒有衰變,它是兩種狀態的迭加,就像電子既在A點又不在A點一樣,這個原子核既衰變又沒有衰變,50%幾率衰變,50%幾率不衰變。這個時候貓的狀態是可能活著,也可能死了,就是說貓也處於這種既死又活的迭加狀態。

      貓可能處於這種狀態嗎?聰明人可能會說:那你打開盒子一看不就行了嗎?但是打開盒子一看,就是作了觀測,貓就只能是死或者活了。這個問題一提出來,物理學家一個個都驚呆了,原來以為只有微觀世界才有這種態迭加,就是狀態不確定,既處於這個狀態,又不處於這個狀態。現在宏觀世界也一樣了,貓不就是這樣嗎?有一隻既死又活的貓。大家都不承認有這種狀態。但是量子力學的詭異之點,量子力學的態迭加原理就是說:你在觀察之前,貓就是處於既死又活的狀態。這個問題爭論了很長時間。怎麼辦?量子理論很確定,這是毫無疑問的,如果沒有揭開蓋子沒有觀察,那薛定諤的貓的狀態是死與活的迭加,這只貓永遠處於同時是死又是活的迭加態。這與我們的經驗嚴重違背。這個實驗實際上就是“女兒在客廳里,女兒不在客廳里”變了個樣子說出來。這個貓是死了還是活著?既死又活是同時存在的,量子力學就認為兩者同時存在。那麼怎麼可能既死又活同時存在呢?人不能想象這種狀態,於是大家就把這個實驗進一步討論下去。

     1963年獲得諾貝爾物理學獎的維格納想了一個新的辦法,他說:我讓個朋友戴著防毒面具也和貓一起呆在那個盒子裡面去,我躲在門外,對我來說,這貓是死是活我不知道,貓是既死又活。事後我問在毒氣室里戴防毒面具的朋友,貓是死是活?朋友肯定會回答,貓要麼是死要麼是活,不會說是半死不活的。他這個說法一出來大家就發現,問題在哪兒呢?一個人和貓一起呆在盒子里,人有意識,意識一旦包含到量子力學的系統中去,它的波函數就坍縮了,貓就變成要麼是死,要麼是活了。也就是說貓是死是活,只要一有人的意識參與,就變成要麼是死,要麼是活了,就不再是模糊狀態了。維格納總結道,當朋友的意識被包含在整個系統中的時候,迭加態就不適用了。即使他本人在門外,箱子里的波函數還是因為朋友的觀測而不斷地被觸動,因此只有活貓或者死貓兩個純態的可能。

     維格納認為,意識可以作用於外部世界,使波函數坍縮是不足為奇的。維格納這個認識已經是量子力學界的共識了,確實只能這樣認為。因為外部世界的變化可以引起我們意識的改變。大家想過沒有,牛頓第三定律說作用力與反作用力是相等的。我們的意識能夠受外部世界的影響而改變,大家都覺得沒有問題,對吧?人的意識就是受外界客觀世界的影響改變了,隨時都在變化。那為甚麼客觀世界就能改變意識,意識就不能改變客觀世界呢?他就說意識是能夠改變客觀世界的,意識改變客觀世界就是通過波函數坍縮,就是使不確定狀態變成確定的狀態,這樣來影響的。所以波函數,也就是量子力學的狀態,從不確定到確定必須要有意識的參與,這就是爭論到最後大家的結論。

     自然科學總是自詡為最客觀、最不能容忍主觀意識的,現在量子力學發展到這個地步,居然發現人類的主觀意識是客觀物質世界的基礎了。因為量子力學是我們客觀物質世界最基礎的理論。剛才說過了,二十世紀人類技術進展都跟量子力學有關,而且量子力學經過了最精確的實驗驗證。量子力學的基礎就是:從不確定的狀態變成確定的狀態,一定要有意識參與。這是物理學的一個重大成就。到此為止我講的全都是物理學。大家有興趣的可以去買關於薛定諤的貓等量子力學詭異現象的通俗讀物,現在出的這種書已經很多很多了,我講的這些都是上面的說法。到這一步,我們對量子力學的詭異已經有所瞭解了,詭異的基礎實際上是:意識和物質世界不可分開,意識促成了物質世界從不確定到確定的轉移。

