量子力學證明了靈魂的存在嗎？

作者 | 張昊（大阪大學助理教授）

說量子力學證明靈魂存在，是對人類智慧的莫大污蔑。

從古到今，在各種文化以及宗教中，都有關(guān)于人死后去了哪里的討論。各種靈異、浪漫乃至恐怖的說法背后，結(jié)論都是靈魂存在，肉體可以消亡，但是靈魂卻能夠永續(xù)。雖然靈魂無法被證實，但也很難被證偽，一個人內(nèi)心篤定靈魂存在，無論他人如何勸說，也必定很難改變他的既有觀念。

如果不是從小就接受系統(tǒng)性的無神論思想和科學方法論教育，多數(shù)人對靈魂都會抱有謹慎相信或者謹慎否定的態(tài)度。在宗教傳統(tǒng)較為深遠的國家，完全否定靈魂存在的無神論唯物主義者不敢說是鳳毛麟角也絕對談不上是隨處可見。同時，現(xiàn)代科技的發(fā)展不斷更新著人類知識的邊界，科學研究的內(nèi)容和領(lǐng)域在普通人看來與日常生活距離不小。這樣的社會現(xiàn)實給了很多偽科學說法相當大的生存空間，“量子力學證明靈魂存在”就是這其中的典型代表。

這一說法套用了量子力學中“波粒二象性”的基本概念，假設人的身體是“粒子”，人的靈魂是“波”，實體與靈魂或交織、或分離，所以符合波粒二象性的物理原理。當然這種觀點純屬無稽之談，是一種將非科學觀念附會于普通人不太了解的科學術(shù)語之上的經(jīng)典偽科學套路。為了不“糟蹋”科學，我們很有必要普及一下量子力學的基本知識。

自從二十世紀以來，物理學兩大新理論——量子論和相對論，從理論到實際應用，已經(jīng)影響到我們生活的方方面面，從衛(wèi)星導航到納米材料，幾乎都離不開這兩大理論。整個現(xiàn)代物理學的大廈，就是建立在量子論和相對論的基礎之上，二者也成為了高科技的代名詞。如果說相對論幾乎是以愛因斯坦一己之力建立起來的話，那么，量子論或者說量子力學則是集合了全世界最聰明的一群人所建立起來的物理學理論，其中也包括愛因斯坦。

量子力學的核心觀念對于我們的常識以及直觀感覺都是一種顛覆，因此從誕生之初道路就不平坦，創(chuàng)立者內(nèi)部關(guān)于量子力學的認識也不盡統(tǒng)一，論爭持續(xù)了數(shù)十年。一百多年來，先后有許多科學家提出各種思想實驗以及可觀測實驗，試圖解釋或者推翻量子力學。在這樣的磕磕絆絆中，量子力學已經(jīng)伴隨人類走過了一百多年。

量子力學一開始就與“光、電子以及原子”密不可分，而這些粒子，與人類一直苦苦追求的物質(zhì)結(jié)構(gòu)的“基本單元”有很大關(guān)系。拋開這些復雜的物理學史以及理論不談，我們從量子力學最根本的問題——“測量”出發(fā)，直擊量子力學的本質(zhì)。

斯特恩-蓋拉赫實驗驗證了電子自旋，是經(jīng)典的量子力學實驗。電子自旋由洛倫茲的學生烏倫貝克和高斯密特為了解決堿金屬原子光譜的雙線結(jié)構(gòu)和反常塞曼效應而提出，這一發(fā)現(xiàn)本應該得諾貝爾物理學獎的，但不知什么原因沒得，可能評委會的人覺得這么重要的發(fā)現(xiàn)早就已經(jīng)得過了，所以就沒讓他們得“第二次”，這可以說是遺憾吧。斯特恩和蓋拉赫兩人通過讓高溫熔爐發(fā)射出的銀原子經(jīng)過非均勻磁場，觀察到銀原子劈裂為兩束，證實了電子自旋的存在。根據(jù)經(jīng)典電磁學，銀原子在承接屏上應該是連續(xù)的帶，而非劈裂為兩個斑，只有用電子自旋才能解釋這種現(xiàn)象。對斯特恩-蓋拉赫實驗進行改進，就得到了級聯(lián)斯特恩-蓋拉赫實驗。

不確定原理或叫測不準原理，由海森堡提出的不確定關(guān)系發(fā)展而來，不確定關(guān)系講的是“不可能同時精確測量位置和動量”，光的單縫衍射其實可以有不確定關(guān)系很好的解釋，光子通過狹縫，狹縫的寬度代表了光子位置的精確度，而衍射條紋的寬度代表了動量的不確定度，當狹縫逐漸變窄也就是光子位置越來越精確的時候，衍射條紋卻越來越寬即光子的動量越來越不確定。測不準原理在科學測量中具有深遠的意義。它讓人們意識到對任何物理量的測量，其精密程度都存在一個限度。在量子力學出現(xiàn)以前，人們總是找不到一個理論來解釋為什么不可能無限精確地提高我們的實驗精度。而波粒二象性和不確定關(guān)系給出了測量精度的基本限度。這與經(jīng)典力學中的觀念極其不同，具有革命性的意義。

