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沒有時間的世界將是什麼樣的世界?看量子糾纏和量子疊加如何揭開神話故事的面紗?

如果說經典力學找到了物質世界的規律性;量子力學可能會找到精神世界的規律性!

牛頓說凡是有質量的兩個物質間必有引力,這基本上能完整解釋宏觀世界的常規物理現象。

愛思斯坦在萬有引力基礎上,把牛頓力學推導至極限,建立起能量和質量、速度之間嚴格關聯的質能方程式:E=MC2。

由於能量等於質量乘以光速的平方,即使光速快至30萬公里每秒,仍是空間與時間的比值,所以狹義相對論實際上建立起能量和質量、空間、時間三者的關係。

嚴格來說,E=MC2還在牛頓力學範疇內,但又有了超越牛頓力學之外、不可思議、無法解釋的詭異現象。比如:

1、任何物質的速度均不能超越光速,即使是給無質量的光子施加極大能量也不能。

2、當速度達到光速時,時間靜止;快過光速時,時間將倒流逆行。至少在公式的數學表達上顯示了這樣的結論。

上述第1點至今未能被科學證明有誤。但第2點卻明顯超越了牛頓力學,違背了人類固有的認知,即時間消失和時間逆行是「不可接受」的。

所以,狹義相對論的詭異性表現在:

如果第2點(時間消失或倒流)不是為了證明第1點(光速不可被超越)或證明質能方程式有錯誤,(這相當於用一個真理來證明真理自身不是真理,即使用E=MC2來證明E=MC2是不正確的,這顯然更不符合邏輯),也就是說上述兩點不是自相矛盾的。那麼,剩下的唯一解釋就是:繼承狹義相對論的已知狀態,物質世界還存在一個人類未知的物理特性作用於我們的世界,而這個物理特性很可能是沒有時間維度的,或者說那個未知世界裡的時間與牛頓力學的時間至少不是同一個概念!

於是,廣義相對論為補足狹義相對論而誕生。

「質量導致時空彎曲,而彎曲的時空又決定物質的運動」「Matterdecides times and space, time and space decides the movement of matter」。這是廣義相對論最簡單的描述。

廣義相對論表明,在不同的慣性系裡,例如地球和某高質量慣性系,只是質量不同帶來的引力導致了時間和空間在不同程度上被放大和縮小了而已,不存在絕對時間的倒流,時間的快慢也變成了相對存在,所謂的倒流,僅僅是大質量、大引力、高速度相對於低質量、低引力、低速度而言,前者時間慢一些,後者時間快一些,因此前者相對於後者而言,時間在往後流淌。

在相對論里,光速只是一個合適的相對不變數,它使得同一個物質運動事件在不同慣性系看來,不僅能推導出相同的物理定律,而且能測量出相同的光速。例如,一個光速運行的物質,在地球慣性系看,運動時長8秒,兩點距離應為8倍光速;換某高質量慣性系看,完成這兩點空間跨越可能只需要2秒。廣義相對論認為,導致這樣的結果,並不是速度達到4倍光速,而是速度不變或者小於光速的情況下,由於質量而來的引力作用在時空上,使空間距離縮小至地球慣性系底下的4分之1甚至更短。因此得出了8秒與2秒發生的運動事件相當。

這個關於廣義相對論的科學例子,跟神話故事裡所說的天上一日地上一年,是何其相似。

狹義相對論在超越牛頓力學的極限臨界點上,顯示了其不可思議的詭異性。而廣義相對論實際上是在為狹義相對論的詭異現象找到了合理性。廣義相對論也因此揭開了一個相對於低速度世界的高速度世界,而量子力學顯然是屬於「高速度世界」,其物理特性超越牛頓力學的低速度世界也就不足為奇了,我認為廣義相對論實際上是拿到了一條通往「神學」殿堂的一把鑰匙!

三位科學家共同完成的EPR佯謬為狹義相對論的「詭異性」找到了似是而非、感性認知的模糊答案。就連愛恩斯坦在形容當時未知的量子糾纏時,也無奈地使用「鬼魅般的超距離作用」來形容其結論的不可理喻,且底氣不足,甚至不相信這個有違狹義相對論的推斷。

那麼,這個高速度世界到底是怎麼回事?

