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科学家 已经用量子力学证明了 灵魂的永恒存在
发布时间:2018-4-4  阅读次数:1045  字体大小: 【】 【】【
  
科学家 已经用量子力学证明了 灵魂的永恒存在?
     作者:张昊     来源: 量子科学微信公众号




科学家已经用量子力学证明了灵魂的永恒存在?




看见这个标题,量子君要问:这是哪个国家的科学家?姓啥名谁?实验数据在哪?


            说句得罪人的话,用量子力学证明灵魂的存在,是对科学家智商的莫大污蔑。


             从古到今,在各种文化以及宗教中,都有关于人死后去了哪里的讨论。各种灵异、浪漫乃至恐怖的说法背后,结论都是灵魂存在,肉体可以消亡,但是灵魂却能够永续。虽然灵魂无法被证实,但也很难被证伪,一个人内心笃定灵魂存在,无论他人如何劝说,也必定很难改变他的既有观念。



             如果不是从小就接受系统性的无神论思想和科学方法论教育,多数人对灵魂都会抱有谨慎相信或者谨慎否定的态度。在宗教传统较为深远的国家,完全否定灵魂存在的无神论唯物主义者不敢说是凤毛麟角也绝对谈不上是随处可见。同时,现代科技的发展不断更新着人类知识的边界,科学研究的内容和领域在普通人看来与日常生活距离不小。这样的社会现实给了很多伪科学说法相当大的生存空间,“量子力学证明灵魂存在”就是这其中的典型代表。


             这一说法套用了量子力学中“波粒二象性”的基本概念,假设人的身体是“粒子”,人的灵魂是“波”,实体与灵魂或交织、或分离,所以符合波粒二象性的物理原理。当然这种观点纯属无稽之谈,是一种将非科学观念附会于普通人不太了解的科学术语之上的经典伪科学套路。为了不“糟蹋”科学,我们很有必要普及一下量子力学的基本知识。


             自从二十世纪以来,物理学两大新理论——量子论和相对论,从理论到实际应用,已经影响到我们生活的方方面面,从卫星导航到纳米材料,几乎都离不开这两大理论。整个现代物理学的大厦,就是建立在量子论和相对论的基础之上,二者也成为了高科技的代名词。如果说相对论几乎是以爱因斯坦一己之力建立起来的话,那么,量子论或者说量子力学则是集合了全世界最聪明的一群人所建立起来的物理学理论,其中也包括爱因斯坦。


             量子力学的核心观念对于我们的常识以及直观感觉都是一种颠覆,因此从诞生之初道路就不平坦,创立者内部关于量子力学的认识也不尽统一,论争持续了数十年。一百多年来,先后有许多科学家提出各种思想实验以及可观测实验,试图解释或者推翻量子力学。在这样的磕磕绊绊中,量子力学已经伴随人类走过了一百多年。


             量子力学一开始就与“光、电子以及原子”密不可分,而这些粒子,与人类一直苦苦追求的物质结构的“基本单元”有很大关系。抛开这些复杂的物理学史以及理论不谈,我们从量子力学最根本的问题——“测量”出发,直击量子力学的本质。


             斯特恩-盖拉赫实验验证了电子自旋,是经典的量子力学实验。电子自旋由洛伦兹的学生乌伦贝克和高斯密特为了解决碱金属原子光谱的双线结构和反常塞曼效应而提出,这一发现本应该得诺贝尔物理学奖的,但不知什么原因没得,可能评委会的人觉得这么重要的发现早就已经得过了,所以就没让他们得“第二次”,这可以说是遗憾吧。斯特恩和盖拉赫两人通过让高温熔炉发射出的银原子经过非均匀磁场,观察到银原子劈裂为两束,证实了电子自旋的存在。根据经典电磁学,银原子在承接屏上应该是连续的带,而非劈裂为两个斑,只有用电子自旋才能解释这种现象。对斯特恩-盖拉赫实验进行改进,就得到了级联斯特恩-盖拉赫实验。


             不确定原理或叫测不准原理,由海森堡提出的不确定关系发展而来,不确定关系讲的是“不可能同时精确测量位置和动量”,光的单缝衍射其实可以有不确定关系很好的解释,光子通过狭缝,狭缝的宽度代表了光子位置的精确度,而衍射条纹的宽度代表了动量的不确定度,当狭缝逐渐变窄也就是光子位置越来越精确的时候,衍射条纹却越来越宽即光子的动量越来越不确定。测不准原理在科学测量中具有深远的意义。它让人们意识到对任何物理量的测量,其精密程度都存在一个限度。在量子力学出现以前,人们总是找不到一个理论来解释为什么不可能无限精确地提高我们的实验精度。而波粒二象性和不确定关系给出了测量精度的基本限度。这与经典力学中的观念极其不同,具有革命性的意义。


