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微觀直覺

量子異世界

作者:文晏

日常生活中,大多物體非以極高的速度運動,因此常運用力學並透過一般儀器設備進行觀測與參數描述,具體詮釋物體於受外力作用時的確定性應用,巨觀體系的物理現象多數透過古典物理解釋,就連天體的運行都是可以被精確地計算出來。 宇宙的一切現象,透過科學計算與古典物理的詮釋,宛如存在一種宿命早已被命中註定著。隨著科技發展,人們開始注意高速運動系統與微觀粒子之運動,若是沿用古典力學詮釋物體運動,粒子和波的運動總是被二分法的觀念(「純」波動和「純」粒子)限制,因此無法相互融合與明確解釋,這樣的觀點使得物理性質描述面臨難題。如何克服古典物理中所存在的觀念障礙,量子力學(quantum mechanics)提出波粒二象性(wave-particle duality)的量子現象顛覆了古典力學中粒子與波動的絕對性二分理論,在不同情況下,微觀粒子的運動,有時會顯示出波動的特性有時又會顯示出粒子的波粒二象特性的雙重行為,成為微觀粒子的基本性質。這樣如同人們擲骰子般的存在幾種不同狀態疊加(superposition),解釋了這不可預測的現象與特性,對於身處於巨觀古典物理世界的我們,的確難以理解與想像。

量子力學的疊加現象,其實更真確切的展現人世間各種微觀的意識現象,人類本身是個很複雜的生物,單獨觀測時,會有單獨呈現的狀態,集體聚合時又會有集體現象,變化多端,如果用簡單的善與惡二分法來為人類定義與歸類,將會像古典物理的法則一樣把牆壁撞出一個大窟窿來。尤其是深埋在人類心靈深處不可觀測的意識世界,正與微觀物理的粒子特性相似,你只知道它存在,但是找不到存在的證據,因為你無法用科學儀器去透視它,觀看它。即使連意識的擁有者自己,也無法真實的看到自己的心思。小泉八雲以散文剖析羅勃特.白朗寧(Robert Browning, 1812~1889)的詩時說道:「這個世界上可曾有人說過關於自己的真相?也許沒有吧。沒有一個人對自己了解得夠透 徹,足以說出有關自己的真相。可能這個人相信自己正在說真話,但是她一定在說謊,至多只是一半真相而已……。

它僅僅暗示了真相而已,我們必須用自己的人性經驗,找出這個人真正的性格,以及這個情況的真正事實。」(Mordell, Albert. 1975 :15)量子力學所提波粒二象性的量子行為,使得粒子在不同條件微觀下,有時會顯示出波動特性 (法國物理學家路易.德布羅意 (Louis de Broglie , 1892 ~1987) 之電子波理論提出帶質量的粒子具有波的性質稱為物質波 ),有時又會顯示出粒子性質 (美國物理學家阿瑟.霍利.康普頓(Arthur Holly Compton , 1892 ~1962)提出「康普頓效應」發現X射線對自由電子散射時,電子可從光子獲得部分能量彈動 ),其顯示的波動性與粒子二象量子行為是微觀粒子的基本屬性之一,無法以相對應的古典力學模型加以解說,是古典物理面對人類「意識領域」無法自圓其說的軟肋。

 

本文選自《生活潮藝文誌》第十一期,值得對電影、藝文有興趣的年輕人關注,各大網路書店現正販售中。