我猜想,面對這樣的問題,人類會永遠問下去,且無窮無盡,找不到終極。也就是說,永遠會有已知與未知,也即我們所謂的科學與宗教,當我們根據物理定律和數學公式計算證明其邏輯並能有效掌控這個邏輯時,我們謂之科學;反之,無法使用物理定律和數學計算獲得邏輯和掌控邏輯的,我們都歸為宗教範疇。過去,生與死,精神與靈魂,夢境,意識,第六感,心靈感應等,我們都歸為、也只能歸為宗教上所認定的「神之傑作」。

但是,科學的發展,日益模糊科學和宗教想像(信仰),人類的好奇心和探索精神,不斷地把未知變為已知,這個過程實際上也是把「神之傑作」變為邏輯清晰的「科學證實」。我相當懷疑,到底是誰為人類「安裝」了「好奇心」和「直覺」,促使人類總是能靠「直覺」模糊地感知到結論,然後勾引起其「好奇心」探索出合乎邏輯的過程,從而獲得改造這個世界的能力。

那麼,到目前為止,關於「神」及「科學」的邊界,人類探索進展到哪裡了?

綜上所述,我認為,更恰如其分地描述這個複雜已知世界,與其用宏觀、微觀、超微觀這類描述詞,不如使用「低速、光速、高速」這類描述詞來描述世界。以我的物理認知,從大處著眼,這個邊界為「量子力學」,往更小更具體處說就是部分認知「量子疊加」和「量子糾纏」這兩個物理特性,所謂部分認知是指被人類部分地理清了邏輯,我們通過掌控這個邏輯,發展和應用於量子計算機,量子通信等領域。

這個認知邊界實際上已超越了牛頓力學和狹義相對論,接近於用科學的力量打開了「神學」殿堂的大門。

如上所述,一方面,狹義相對論被宏觀世界裡的無數科學實踐證實正確無誤;另一方面,狹義相對論也帶出了新的未知。這個新的未知可描述為:高速世界裡的時間哪裡去了?當時間快慢也變成了相對存在的時候,空間表現為何物?如果質能方程式在描述這個世界的時候具備普遍的客觀真理性,那麼,我們該承認微觀世界裡的量子可以快過光速嗎?還是應該承認暗物質及暗能量作用之下,把遙遠距離坍塌成極短距離,使之產生了「近距離」的關聯影響,從而使時間比常規的宏觀世界更慢?

「薛定諤的貓」被置於一個封閉的盒子里,裡面有一個毒藥裝置決定貓的生或死,裝置由量子,即放射性原子的原子核衰變控制,由於原子核衰變的狀態是不可確定的隨機狀態,這個思想實驗把微觀世界裡的量子態與宏觀世界裡的貓的生死狀態關聯起來了。旨在向人們說明:盒子里不可觀察的貓與不可確定的原子衰變同理,在不觀察的狀態下,貓的生或死無從得知,它處在忽生忽死的狀態,只有被觀察時才會蓋棺定論死或生。實驗讓微觀世界的不確定性原理變成了宏觀世界的不確定性原理,這幾乎等同說世界是隨機無序的,顯然無法讓人接受,也難怪愛因斯坦會說:『上帝』不會擲骰子。

儘管在宏觀世界裡表現荒謬,但實驗有它科學的現實意義,實驗向人們展示了微觀世界裡量子具備疊加狀態,所謂量子疊加,就是說宏觀(低速)世界裡,物質的狀態是唯一固定,而在微觀(高速)的世界裡,量子具備不同的雙態或多態。例如上面所說的生或死兩種狀態同時存在。這就是今天被證明存在的「量子疊加」態。

量子疊加是否超越了或違背了廣義相對論呢?

未必

廣義相對論認為30萬公里每秒的光速是一個不變的速度常量,但這個常量不可被超越是相對而言的,它是建立在時間和空間膨脹(增大)和坍塌(縮小)基礎上的。基於這點,我們憑直覺可以假設,在微觀世界裡,能量、質量以及組成速度的時間和空間,這四個要素相互作用之下,極小的質量和極高的速度,甚至還包含著不可預知的內部暗能量作用,使得量子世界裡沒有了時間這個維度,按照質能方程式,量子世界裡的條件完全有可能滿足時間維度相對消失的數據要求,沒有了時間,空間也就無從談起,相同的量子在空間的A位置和B位置同時出現就不足為奇,而這正是已被科學證明的量子相干性和疊加態。

我們繼承廣義相對論,沿襲著廣義相對論換一種方式來描述「薛定諤的貓」就會發現,恰恰是廣義相對論作用於微觀世界,才使得微觀世界裡具備了「量子疊加」態。

如果我們把「不可觀察」這個狀態改變為「時間維度消失」這個狀態,薛定諤的貓與孫悟空的定身術表達的幾乎是同一個意思。

孫悟空把牛魔王以定身術定住,把它從廣州移動到北京、上海、杭州、深圳,然後再解除定身術,這個過程中,在我們的宏觀低速世界裡觀察,時間可能流淌了數十個小時,但是,在牛魔王的世界裡,它就是一個量子,其速度等於或大於光速,在五地之間穿越不需要耗費任何時間,被定住和喚醒之間是毫無時間差的同一個時間,它甚至不知道自己為何同時間消失在廣州,同時間又在深圳出現;更加不知道在同時間裡,它還有北京、上海、杭州三個疊加在一起的狀態。這跟薛定諤的貓既生且死的狀態同時存在是一個道理。

