什么都可以牵扯「量子」!山寨物理逐渐坐大的危机

一点号Science2017.1.11

「山寨科学」在过去的几十年内正快速的蔓延。营养补充品与「顺势医疗法」在江湖术士运用媒体的鼓吹之下已成了亿元级的企业。网路上充斥的自命专家已经蛊惑了大批无知的群众,淮备签下了请愿书以强加他们反科学的需求于食品及农业企业。

主流的大学如哈佛、耶鲁、史丹佛都已经有了国家卫生院所出资成立的所谓「整合健康中心」。这些所谓的「中心」提供各种包括针灸、「灵气」、气功与「吠陀医学」等等课程。老牌的爱思唯尔出版社(Elsevier)现在也出了一份期刊 《探索》(Explore)为所谓「另类医学」与「整合医学」等山寨科学提供了传播的平台。

2014 年该期刊刊登了一篇〈后物质主义者宣言〉,将所谓「超心理学」与「濒临死亡经验」提升到量子力学的层次 [1]。具有影响力的美国赫芬顿邮报》(Huffington Post)甚至将该「宣言」的作者与思想先行者如哥白尼、刻卜勒与爱因斯坦并列[2]。

在造成山寨科学大行其道的诸多因素裡,各种对近代物理-特别是量子力学的歪曲误解显得特别显著。这些误解肇因于上个世纪中有一些著名物理学家的一些近乎神秘主义与反科学的哲学观点被错误的与近代物理联想在一起。

在造成山寨科学大行其道的诸多因素裡,各种对近代物理——特别是量子力学的歪曲误解显得特别显著。这些误解肇因于上个世纪中有一些著名物理学家的一些近乎神秘主义与反科学的哲学观点,被错误的与近代物理联想在一起。普罗大众对科学原理贫乏的瞭解,搭配上看到了由智慧型手机、全球定位系统、西格斯粒子以及重力波的确认等令人眼花撩乱的科学进展,那些被歪曲的哲学观点转化成了那些莫名其妙山寨科学的强大推力;那些胡说八道包括了所谓「量子疗愈」、「量子接触疗法」以及其他在资讯市场上贩卖的五花八门的「量子」产品。

这里作者提供了两个重要的被歪曲的近代物理例子:双狭缝干涉实验与 E = mc2

子有意识?

整个非相对论量子力学奠基于薛丁格方程式解(φ)的两个假设。第一个假设是:φ 的绝对值平方表现系统状态的机率。第二个假设是迭加原理:如果系统有若干容许的路径,那么总体的 φ 等于各路径对应的 φ ,在考虑适当权重后的和。

这两个假设自量子力学被建构之始,就成了许多量子观念的混淆与滥用的根源。有点糗大的是,这些误谬引申的始作俑者却是部分量子理论的建构者!(参见 1998 年 9 月号 PHYSICS TODAY 第 29 页 Mara Beller 文章)。这些老兄们的凸槌诱发了后继者在 1960、70 年代继续搧风点火。翻开任何一本意图建立东方神秘主义与近代物理相通的书籍─例如:卡普拉(Fritjof Capra)写的《物理之「道」:近代物理与东方神秘主义相通的探讨》(2010年 Shambhala 出版),或是祖卡夫(Gary Zukav)所著的《跳舞的物理大师:新物理概述》,不难看到引述自像是海森堡、波尔或欧本海默的认同。

一个神秘主义追随者的最爱之一就是大家熟知的光学双狭缝实验 [3]。在《跳舞的物理大师》中,祖卡夫想像了两次的实验,第一次实验关闭了双狭缝其中一个狭缝,第二次实验让两个狭缝都打开。

一个神秘主义追随者的最爱之一就是大家熟知的光学双狭缝实验。

他思索著,「第一次实验中的光子如何能知道第二个狭缝是关闭的?……当射出的光子通过第一个狭缝,光子如何「知道」如果另一个狭缝是开著的话,它会跑到暗线的部分?」……这些问题并没有确定的答案。有些物理学家……怀疑光子可能有「意识」!(第62页)」。

祖卡夫重複的使用「知道」这个词,就已经在暗示光子是有智慧的!