             测量的问题除了测量的准确性以外,还有一个问题:就是测量能不能真实反映客观实在。这涉及到EPR佯谬以及量子力学的哥本哈根诠释。限于篇幅,我们只把主流的结论和观点叙述一下:量子系统的存在是纠缠态,测量导致塌缩到本征态,也就是任何测量都会不可避免地影响到客观实体本身。


             我们得到的关于量子系统的唯一信息来自于正在被测量的系统总会产生作用的这些测量当中。所以把这些物理特性归于一个孤立的量子系统是没有意义的,因为我们永远不知道它们是什么,除非我们去测量,而测量不可避免地会影响到孤立的存在。真正的物理特性只有当微观客体的相关系统与测量装置结合起来才能被获得。


             当然,对此观点有相当的反对者,最著名的要数爱因斯坦,并联合波多尔斯基和罗森提出了EPR实验,该实验是利用产生的具有垂直偏振方向的光子对,当它们分开之后,我们对其中一个进行测量,就会在不影响另外一个光子的情况下得到它的偏振信息。


             这是爱因斯坦一直坚信的,即存在一个“绝对客观”的世界,我们在不影响它的情况下可以获得它的物理信息。而玻尔坚持应该抛弃这样一种“绝对”观念,他指出,EPR实验的关键在于在光子对产生之时,它们就成为一个量子系统,即使分开以后,对其中一个光子的测量,影响地是整个光子对系统,所以,不存在不影响另外一个光子而测到它的偏振信息,这就是量子系统的非定域性。


             关于此问题,还有薛定谔的猫态、贝尔定理以及贝尔实验等一系列著名科学思想和实验。最近中国科学院院士潘建伟及其课题组实现的十光子干涉的“量子纯态”以及量子通信,都与此有着紧密的关系。正因为量子力学如此违反直觉,才有那么多科学家前仆后继设计实验区验证它或者想要推翻它。从量子力学产生到现在,无数实验证明了量子力学的正确性。这就是科学,科学并不只是观念上的,实践是检验真理的唯一标准。


             上述的科学成就不过是量子力学百余年发展史上的精粹,相信没有受到过专业训练的读者几乎无法理解叙述的内容,毕竟这是过去一百多年里人类最聪明的几百个大脑究其一生的研究成果。而那些所谓用量子力学证明灵魂存在的人,他们没有为厘清量子力学和灵魂的关系而做出任何实质性的努力,被他们的说辞蛊惑的人们简直是愧对建立量子力学理论的诸位先贤。


             引力波是爱因斯坦的广义相对论在一百多年前预言的,有人相信有人不相信,但是,大家为了证实或者证伪,都设计各种实验去探测它,经过七十多年的努力,终于探测到了,这才是做科学的态度。如果灵魂支持者认为灵魂是一种波或者是一种别的物质,那么就去设计探测器想方设法探测到它,而不仅仅是用科学的概念去牵强地装裱自己认定的结论。


             量子力学不仅是实验的,也是理论的。现代物理理论不能被大众广泛的接受主要原因之一是复杂的数学形式和逻辑,这也是科学的另外一个特点:严密的逻辑。而灵魂鼓吹手们多数缺乏严格的科学训练和严密的逻辑思维,如果没有严密的逻辑,那这一观点和信口开河有什么分别?他们大多时候不能够自圆其说,在需要的时候借用某一概念,当不需要的时候又弃之不顾。


             还有人鼓吹量子力学与各种神学的关系,借此来证明某些神的存在。而笔者认为,神本来就是在人类蒙昧时期由于对自然的不了解和敬畏而设计出来的带有人的色彩的一种观念上的偶像。现代量子理论写进教科书的观点,每一种都经过数不清的考验。换句话说,自然就是最高的神,自然就是最高的准则,包括我们设计的实验,虽然是人为设计的,但也不可能违背自然定律。据说当爱因斯坦说“上帝不掷骰子”时,玻尔的回答是“不要告诉上帝该做什么!”尽管这件事情的准确度有待考证,但是谁说玻尔说得不对呢?


            量子君引用这样严肃的文章,有很多朋友一定会很不高兴。但“用量子力学证明灵魂存在”的真的不是科学家,而是神学家,或者是伪科学家。


            可以被证伪的是科学;不可以被证伪的是哲学;不允许被证伪的是神学。


            有的人为了吸引眼球,故意夸大量子力学的神秘性,牵强附会毫无依据地提出很多脑洞大开的“新观点”。


            量子君相信,通过长期艰难的科普,量子科学一定会在中国的土地上闪耀着正能量的光芒。





文/张昊      大阪大学助理教授

注:原文较长,编辑删除了其中专业性比较强的描述。

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