所以,我們完全可以大膽猜想,量子表現出來的「相干性」、「疊加態」和「糾纏態」完全有可能是時間消失、空間不復存在,甚至質量也近乎沒有的一種狀態,這種狀態下,質能方程式包含的四要素中,只餘下能量這一個單一要素。這與世界由能量構成不謀而合。

不止一個科學家表示過:如果你沒有被量子力學嚇到,證明你根本還沒有搞懂它,如果你沒有被量子力學搞得心神不寧,證明你根本不明白它是什麼。

儘管量子力學充滿著未知,但它已經向人類打開了一扇解決無數不可思議難題的大門,至少讓人類越來越確信科學與神話、宗教想像之間有著合乎邏輯的關聯,只是我們還沒有徹底理清發生關係的機理罷了。

以下這些問題和答案有可能嚇到你。

世界由能量構成,包括意識在內,均是能量,所謂物質只不過是能量相互作用的結果?

除了上述,科學已經證明,持續放大原子,原子是沒有實物結構的,只有看不見的能量,是嗡嗡跳躍的概率雲,而物質由原子構成,是能量作用的結果,也就是說原子的形態是「波」而不是「粒子」。思考是一種能量,故哲學上認為「我思故我在」,看見是一種能量,故哲學上說「存在即合理」,在科學的層面上似乎獲得了證明,物質是虛幻的,只是能量之間作用的結果,即思想意識與外界能量互動的一個結果。

量子糾纏是什麼?

量子疊加態指的是一個量子在相同的時間裡表現出不同的狀態。就像被定身的牛魔王瞬間經歷多個城市一樣,在牛魔王的世界裡,自己就像鬼魅般以超光速完成了五個城市的遊歷,不花費任何時間,五個城市的狀態同時間疊加在一起了。

量子糾纏發生在兩個或以上成對的量子之間,一量子發生變化,另一個也有規律地被影響發生變化,無論兩個粒子間隔距離有多遠,這種影響的發生也是「沒有時間間隔」的。所以,愛因斯坦稱之為「鬼魅般的超距離作用」。延伸到宏觀世界表述這種現象,牛魔王與鐵扇公主是一對糾纏態的量子,牛魔王在深圳發生車禍重傷,遠在北京的鐵扇公主同時間感到丈夫「大事不妙」,這種現象就是「量子糾纏」態。這跟我們日常所說的「第六感」或「心靈感應」何其相似。量子糾纏已經不是詭異的預測,而是在科學實驗中獲得的現象。人們似乎已經沒有理由不相信通常容易發生在母女或孿生雙胞胎之間的「心靈感應」是「量子糾纏」一種現象,因為母女或雙胞胎之間的量子特性更為接近。

到底「心靈感應」和「第六感」是不是一種「量子糾纏」,人類仍然面臨著未知需要去探索:

量子疊加的多狀態同時存在和量子糾纏的相互影響同時發生,這個「同時」是絕對的同時嗎?

我相信這個「絕對同時」是不存在的,只不過是時間短到一個極限狀態的表徵,它可以在意識里虛擬存在。上述的「同時」,只是基於量子的質量極小、速度極快、空間極小,才使得量子在空間的不同位置出現貌似是不需要時間消耗的,薛定諤的貓實際上支持這個論斷,不觀察時,我們在意識上認為貓的生或死兩個狀態在同時間疊加在一起了,可一旦觀察,時間被介入了,馬上得出「非死即生」的唯一狀態。有理由得出這樣的猜想,「同時間」只是一個時間無限短的極限狀態,用科學述語表述,就是時間切分短到超越了數學的計算能力實現。例如,可能是10的負幾千次方秒,儘管短到可忽略不計,認為是「同時間」,但實際上,兩個狀態之間切換或量子糾纏的相互影響是有時間間隔的。在宏觀世界裡,百米跑冠軍在電視上跑動時出現拖尾現象,不能認為運動員在電視上出現了絕對的兩個狀態,只是因為電視CPU的計算能力和人眼識別的計算能力過慢導致的貌似同一個運動員同時出現在畫面上兩個位置,實際上是不同時刻的兩個身影。

這個世界到底是偶然的還是必然的?