     這點很像在佛學中,一個念頭一下子使物質世界產生出來了,這樣的概念。物質世界產生出來實際上是從不確定一下子變成確定的,這兩者很類似。剛才講了量子力學兩個詭異之點,詭異之點到最後就達到了物質世界離不開意識,意識是物質世界的基礎,意識才使物質世界從不確定到確定,發生這樣的坍縮,也就是變化。

3. 多體的迭加態:量子糾纏 

     現在再來講量子力學第三個詭異之點,這個和前面講的狀態有關,是它們的直接結論,叫做量子糾纏。量子糾纏與“薛定諤的貓”是類似的,只不過“薛定諤的貓”講的是同一個東西處於不同的狀態的迭加,量子糾纏講的是如果有兩個以上的東西它們都處於不同的狀態的迭加,它們彼此之間有甚麼關聯。這就是量子糾纏。

 
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      量子糾纏最典型的例子是:如果有一個原子在空中爆炸,它變成了兩個碎片向兩個方向飛去。這兩個碎片的狀態一定有明確的關係,比如角動量守恆就告訴我們,這兩個碎片的狀態,如果一個角動量是正的,另一個角動量一定是負的,這樣它們的和才是零。在沒有被人檢測的時候,兩個碎片都是處於不確定的狀態,比如它們的角動量既可能是正,也有可能是負。而一旦被人檢測,受測的碎片馬上選擇一個確定的角動量,或者正的,或者負的;另一個未檢測的碎片,也馬上選擇與之相反的狀態,或者正的,或者負的。這就是剛才講的兩個的狀態從不確定到確定。

      關於這種關聯,可以打個比方,我們從北京買了一雙手套,把手套中的一隻寄到香港,另一隻寄到華盛頓,那麼寄到香港的是左手戴的還是右手戴的?誰都不知道,如果香港的人收到了打開一看,是左手的,那華盛頓的人不用看就知道收到的是右手的,因為手套是左右配對的,這是個規則。一旦寄出去了,寄的過程中不確定,但是一個人只要觀測了他收到的手套是左手的還是右手的,另一個人不用觀測就知道了。這就是糾纏的一個例子。大家可以說,手套在寄的過程中,只不過大家不知道而已,是左手右手早就確定了的。這就和“女兒在客廳里還是不在客廳里”一樣,大家覺得在不在客廳里是早就確定了的,只不過你沒有去觀察。手套也是一樣,大家會認為,你看沒看它沒關係,它早就確定了。但量子力學大量實驗證明,如果把同一個量子體系分開成幾個部分,在未檢測之前,你永遠不知道這些部分的準確狀態;如果你檢測出其中之一的狀態,在這瞬間其他部分立即調整自己的狀態與之相應。這樣的量子體系的狀態叫做“糾纏態”。就好比這個手套在寄出以後,在還沒被觀測之前,它是不是確定呢?肯定不確定。只有在你確定了其中某一個的狀態,另一個的狀態立刻就變化了,也變得確定起來了。這種關聯就叫作量子糾纏。

      大家也許很難理解這個糾纏,說實話,這個已經超出了我們人類的理解能力的範圍之外,你只能去試圖想他、接受他,跟我們日常生活中的客觀經驗已經不符了。我再舉個例子。人跟人之間的關係也是有這種糾纏關係,比如我跟我兒子之間的關係。我們一個父一個子,如果有一天媳婦生了一個孩子,雖然我完全不知道,但是我也馬上晉級為爺爺了。晉級跟我知不知道沒有關係,兒子晉級了,做爸爸了,我作為爺爺的狀態也就馬上明確了,這個也是一種糾纏。這個例子還說明糾纏的一個重要特點:糾纏一方得到的任何信息,另一方也會馬上感到,不需要信息傳遞。這一點很重要,後面要用到。

     這種糾纏的例子大家還容易理解,但是對於物質世界的糾纏大家不太容易理解,原因就在於大家的觀念都認為一個事物永遠都有個確定的狀態,但是量子力學發現微觀世界的事物,在還沒被觀察之前沒有明確的狀態。大家記住量子糾纏就是對於多個微觀物體,在被觀察之後,它們的狀態會從不確定到確定,作一個有關聯的突變。量子糾纏現在已經變成一個工具了,這個工具可以用來傳輸東西、傳輸信息。