然而儘管祖卡夫如此宣称,但是对于他的问题,事实上却是有个确定的答案。那两种双狭缝的情境之所以不同,并不是因为光子有了什么神秘的资讯,而是因为 φ 是各个可能路径 φ 的组合——如果只有一个狭缝是开的,那就只有一条路径,两个狭缝都打开则有两条路径。

只有一条路径时 |φ|2 所对应的机率分佈是不同于两条路径的 |φ|2 所造成的结果;后者会在屏幕上产生亮纹与暗纹。任何解释光子或其他量子物体的行为(它们都服贋基本机率规则)的意图,都将引致如祖卡夫所问的荒谬问题;就如同下面的那个更熟悉的例子:

如果你扔 10 个铜板,那么得到 6 个人头(总数的 60%)的机率大约是 0.205。如果你扔 10,000 个铜板,那么得到 60% 人头的机率将降至 0.00…..29(89 个 0)!

现在,若将 10,000 个铜板视为 1,000 组的相互独立的 10 个铜板系统,那么每一组的 10 个铜板都有 25.5% 的机率扔出 60% 的人头。然而,若考虑到其他组的结果一併考虑,那么要得到 60% 人头就变得实际上不可能了!

这种状况,若照祖卡夫的说法,各组的 10 个铜板怎么会「知道」其他组的出现呢?也许,也许铜板还真的是有意识的!

灵魂 = mc2

在诸多被「神鬼界」所滥用的字眼中,「能量」荣获金牌!正负/阴阳、疗癒、因果、气……都属飘盪在神秘主义大海上的「能量」。这背后可能是有个好理由:能量是非物质,但是物理裡最闪亮的神主牌「E = mc2」就将「非物质」的能量等同了「物质」的质量!依此类推,神秘主义的核心:「非物质」的灵魂/精神与物质的对等,就只剩一步之遥!

但是!能量真的是非物质?能量是物质所具有的一种性质。举个例子,动能就是联繫于物体速度的能量。去问动能是否属物质,和问速度是否属物质一样荒谬。速度是运动中物质的一种性质。一颗「红苹果」是物质,那么去说「红色」是非物质有意义吗?把物质与其性质——能量搞混,这是甚至受过训练的物理学家常常落入的陷阱 [4],也是一种山寨科学家推销其假货有效且危险的工具。

一颗「红苹果」是物质,那么去说「红色」是非物质有意义吗?

最令人目眩的例子就是当 E = mc2 被用在物质-反物质的消灭现象;在这个过程中物质完全转换为「纯能量」。然而,等式左边的 E 表某种质点的性质,这个质点可以是物质,但也可以是像是光子的无质量质点。一个光子撞上一个电子后改变了电子的状态,这个碰撞的过程裡,光子的行为和一颗入射的电子一样,都是很「物质」的。的确的,维格纳(Eugene Wigner)证明过,一个物质质点是由其质量与自旋来描述,然这两者都可能为零 [5]。这个事实是基于一个与特殊相对论一样坚实的基础。

E = mc2 裡的 E 永远是两个或两个以上质点的能量,这个能量可以结合这些质点以产生等式右边的质量,或者由质量亏损以产生。自然界中从来没有质量能在没有其他物质质点伴随的情况之下转换为能量,反之亦然。神秘主义的「灵魂-质量」对等性与近代物理的质能互换毫无关连。

对科学知能的意涵

山寨科学是一种社会性的精神疾病,而且是强力到无法在公共场域与之抗衡。

做为公众主要资讯来源的媒体只对事物是否流行而非正确有兴趣。还好,在相对具有保护性的学校围牆内,我们还是有机会接触到未来的主人翁们,而且希望我们的子孙以及他们的孩子们不要再屈服于折磨我们这一代的非理性。

在高中或是大学的物理或化学入门课程中,每週一次对一个 30 到 50 分钟的阅读作业的额外 5 分钟小考,就可以逐渐的让学生警觉到山寨科学的误谬以及它对社会的危害。我建议用百科全书级的资源 RationalWiki 做为一个开端。这一层的训练也许不像许多教师都已经重视的全球气候变迁那般迫切,但是山寨科学的威胁绝不可轻忽,而且课堂是仅存能够有效的挑战山寨科学的地方。

参考资料:

M. Beauregard et al., Explore 10, 272 (2014); E. Mielczarek, B. Engler, SkepticalInquirer 37(3), 32 (2013).

D. Pruett,“Toward a post-materialistic science,”The Blog, Religion, HuffingtonPost (1 October 2014); S. Hassani, Skeptical Inquirer 39(5), 38 (2015).

S. Hassani, From Atoms to Galaxies: A Conceptual Physics Approach to ScientificAwareness, CRC Press/Taylor & Francis (2010), p. 328.

A. Hobson, Am. J. Phys. 81, 211 (2013).

E. Wigner, Ann. Math. 40, 149 (1939).

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