第33章 奇妙的量子理论
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所属部分：警世故事
引申话题：嗯……什么也想不起来
尽管量子理论听上去十分“玄幻”，但它成功地解释了很多现象。然而，偏偏有人别有用心。他们到处推销披着量子理论外衣的伪科学理论和“垃圾科学”（junk science），我们也称之为“量子玄学”（quantum woo）或“量子神秘主义”（quantum mysticism）。
科学理论往往形式优美，真实可靠，还能极大地改善人类的生存状态。但是科学也需要我们付出相当的代价——我们必须接受实验的客观结论，无论它是否对我们的胃口。我们需要达成一致，需要团结协作，需要在彼此尊重的基础上开展学术争论。我们不能违背自然规律，又要利用自然规律。就算心里再不情愿，我们也不得不经常承认：“可能是我错了。”
——大卫·布林
要想成功推销针对病理症状的治疗——无论是顺势疗法还是二元论，或其他什么方法——如果能被贴上“科学”（也可看成某种回音室效应）两个大字就算大功告成了。毕竟科学带来的好处谁都看得到，因此能得到它的承认绝对是一桩好买卖。不过事实上，由于无法得到科学家的支持，因此如果能让这些歪理“看起来”很有科学道理，他们也就心满意足了。无论如何，哪怕你卖的是狗皮膏药，但只要假装给它披上一层薄薄的科学外衣，就足以蒙蔽很多人。
要想以假乱真，一个颇为有效的策略是，先看看最近有什么最新的科学发现——既要很少有人能真正理解，又要听上去非常“前沿”而时尚。你可以大胆宣布——某（伪科学）理论之所以成立，就是因为有了这一最新发现。在两三百年前，电磁学是当时最时尚的科学概念，并由此导致人们发明了无数骗人的装置和治疗方法。
其中，最著名的应该算是弗朗兹·安东·麦斯麦提出的动物磁性说（animal magnetism）。最后揭穿他真面目的不是别人，正是大名鼎鼎的本杰明·富兰克林。尽管如此，麦斯麦的那套思想直到今天还依旧不时被人们提起。麦斯麦认为，由生物自行创造出来的动物磁性可以被用来治疗任何病痛，从而缓解那些非富即贵的患者的焦虑情绪。如今这一理论已经演化为对“性吸引”的解释。如果某样东西吸引了我们全部的注意力，那么我们会说被它给“迷住”（mesmerized）了。
一个世纪之后，科学界又开始流行研究辐射。于是各种放射性的保健品大行其道，并引发了对X射线和其他能够穿越人体的隐形粒子神奇功能的广泛猜测。人们大肆吹捧那些放射性的保健品的功效，而实际上，服用保健品所产生的辐射危害无异于慢性自杀。
位于新泽西州东奥兰治的贝利镭实验室（The Bailey Radium Laboratories）曾经推销过一种名为“镭钍水”（Radithor）的放射性保健品。他们向公众保证，每瓶镭钍水“至少含有1微居里的镭226和镭228”。他们还声称该产品对人体绝对安全，并且其放射性还能得到官方“证明”。像镭钍水这样的产品在当时可谓风靡一时，直到20世纪50年代，美国食品药品监督管理局才开始禁止此类产品上市。
过去的发现由于逐渐变得广为人知，已经不再适合作为伪科学理论的护身符（虽然磁性说依旧是个流行术语）。不过没关系——这是个科学新发现层出不穷的年代，新的理论可以随时填补原先的空白。如今，被伪科学理论用来装点门面的科学术语中，最流行的莫过于“量子力学”（quantum mechanics）。
和普通的理论有所不同，量子理论是各种领域研究成果的集大成者，于是它自然就成为各种超自然理论争取人心的挡箭牌。量子理论的空前成功也是原因之一。它和相对论一样受到前所未有的肯定，并让我们对宇宙的认识有了极大改观，因此它们被认为是整个20世纪科学发展的理论基石。量子理论绝不仅仅是几个让人摸不着头脑的科学发现而已，也不是什么实验室里捣鼓出来的新鲜玩意儿。实际上，全球经济发展到现在这个阶段，有很大一部分要归功于它。没有量子理论，人类就无法拥有晶体管、计算机和激光技术，甚至也不可能发明万维网。从你早晨睁眼开始，直到你晚上熄灯入睡，你生活的方方面面都离不开它。
更重要的是，通过研究原子量级下的各种力、粒子和物质运动形式，量子理论为人们揭开了整个世界的基本运行规律。它既让我们受益匪浅，同时也颠覆了我们的世界观——虽然它听上去简直匪夷所思，完全违背了传统认知。
为了说明量子理论如何不可思议，我会经常提到三个概念：叠加（superposition）、纠缠（entanglement）和隧穿（tunneling）。