     我先來說,非量子力學的經典物理學的信息傳輸。比如一位女士有一本書,或者任何信息,她想傳輸到一位男士手上去,這個男士在紐約,兩個人根本看不見。經典物理學的傳輸方式是女士拿掃描儀來掃描這本書,掃描之後通過網絡系統,把信號傳到男士那去,男士再把它打印出來,這就是經典信號傳輸了。但經典信號傳輸有個大缺點,就是不完全。因為一本書在掃描時候只能得到它的部分信息,這本書的顏色、紙張的厚度、紙張的原子分子結構那就傳不過去,傳的只是照相的圖像,這就是經典物理學的信號傳輸。
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      量子信號傳輸就完全不同了。量子信號的傳輸利用量子糾纏態。如果這位女士與男士離得很遠,一個在火星上,一個在地球上,他們可以用量子糾纏來傳輸信息。如果女士在A點,她有光子A;男士在B點,他有光子B。光子A和B處於糾纏態,對A光子施加的任何作用或給她的任何信息,B光子都馬上得到。如果把這本書的全部信息作用於A光子,那麼B光子也馬上得到。這就是量子隱形傳輸中,最後的B點得到的是和原來完全一樣的信息。經典物理傳輸後所複製出來的,只是紙上圖像的信息,沒有複製任何“實體”本身。而量子隱形傳輸卻是從“實體”得到完整的信息,從而複製出了“實體”本身,儘管只是一個小小的量子態!

     這個工作現在在全世界做得最領先的是歐洲國家,然後就是中國。中科大有個年輕教授叫潘建偉,他做這個在全世界很有名,做得很好。這個量子隱性傳輸能夠實現,就使得人類有這種可能:可以把在地球上某個東西的全部信息傳到火星上去,而且瞬間就傳播了。現在傳播的是某個東西的全部信息,總有一天能實現把一個人的全部信息傳遞到火星上去,然後在那個地方用原子組裝出來,不就變成傳輸了一個人了嗎?這個超遠距離隱性傳輸,就類似於中國古典小說中的幻想。

     我講這個,主要想讓大家理解並記住,如果兩個地方的物質處於糾纏態,從糾纏的一方的所有信息可以瞬間傳遞到糾纏的另一方去,這種傳輸沒有時間空間的限制,是瞬間傳播的。這是量子力學第三個詭異的地方。

    三、意識是量子物理現象 

     意識很可能是一種量子力學現象。為甚麼這麼說呢?比如你面前出現了一朵花,這時有兩種可能的狀態:
     一個沒有任何分別心的人,“對境無心”,看花不是花,此時他的意識處於自由的狀態,他沒看到花是不是紅的,好不好看,他看它並不是花,他根本就不動念頭。這種狀態是南老師在《人生的起點和終站》中講的“昭昭靈靈,一靈不昧,清清楚楚,沒有妄想沒有雜念”,就是一念不生,你無論看到甚麼東西,你都不生念頭,這是一種境界。這種境界在唐代張拙的詩中寫道“一念不生全體現,六根才動被雲遮”。一念不生的境界就是看到一個物體,不生任何念頭,對境無心。所以看花不是花,這時候意識處於很自由的狀態。這個自由狀態與剛才所說量子力學的詭異現象怎麼可以比較起來呢?就是電子這些東西,在你沒有測量的時候,它處處都存在,也處處不存在,一旦你測量,電子就有個固定狀態出來了。

 
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意識也是這樣,如果你看到這朵花,一下子動念頭了,動念頭實質上就是作了測量。你用鼻子作了測量發現是香的,你眼睛進行測量發現是紅色的而且美麗,你動意念去測量它,發現它很令人愉快。於是這些測量的結果,也就是念頭的結果,一下子使你產生了進一步的念頭:這是一朵玫瑰花,就認出它來了。人意識的發動的過程實際上是通過動念進行測量,然後產生念頭。這時候念頭產生出來了,實質是通過測量得出的幾個我們製造出來的概念。這時意識不再自由,它突然坍塌到一個概念“玫瑰花”上。因此是念頭產生了“客觀”,念頭就是測量,客觀世界是一系列複雜念頭造成的。

     所以我們說人的念頭和量子力學的測量很類似,意識在不測量的時候是空空靈靈的、清清楚楚的、沒有產生任何妄想雜念、是對境無心的,看花不是花。但是一旦你產生念頭了,對它進行測量了,於是花就固定為一種形態而跳出來了,你就認出它是花了。這就是人的意識。這就是意識和量子力學測量的類似之處。