測量的問題除了測量的準確性以外，還有一個問題：就是測量能不能真實反映客觀實在。這涉及到EPR佯謬以及量子力學的哥本哈根詮釋。限于篇幅，我們只把主流的結(jié)論和觀點敘述一下：量子系統(tǒng)的存在是糾纏態(tài)，測量導致塌縮到本征態(tài)，也就是任何測量都會不可避免地影響到客觀實體本身。

我們得到的關(guān)于量子系統(tǒng)的唯一信息來自于正在被測量的系統(tǒng)總會產(chǎn)生作用的這些測量當中。所以把這些物理特性歸于一個孤立的量子系統(tǒng)是沒有意義的，因為我們永遠不知道它們是什么，除非我們?nèi)y量，而測量不可避免地會影響到孤立的存在。真正的物理特性只有當微觀客體的相關(guān)系統(tǒng)與測量裝置結(jié)合起來才能被獲得。

當然，對此觀點有相當?shù)姆磳φ撸钪囊獢?shù)愛因斯坦，并聯(lián)合波多爾斯基和羅森提出了EPR實驗，該實驗是利用產(chǎn)生的具有垂直偏振方向的光子對，當它們分開之后，我們對其中一個進行測量，就會在不影響另外一個光子的情況下得到它的偏振信息。

這是愛因斯坦一直堅信的，即存在一個“絕對客觀”的世界，我們在不影響它的情況下可以獲得它的物理信息。而玻爾堅持應該拋棄這樣一種“絕對”觀念，他指出，EPR實驗的關(guān)鍵在于在光子對產(chǎn)生之時，它們就成為一個量子系統(tǒng)，即使分開以后，對其中一個光子的測量，影響地是整個光子對系統(tǒng)，所以，不存在不影響另外一個光子而測到它的偏振信息，這就是量子系統(tǒng)的非定域性。

關(guān)于此問題，還有薛定諤的貓態(tài)、貝爾定理以及貝爾實驗等一系列著名科學思想和實驗。最近中國科學院院士 潘建偉 及其課題組實現(xiàn)的十光子干涉的“量子純態(tài)”以及量子通信，都與此有著緊密的關(guān)系。正因為量子力學如此違反直覺，才有那么多科學家前仆后繼設計實驗區(qū)驗證它或者想要推翻它。從量子力學產(chǎn)生到現(xiàn)在，無數(shù)實驗證明了量子力學的正確性。這就是科學，科學并不只是觀念上的，實踐是檢驗真理的唯一標準。

上述的科學成就不過是量子力學百余年發(fā)展史上的精粹，相信沒有受到過專業(yè)訓練的讀者幾乎無法理解敘述的內(nèi)容，畢竟這是過去一百多年里人類最聰明的幾百個大腦究其一生的研究成果。而那些所謂用量子力學證明靈魂存在的人，他們沒有為厘清量子力學和靈魂的關(guān)系而做出任何實質(zhì)性的努力，被他們的說辭蠱惑的人們簡直是愧對建立量子力學理論的諸位先賢。

引力波是愛因斯坦的 廣義相對論 在一百多年前預言的，有人相信有人不相信，但是，大家為了證實或者證偽，都設計各種實驗去探測它，經(jīng)過七十多年的努力，終于探測到了，這才是做科學的態(tài)度。如果靈魂支持者認為靈魂是一種波或者是一種別的物質(zhì)，那么就去設計探測器想方設法探測到它，而不僅僅是用科學的概念去牽強地裝裱自己認定的結(jié)論。

量子力學不僅是實驗的，也是理論的。現(xiàn)代物理理論不能被大眾廣泛的接受主要原因之一是復雜的數(shù)學形式和邏輯，這也是科學的另外一個特點：嚴密的邏輯。而靈魂鼓吹手們多數(shù)缺乏嚴格的科學訓練和嚴密的邏輯思維，如果沒有嚴密的邏輯，那這一觀點和信口開河有什么分別？他們大多時候不能夠自圓其說，在需要的時候借用某一概念，當不需要的時候又棄之不顧。

還有人鼓吹量子力學與各種神學的關(guān)系，借此來證明某些神的存在。而筆者認為，神本來就是在人類蒙昧時期由于對自然的不了解和敬畏而設計出來的帶有人的色彩的一種觀念上的偶像。現(xiàn)代量子理論寫進教科書的觀點，每一種都經(jīng)過數(shù)不清的考驗。換句話說，自然就是最高的神，自然就是最高的準則，包括我們設計的實驗，雖然是人為設計的，但也不可能違背自然定律。據(jù)說當愛因斯坦說“上帝不擲骰子”時，玻爾的回答是“不要告訴上帝該做什么！”盡管這件事情的準確度有待考證，但是誰說玻爾說得不對呢？