作为构成量子理论的基础概念，叠加是其中最受关注的一个。我们知道每一种粒子都会有自己独特的性质，比如自旋、质量和运动速率。其中有些性质属于完全相反的类型，比如“自旋向上”（spin-up）和“自旋向下”（spin-down）。有时粒子会呈现出一种奇特的状态，我们称之为“叠加”态，即同时既向上自旋，又向下自旋。但是这种状态非常不稳定。当粒子受到外界扰动时，它就会逐渐趋向于某种特定的自旋方式。这一过程称为“退相干”（decoherence），或者叫“波函数坍缩”（wave-function collapse）。
纠缠其实也属于叠加态，但是更加复杂一点。比如，某个量子体系本身没有产生自旋，但如果它“孵化”出了两个粒子，它们的自旋方式将完全相反（比如向上和向下）。由于孕育这两个粒子的母体系统本身没有自旋现象，因此它们不可能同时向上或向下自旋（守恒定律不允许）。它们会保持同时向上和向下的叠加状态，并能在相对真空的环境中穿越数百万光年。假如其中一个粒子刚好碰上了某个原子，或者被某个外星球的“科学家”观测到了，它会立刻“退相干”，即只呈现一种自旋状态（不是向上就是向下）。与此同时，在距离它数兆亿英里的另一端，第二个粒子会相应地呈现与第一个粒子相反的自旋方向。隔着几乎横跨整个宇宙的距离，它怎么会知道第一个粒子“选择”朝哪个方向自旋呢？这其中的原理尚不得而知。也许两个粒子之间存在某种超光速的沟通方式。
如果上述概念还不足以让你晕头转向，那么让我们来看看什么是“量子隧穿”吧。经典物理学认为势垒是无法穿越的，但是偏偏就有粒子越过它来到了另一边，我们把这个现象称为“隧穿”。它可以用量子理论当中的“波粒二象性”（wave-particle duality）来解释。也就是说，那个看上去像一个个小点的粒子，也可以是扩散开来的一团波。正如你猜想的那样——微粒在受到外界扰动前，一直是同时呈现粒子和波的叠加形态的。随后，在电子波的作用下，微粒的边缘会逐渐像波一样扩散开来，从而越过势垒。这样一来，其中很小一部分粒子就能够在势垒的另一边“退相干”。
如果科学界和公众连这么古怪的事实都能接受，那么用上述理论来解读读心术、生命体之间的关联性，以及那些据说与量子力学有关的超自然理论，又有何不可呢？这么做真的过分吗？
答案很简单：是的。
正因为量子理论过于违背常理，所以非常适合用来“解释”神秘现象。只有我们人类会觉得它颠覆了日常观念，因为我们生活在一个宏观世界中，而量子和相对论效应在宏观尺度下显得微乎其微，根本无法察觉。
量子力学对传统思维之颠覆，甚至连阿尔伯特·爱因斯坦这样的人也觉得难以接受。且不说他取得的其他成就，正是爱因斯坦最先富有远见地意识到，相对论并非仅仅是一个花哨的数学概念——它是整个世界运行的基本法则。当你运动接近光速时，时间和空间都会发生改变。空间和时间都是可变的，而相对速度反倒是一个常量。对从未见识过移动速度能够接近光速的我们来说，爱因斯坦的结论可谓石破天惊。然而只有他意识到，这是世间万物运行的基本规律。
到了爱因斯坦晚年，科学家们都纷纷接受了量子理论当中的这一思想，一致认为叠加和纠缠是量子世界运行的常态（量子理论中讨论的是微观世界，而不是超高速运动），但是爱因斯坦本人却裹足不前了。他觉得人们并没有真正了解物理学的真相。
对今天的人们而言，没有物理学天分，也无法理解相对论和量子理论，这都不算什么大不了的事。但是，鼓吹伪科学的那些人却有可能钻这个空子。他们会说：“没错，我的理论是有点稀奇古怪，但是量子理论不也这样吗？所以肯定是有点道理我才敢这么说的。”这也导致许多言论明明是对量子理论的曲解，最后却成了一门玄而又玄的学问。
在众多量子玄学的吹鼓手当中，作家兼顺势疗法“大师”迪帕克·乔普拉也许是最出名的一个。无论是在其著作还是在各类讲座中，他都时常引用“量子”这个词，并试图用它解释各种“新纪元运动”（New Age movement）的主张。
乔普拉最为感兴趣的话题当属“意识对世间万物的影响”。他曾经说过下面这段话：
当量子物理学横空出世后，科学家们才开始重新考虑是否应该把整个世界理解为头脑中的某种意识……实际上量子理论就是在暗示意识是存在的，而我们头脑中产生的想法其实就是事实真相。如果我们不抬头看，月亮其实未必就在空中。只有真正去观测了，世间万物才会呈现出它该有的样子。
这段话代表了许多对量子理论一知半解的人的想法。这种想法也并非空穴来风，因为很多人认为，要让叠加态（波函数）“坍缩”，也就是让客观事物不得不“选择”它想呈现的那一面，就必须要有意识地、科学地进行测量或观察。从不同的角度看，这种想法从根本上就跑偏了。正如我此前所说，叠加态消失的原因并不是“观察”这一行为，而是粒子受到了外界环境的扰动——于是就“退相干”了，但是与意识无关。到了原子这个层面，就算把全部的“意识”都集中到一起也无济于事，原子间的碰撞完全是随机的。