     說得更深一步,《楞嚴經》講“性覺必明,妄為明覺”,是甚麼意思呢?這個解釋是我根據南老師所講的筆記歸納的:宇宙本體如來藏本是清淨本然,元自靈明,因為明極了,而忽生妄念,想看看自己是甚麼樣,就動了念頭了,就發生照明感覺的作用。這個後天妄動的感覺照明,就形成有所為的動用。這個有所為的妄動生變動,就形成了物質世界。這就是說,整個物質世界的產生,實際上在意識形成之初,宇宙本體本來是清淨本然的,一旦動了念頭想去看它了,這念頭就是一種測量,一下子就使這個清淨本然變成一種確定的狀態,這樣就生成為物質世界了。《楞嚴經》最早、最清楚地把意識和測量的關係說出來了。

     下面我們再來比較一下,佛學和量子力學對物質和意識測量之間關係的闡述。

     量子物理嚴格的實驗已經證明瞭:基本粒子在沒有觀測的時候是沒有確定的狀態的。佛學中的意識是:意識的本體是“一念不生”的境界,處於這種境界的人,面對所有事物都對境無心,這時意識處於不確定狀態,不住相。如來的法身其實不在任何具體的空間,不住相,又存在於任何地方;不在某處又存在於任何一處。人的意念也是不住相,沒有任何具體的色相。

     在量子物理中,這種沒有確定的狀態,一被觀測,也就是人的意識一參與,基本粒子的波函數就開始坍縮了,電子就會出現在個確定的位置,就出現某種客觀實在,所以客觀實在產生於意識參與的測量。在量子力學中,物質是由測量而產生的,而起心動念的實質我們也可以把它叫做一種測量。起心動念的時候意識本身就不再自由了,它突然就坍縮到個具體的概念之上了。這就是科學與佛學的比較。作這個比較的主要目的是想讓大家理解,為甚麼現在我們要開始把意識現象當作是一種量子力學現象來看待了。把意識當作量子力學現象看待,這個時候的意識就是量子意識,量子意識是現在科學發展的一個新的前沿,已經有很多人在研究它。

     四、量子意識 

     這一部分介紹現在世界上的科學家研究量子意識達到甚麼水平了。這些材料取自於《科技日報》上一篇大文章,標題是《物理學和數學能完整描述真實嗎——世界著名物理學家論辯量子意識》(http://scitech.people.com.cn/GB/14524558.html),其中介紹世界上對量子意識的研究。

     科學家們現在已經開始認識到了,意識是種量子力學現象。這點可能與我前面講的這些東西有關:意識像量子力學的現象,意識的念頭像量子力學的測量。人的意識過去一直都沒有搞清楚,包括中醫經絡學說講的“氣”,“真氣循環”。“氣”用任何實驗方法都沒有找到。很可能意識或是“真氣”這種東西,實際上是量子力學現象,用經典物理學的電學、磁學及力學方法去測量,是測量不出來的。量子力學現象的一個主要狀態,就是剛才說的量子糾纏。
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      大腦中有海量的電子,它們處於複雜的糾纏狀態。意識就是大腦中這些處於糾纏狀態的電子在週期性的坍縮中間產生出來的。這些電子不斷坍縮又不斷被大腦以某種方式使之重新處於糾纏態。這就是現在量子意識的一種基本觀念。這個假說在解釋大腦的功能方面已經開始有一些地位了,形成了量子意識現象的基礎。

     目前關於量子意識的理論有好幾種,這裡介紹影響最大的:英國劍橋大學的教授彭羅斯(Roger Penrose)和美國一位教授哈梅羅夫(Stuart Hameroff)他倆創立的理論。彭羅斯曾和霍金合作發現了黑洞的各種特徵,是現代頂級的物理學家。他寫了一本非常著名的書叫《皇帝新腦》,不知大家看了這本書沒有,現在到書店去還找得著。他這本書就是研究意識,他認為人的大腦有一點是現在的計算機和機器人做不到的,就是人的大腦有直覺。計算機和機器人都是邏輯運算,所以它不能產生直覺。直覺這種現象,彭羅斯認為只能是量子系統才能夠產生。所以,彭羅斯和哈梅羅夫就認為,在人的大腦神經元里有一種細胞骨架蛋白,是由一些微管組成的,這些微管有很多聚合單元等等,微管控制細胞生長和神經細胞傳輸,每個微管里都含有很多電子,這些電子之間距離很近,所以都可以處於量子糾纏的狀態。在坍縮的時候,也就是進行觀測的時候,起心動念開始觀測的時候,在大腦神經里,就相當於海量的糾纏態的電子坍縮一次,一旦坍縮,就產生了念頭。