薛定諤的貓實驗顯示,貓的生或死由原子的衰變決定,而這個衰變卻是不可測定的,不觀察時,它是多狀態的,觀察時才會是唯一狀態,於是,微觀世界裡概率性決定了宏觀世界的偶然性,愛因斯坦顯然不信邪,於是有了和玻爾的著名爭論。愛因斯坦說:玻爾,上帝不會擲骰子;而代表量子理論的玻爾反擊說:愛因斯坦,請你不要指揮上帝做事!

玻爾的意思是,無論愛因斯坦如何不喜歡,量子運動就是狀態不可測定的波函數,是一堆概率雲,這是不用爭議的事實;而愛因斯坦認為,量子力學不可能超越廣義相對論的約束,不接受不可測定原理。這說明到目前為止,廣義相對論和量子力學理論還有著巨大的鴻溝,但又有著似是而非的密切關聯。薛定諤實驗表現得最為明顯的悖論難題是:當貓的生死與微觀世界的量子運動產生關聯後,不可觀察的貓的生死狀態和表達微觀世界量子運動的波函數一致,處在生和死的疊加狀,忽生忽死的貓已經讓人難以接受,而一旦貓被看了一眼,貓就呈現出唯一狀態:生或死,用科學術語說就是波函數坍塌了。問題是,沒有一個數學公式可描述這種突然間的坍塌。這把人類難倒了。

人類只對不確定性感到恐懼,這也是大多數安全感欠缺的來源,為求必然性,減少更多的偶然性,人類一定會刨根問底般探索下去,目前為止,人類也僅僅是觀察並證實了量子的一些特性,至於為何會有這些特性,必然的邏輯關係發現並不多。例如:

發現了同一個鈹離子在相距80納米距離的兩個空間同時存在,證明了量子相干性。如果把宏觀世界的人和貓變成量子,在微觀世界裡,貓確實可以同時死和生;在量子世界裡,你可以在廣州工作的同時,另一個你同時出現在北京酒吧里喝酒,量子相干特性形成了量子疊加態。

量子糾纏的速度明顯快過光速幾個數量級,為何相對論所說光速不能被超越仍然成立?

量子糾纏也只是被證實的現象,沒有必然的物理公式和數學邏輯完整解釋為什麼會這樣,更何況,如果把糾纏態的量子之間看作一條隱形傳輸信道,這個信息傳輸通路是不可被干涉和利用的,也就是無法使用這個「快速信道」傳送信息,一旦被干涉,糾纏態馬上消失,無法傳遞信息的超光速是沒有意義的。也就是說,仍然沒有物質的運動速度快過光速,所以相對論仍然成立。

宏觀世界裡的物品能實現和量子糾纏一樣的隱形傳輸嗎?

我相信會有這麼一天。經過歷史和現實總結,我確信,人類腦海里呈現的奇思妙想最終都會被實現,過去人類曾渴求的飛天、順風耳和千里眼,今天都實現了。

未來數百年內,人類應該有能力製造出這樣的一個裝置:它可以把一些物品或者生物解構成一團具備獨一無二特性的「能量雲」,然後通過量子通信裝置發送到「異地」,重構還原,實現另一種形式的隱形傳輸。至於這團「能量雲」是否能夠被完全複製,不敢想像,也許是宇宙唯一存在,也許可以收集能量複製重構。實現宏觀物體隱形傳輸前,利用巨大計算能力的量子計算機實現宏觀世界物品的3D列印會是一個必經階段,一切處決於計算速度。人類的計算能力最終將能夠同時解構和組裝包括精神和靈魂在內的一個「能量包」。如果物品可以被解構成「能量雲」同時實現量子隱形傳輸並重構,這跟孫悟空的「筋斗雲」又是何其相似。如果這個包含著靈魂和肉體的「能量雲」可以被控制重組,向下兼容更小的「能量雲」,重構成其它不同的物品,這又跟孫悟空的72變何其相似。

人類認知越多,需要面對解決的問題也越多,這是一個萬劫不復的死循環,量子力學僅僅是一個開始!

愛恩斯坦相信上帝是一個簡單的人,因而,在牛頓萬有引力基礎上深究之下發現光速這個常量,建立起解釋宏觀世界的質能方程式:能量等於質量乘以光速的平方,解開了宏觀世界裡的迷霧;到底有沒有一個同樣的簡單的規律,證明微觀世界裡的質量、時間、空間無限縮小的情況下,是否剩餘能量一個維度,這個能量又有著什麼特性,遵循什麼規律,能量又是如何構成宏觀世界物質的,能量到底如何作用於我們非物質的精神世界,例如意識與能量有什麼關係?量子糾纏這種超距離鬼魅般作用是不是就是物質在微觀世界裡表現出來的意識?這個特性被科學證實,是否就意味著佛說的「萬物皆有靈性」被科學證明了?搞清楚這些問題,人類也許會獲得一個描述這個一葉障目花花世界的簡單公式。

量子力學如何解釋孫悟空的定身術?