“量子玄学”中有一个广为流传的说法，即微观量子世界的种种匪夷所思的现象，在人们日常的宏观世界里也能遇到，乔普拉关于月亮的说法就是一个例子。可这完全是一派胡言。“退相干”现象非常普遍，因此当你开始观察某个比原子大得多的物体时，量子世界中的那些奇幻现象似乎立刻消失了。正因为如此，制造量子计算机或进行其他类似的实验才那么困难。要让粒子呈现出量子行为，极其严格的隔离或极度低温是必不可少的条件，而要保持这样的实验环境极为不易。当你对着一个由数百万至数兆亿个原子组成的宏观物体进行实验操作时，原子之间不可避免会相互干扰，因此根本无法观测到任何量子行为，只能观测到牛顿经典力学提到的种种现象。我们周围的种种物质都是不断“退相干”后的产物。
这才是现代量子力学的真面目。如果有人像乔普拉那样，认为月亮这么大的物体也呈现出叠加态，因此需要我们用意识把它转化成某种“实体”，这只能说明他完全偏离了真正的量子理论，转而投向“量子玄学”的怀抱（我甚至觉得他可以称得上是量子玄学界的第一人——有人愿意捧他的臭脚）。
总而言之，量子理论并不承认意识是宇宙万物的根本，或者这个世界本身等同于意识。它也不认为我们能够用思维来控制整个客观世界。并非所有物体都会以量子纠缠的方式相互影响，因此我们也无法用它来解释“心灵感应”现象，或者占星学家所说的那种行星或恒星之间的遥相呼应。量子纠缠的确让人感到不可思议，而且至今我们也没把它完全弄懂。但可以肯定的是，纠缠是一种极为不稳定的状态，而且必须在特定的条件下才会发生。我们的大脑可是宏观世界的东西，所以才不会发生互相“纠缠”。
现在你该明白了吧，“量子玄学”其实就是人们用来掩盖无知的说辞罢了。它被人们包装成某种不为人知的秘密，让公众对种种精妙的骗术信以为真。在此我奉劝一句，如果你对量子力学不甚了解，就别用它来解释你的理论。当你面对那几十个真正理解量子力学的专家时，你的说法可能会贻笑大方。
再说一个与此有关的技术细节吧。理论上说，即使是很大的物体，也多少会保留一丝让人捉摸不透的量子属性。像月亮这样的实体（甚至包括人体）也具有波粒二象性。物体都有其量子波长，我们称之为德布罗意波长（de Broglie wavelength）。它反映的正是该物体的量子效应。不过，你自身的波长比原子还要小一个数量级，这意味着它几乎为零，因此完全可以忽略不计。换句话说就是——量子世界的种种反常现象，你就别指望会出现在宏观世界中了。
垃圾科学指当科学事实被歪曲、风险被夸大以及科学经政治或意识形态包装后产生的科学研究结论。就像垃圾食品，垃圾科学虽然被称为科学，但却毫无价值。——译者注
性吸引指同性或异性之间一方由于对另一方的气质、外貌与人格的好感而激起的情感上相互接近的强烈的心理欲望。性吸引的强弱反映了同性或异性之间相互吸引的程度，其影响因素包括容貌体态、品格智慧、气质修养等。——译者注
微居里，放射性强度的度量单位。——译者注
镭226，元素镭的同位素（同后文的镭228）。——译者注
原文为barrier，但并非真实有形的障碍，而是比附近的势能都高的一块空间区域。经典物理学认为，粒子的总能量如果小于势垒的能量就无法越过势垒，但在微观的量子世界，确实有极少一部分粒子可以实现这样的跃迁。——译者注
经典物理对光和电磁波等物质的本质构成向来有争议。有人认为粒子是构成光的基本元素，有人认为光就是一种波。现代物理学认为，光的本质不仅可以部分以粒子的术语来描述，也可以部分用波的术语来描述，即“波粒二象性”。这意味着经典物理的有关“粒子”与“波”的概念失去了描述量子范围内的物理行为的能力。——译者注
“新纪元运动”又名“新时代运动”，是一种起源于20世纪70年代的西方社会与宗教运动。它吸收东方与西方的精神和宗教传统，汲取世界各大宗教的灵感，并试图将其与现代科学观念融合在一起，特别是心理学与生态学。在医学领域，新纪元运动的支持者主张使用替代疗法。拥抱“新纪元”生活方式或信念的人被称为“乐活一族”（LOHAS），主张绿色健康的生活方式。——译者注
德布罗意波长，以法国物理学家德布罗意的名字命名。他在1923年大胆提出，实物粒子也具有波动性。他认为实物粒子（如电子）也具有物质周期过程的频率，伴随物体的运动也有由相位来定义的相波（即德布罗意波）。波在传播路径上的各个间隔处会组合成波峰，波峰会在某一点消失，瞬间后又在另一点出现，相邻波峰间的距离就是物质波的波长，即德布罗意波长。——译者注