     如果按照他們的理論,腦細胞里存在著大量的糾纏態的電子,那就不可避免地有量子隱性傳輸存在,因為宇宙中的電子和大腦中的電子都來源於“大爆炸”,是可能糾纏在一起的,一旦糾纏,信息傳輸就能不受時間空間限制地隱性傳輸了。

     按照彭羅斯和哈梅羅夫的理論,我們的大腦中真是存在海量的糾纏態電子的話,而且我們的意識是這些糾纏態電子坍縮而產生的,那麼意識就不光是存在於我們的大腦神經系統細胞之中,不只是大腦神經細胞的交互,而且也形成在宇宙之中,因為宇宙中不同地方的電子可能是糾纏在一起的。這樣一來,人的意識不僅存在於大腦之中,也存在於宇宙之中,在宇宙的哪個地方不確定。量子糾纏告訴我們,一定有個地方存在著人的意識,這是量子糾纏的結論。如果人的意識不光存在於大腦之中,也通過糾纏而存在於宇宙某處,那麼在人死亡的時候,意識就可能離開你的身體,完全進入到宇宙中去。

     所以他們認為有些人的瀕死體驗,實際上是大腦中的量子信息所致。在這個時候,心臟停止跳動、血液停止流動,微管失去了量子狀態,而大腦中的量子信息並沒有被破壞,它只是被干擾驅散到宇宙中去了。如果一個人死後復生,蘇醒過來,量子信息又回到他的大腦中去,此時他會驚訝地說:“我經歷了一次瀕死的經驗。”如果這位患者沒有死而復生,最終死亡之後量子信息將離開身體,從而可能被模糊地鑒別為靈魂。

     所以,彭羅斯和哈梅羅夫就認為,如果是用量子信息的方法來解釋,說人的大腦意識真是產生於量子信息的狀態,有量子糾纏存在的話,那麼人體的信息是不會消滅的,只會回到宇宙的某一處。他們認為人體的這種信息可以模模糊糊地定義為靈魂。不是和大家說的那個靈魂一模一樣,但是它的狀態與我們過去說的靈魂非常類似。

     以上的這些是彭羅斯和哈梅羅夫的理論,現在的科學家正在開始進行大量的實驗,來驗證人的大腦中是否存在量子糾纏態的電子。已經有一批實驗做出來了。

     2003年到2009年之間,有個叫康特的人做了一系列實驗,他證明瞭人的精神也就是意識狀態,存在著量子糾纏的現象。 

     加州大學伯克利分校的物理學家,認為他們發現了生物系統量子相干現象的證據,相干是糾纏的一種。他們認為綠色植物在光合作用中就是表現出了量子計算的能力,量子計算就是量子糾纏的一種運用,所以量子糾纏在大腦中是存在的。

     2010年,英國牛津大學的科學家,在《物理評論快報》上發表了一篇論文,他們發現在歐洲有種鳥,叫歐洲知更鳥(European robins),這種鳥是候鳥,它們飛得很高,但是每次找路都找得很準確。他們發現在這種鳥的眼睛中有一個基於量子糾纏態的指南針,所以它們能用量子糾纏態的指南針來感知地球磁場很微弱的變化,來指導它們的飛行。因此如果鳥的感知系統使用了量子糾纏的話,那麼人的系統中自然就有可能存在量子糾纏了。

     總之,關於量子意識理論的實驗仍正在進行之中,目前還很難下結論。但是毫無疑問,物理學已經從任何事物都是“如露亦如電,應作如是觀”這個方嚮往佛學的境界上又靠近一步了。世界上可能存在著類似靈魂的東西,它在人生結束之後不死,只是回到宇宙中的某個地方去了。這種觀念跟唯識的根本-阿賴耶識學說是相一致的。

     好,我現在就結束我的演講。謝謝大家。請大家指正。


(演講者:朱清時,中科院院士,中國科大前校長)
 
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