【科学语境】“态叠加”与“无中生有”

“态叠加”是量子力学的一个重要概念,“无中生有”是传统文化的一个耳熟能详同时亦是不容易说清楚的命题。下面共用一个牛顿著名《色散实验》来阐述什么是“态叠加”,什么是“无中生有”。旨在跨时空、跨文化、跨学科打开学科之间的壁垒。

色散实验

《光的色散实验》是牛顿早在1664年就开始的光学研究,1666年,他用三菱镜进行了著名的色散实验。发现白光是由各种不同颜色的光组成的。1672年,牛顿发表了《关于光和颜色的理论》一文,并到皇家学会阐述自己的观点。认为白光经过棱镜产生色彩,成为七色光(见图1)。这是因为不同颜色微粒混合与分开造成的[1]。牛顿做这个实验的目的是用来反对光的波动说的[ 公元1600年以来,人类对光的本性进行了不懈的探索。几千年来,人类一直在寻找光的本质。光究竟是什么,它是如何产生的,它的构成如何?这些问题一直困扰着人们。历史上,以牛顿、拉普拉斯、毕奥、等为代表的光的微粒派,和以惠更斯、托马斯·杨、菲涅耳等为代表的波动派之间展开了多个回合的论争。它们之间除了激烈论战的一面外,还有相互吸收的另一面。两大阵营大将辈出,互有胜负,各领风骚上百年。但其意义不仅限于此。

虽然,量子力学是对牛顿力学的颠覆,但牛顿的这个实验,可用来很好地诠释量子力学的态叠加,同时可以很好解释“无中生有”。

图1:光的色散实验(图片来源于网络)

光的色散实验与态叠加

“一个波函数,多个世界”,多世界诠释认为,微观世界中的量子态是不能孤立存在的,他必须相对于他外部一切,包括仪器、观察者、乃至环境中各种要素。因此,微观系统不同分支量子态,也必须相对于仪器状态,观察者状态……乃至环境中各种要素来定义,从而微观系统状态嵌入到多世界的函数形式的表达式如下:

等式(1)右边表示所有分支波函数的态叠加。在量子力学中薛定谔思想实验中的活猫与死猫就是一种态叠加(见图2)。

图2:薛定谔猫生与死的态叠加

牛顿《光的色散实验》揭示:白光经过棱镜产生色彩,成为七色光。说明赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫七色光在没有被折射时是以态叠加于白光中的。即七色光在白光的状态就是以态叠加存在的。当然白光不仅仅局限于七色光,应该有无穷色的光。

若套用上述公式(1)来看,白光相当于等式的左边,七色光及棱镜相当于等式的右边。白光与等式右边相等,是同一个东西的两种表现形式。一个是隐性的一个是显性的。

光的色散实验与无中生有

《道德经》曰“故常无,欲以观其妙,常有,欲以观其徼,此二者同出而异名。”“天下万物生于有,有生于无”。所谓白光(无色无形无味)被三棱镜折射出赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫等七色光,而这些可见光本是以态叠加存在于无色无形无味的光中,没折射前是“无”,这是 “无”通过棱镜在表达“无”的妙有——赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫,这就是无中生妙有,而妙有与“无”是同出而异名且一体。棱镜起的作用如同管道般,只是让“无”通过它呈现出来。

赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫在“无”的层面是态叠加,在“无”的层面是不存在,赤、橙、黄、绿、青、蓝、紫对“无”来说是假相,七色光对“无”来说亦契合《金刚经》“凡所有相,皆是虚妄”。2500年前限于彼时现实环境,并未发展到可以用光演示隐性的态叠加与显性的七色光,此奥妙彼时唯圣者内证体悟方能悉知。我们生长于科技昌明的时代,得以借助科学实验了知老子、佛陀等圣人所参之境。

这个实验与“无中生有”互相印证,向我们揭示了“无中生有”中的“无”并非是指什么都没有(nothing),而是“无”具有无限的妙有;同时,“生”亦并非指按照时间先后顺序的诞生;“无”与“有”只是一种转换关系,也可以说“无”=“有”,并且“无”与“有”是一种没有先后顺序与终始的关系。

态叠加与无中生有异曲同工之妙

图3:“无”与“有”的关系如同“空”与“不空”的转化

态叠加是后现代科学的术语概念,而“无中生有”在遥远的2500年前就出现,在牛顿的《光的色散实验》下二者有异曲同工之妙。“无”相当于态叠加,是隐性的白光;“有”相当于七色光。借助科学实验这个分析工具对二者分别进行解释,赫然发现,二者是相同的主题,并且圣人们2500多年前对此主题就有所阐述。态叠加是科学家用科学的语言把这个主题重新提及并首次记录下来,态叠加是“无中生有”这一主题的旧事重提。实际上,这两个主题殊途同归于对宇宙真相的探究,其既不是一个单纯的哲学问题,亦不是单纯的物理问题,传统的单一学科很难给出令人满意的解释。通过跨时空、跨文化、跨学科研究视角打破这两个看似不相干主题的各自解释的局限。“我们要挖掘自己民族的本源,恢复一些被沉默的基因。可能我们丢掉的或被忽视的,正是我们自己所独有的。在此基础上,再借助其他的参照,即借助现代科学发展的参照走向最前沿。[3]”态叠加与“无中生有”的这种跨文化、跨学科、穿越时空的文明对话研究模式只是抛砖引玉,值得我们进一步关注和深入研究。其研究价值及意义在于“中西之和,古今之和、科技和人文之和,正昭示着人类文明的新曙光。

圣人的体认直觉能力与科学家的理性能力不但互相得到印证及互鉴、互释,并且互补去全面认识和解释我们的世界。承认科学家与圣人智慧的相似性,并不意味着科学家们应当放弃科学的研究方法,像圣人一样去体悟证悟,凭直觉去感知宇宙的真相。科学实验或成就成为很好解释圣人智慧的工具,探究宇宙的路径不同,但二者又是互补的,在揭示宇宙真相上二者不可或缺。

科学语境系统集成

以普世的科学语境作为中间“协议语言”关联各种智慧系统,为广泛的受众获得有缘智慧系统的深层乃至究竟的启迪成为可能。
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