按照廣義相對論的說法,定身術可視為特定慣性系裡時間處於既不向前也不向後的靜止狀態,分兩種情況,一種是絕對時間停止,這時候空間也就無所謂空間了,因為在一個沒有時間的空間里,物質處於沒有時間的空間里任何一個位置或者無處不在,都是合理的,因為在空間的跳躍和移動是不需要損耗時間的,這跟薛定諤忽生忽死的貓相類似。而這個場景也跟量子世界裡的量子相干和量子疊加的場景是吻合的,被定身者(他的世界裡時間被靜止了)的狀態是多態疊加的,也是隨機的,不可測定的,最終會是什麼狀態,由被喚醒的一刻,也就是被時間介入的那一刻決定,上述牛魔王的例子是五個城市狀態疊加,最終喚醒時,他可能在上述五個城市的任何一個都是合理的,但只能是其中之一,這也是玻爾認為上帝其實就是在擲骰子決定這個世界面貌。另一情況是相對的靜止,我們常說天上一日地上一年,按照廣義相對論的理論,天上和地下若是兩個完全不同慣性系的情況下,這是有可能發生的。我們把一個人從「地上」放到「天上」,就會發現這個人靜止不動了,如同被定身術定住一樣,事實上,那個人不是不動,是動得特別慢,在地上要觀察一年,才能看到天上那個人完成一天的動作。反過來看,天上的人觀察地上的人,就象我們看電影時按了快進鍵,地上的時鐘飛快轉動,天上往下看24小時就看完了人類365天的活動內容。

由此可見,廣義相對論與量子力學理論有著密切的關聯性,也許僅僅是由於量子世界裡質量過小、速度過快、空間過小,以致於宏觀世界裡主要的四要素:能量、質量、時間、空間,在微觀的量子世界裡變成了一個要素:即波動式的能量。因此出現了經典力學無法解釋的各種詭異性,如量子相干、疊加、糾纏。量子的這些物理特性也許超越了經曲力學相對論的描述,也許量子的物理特性恰恰可以通過繼承相對論的成果推導而被發現內在邏輯,特別是量子的相干和量子的疊加態。因為按照廣義相對論的質能關係,在量子世界裡,相對的「時間維度消失」這個臨界點是完全有可能存在的。

倒是鬼魅般超距離作用的量子糾纏似乎就真的超越了經典力學可詮釋的範疇。這種「鬼魅般的超距離作用力」來自哪裡?

宇宙的宿命?

這部分論述,純屬猜想。針對上述人類未知的猜想。

個人的認知認為,無論是狹義還是廣義相對論,它在完整詮釋這個世界的時候,其局限性很可能就在於「相對」二字,愛因斯坦找到光速這個不變數,很好地解釋了宏觀世界裡許多現象,但這個常量仍然只是一個相對理想的參照數,把這個常量放在不同的慣性系裡,均能獲得一致的規律性,但它的局限性很可能就在於把不同慣性系作為局域參照體系相對存在,這相當於仍然把宇宙做了一定程度的「分塊割裂」,把宇宙規律總結局限在銀河系甚至太陽系內,而不是把宇宙作為一個「整體」考量。正是這個局限性,使得相對論無法解釋宇宙為何是加速膨脹而不是勻速膨脹,加速的力量來自哪裡,為何宇宙能量不守恆,誰在為宇宙提供暗物質和暗能量,這些暗能量在哪裡產生等等一系列問題。而量子糾纏這種「鬼魅般的超距離作用力」很可能來源於宇宙統一性賦予量子的特性,直覺認為量子糾纏的遠距離作用力與提供宇宙膨脹需要的能量相關,按照宇宙大爆炸理論,宇宙是從一個奇點發生爆炸,然後加速向外膨脹,也就是說,即使宇宙外部毫無阻力,要使得宇宙能實現加速擴張,維持宇宙膨脹的能量很可能由宇宙中心向宇宙邊沿施加,而這種遠距離的能量傳輸即使不是「鬼魅般」的瞬間可達,也至少是快過光速的持續加速,才能實現持續作用於宇宙邊沿,維持膨脹,因為宇宙中心位置離宇宙邊沿越來越遠。

量子力學給了人類破解精神世界的諸多問題的一把鑰匙,探索路還很遠!

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