當量子物理學家遇上精神病學家,物質和精神開始「糾纏」

2020-12-21 木木西裡科技

保羅·哈爾彭在新書中寫道，榮格和泡利受到了彼此的啟發。

現代物理學的敘述者一直在尋找新的方式，來表達廣義相對論和量子力學這兩種迥異現實的矛盾關係。在相對論描述的宇宙中，原因導致結果，而且沒有什麼比光速更快。量子物理學則描繪了一個更古怪的世界，在這個世界裡，事情似乎是隨機發生的，聯繫似乎是瞬間出現的。兩者都在挑戰我們的直覺認知。

為了探討這個問題，理論物理學家保羅·哈爾彭（Paul Halpern）從一段關係中找到了靈感。在《共時性》一書中，他講述了奧地利物理學家泡利（Wolfgang Pauli）在1930年離婚後，心煩意亂，酗酒成性，於是找到了瑞士的精神分析學家榮格（Carl Jung）進行治療。反過來，榮格也學到量子物理學的種種，比如測量一個粒子的狀態，似乎可以瞬間影響另一個粒子的狀態，這種特性叫做「糾纏」（entanglement）。

在遇到泡利之前，榮格創造了「共時性」（synchronicity）一詞，來描述非因果聯繫的原理。他試圖解釋他的想法，即人類經驗的集體無意識影響夢境、思想和行為。沒想到的是，泡利居然能毫不費力地生動回憶起他的夢境。

哈爾彭寫道，對於榮格來說，「分析一位著名的量子物理學家，對方恰好會做複雜的夢，而且還能輕鬆地記住，確實是個非凡的發現。」對於泡利來說，兩人的交往讓他看到了提出物質和精神統一理論的必要性。（泡利在20世紀20年代就在量子力學上做出了開創性的工作，包括提出了不相容原理，該原理解釋了為什麼普通物質是穩定的，而且佔據空間。）

哈爾彭這本書的核心是：人類對宇宙中深層聯繫的直覺認識與這種聯繫的科學論證之間的衝突。他從早期希臘哲人講到現代物理學大師，從柏拉圖和恩培多克勒、克卜勒、伽利略、牛頓、麥克斯韋等人的著作，講到相對論和量子力學的出現，為沒有因果性的潛在聯繫做了一番梳理。結尾部分論述了基於衛星的最新量子糾纏實驗，並對將糾纏與時空性質聯繫起來的複雜理論工作進行了點撥。

這是個廣為流傳的故事，但哈爾彭努力推陳出新。例如，黑體輻射難題在1900年由德國物理學家普朗克提出的假說解決，普朗克指出能量必須以量子的形式出現——量子是無法分割的最小單位。哈爾彭借用一個帶蓋的墨黑茶杯在微波爐中加熱到100 C來形象地解釋這個問題。雖然難以置信，但量子力學之前的理論預測，這將成為一個危險的高頻電離輻射源。普朗克表明，量子化限制甚至消除了高頻發射的能量。他的想法是量子力學的濫觴，解釋了為什麼我們可以在喝熱茶的同時不會被輻射灼傷。儘管有這樣的掌故，但對於不熟悉相關概念的讀者來說，書中部分內容可能會很難懂。

精神分析學家榮格（左）和物理學家泡利曾探討過非因果聯繫的原理。來源：ETH-Bibliothek Zürich/SPL, Bettman/Getty。

守恆定律

理解非因果關係的一個關鍵往往被人們所忽視，但這正是德國數學家阿馬莉·埃米·諾特（Amalie 'Emmy' Noether）的工作，她是《共時性》中的一個重要人物。20世紀初，她證明了自然界的對稱性和守恆定律是一個硬幣的兩面。例如，一個旋轉的自行車輪子具有旋轉對稱性：轉動輪軸不會改變輪子。角動量守恆由旋轉對稱性而來。守恆定律又會影響到長程非因果現象。由同一相互作用發出的兩個粒子的角動量必須守恆，即使粒子最終相隔幾公裡遠。這就導致了它們的測量特性具有相關性。

比起這些物理學元素，此書更讓人眼前一亮的是各種名人軼事。讀者會驚訝地讀到泡利和量子力學的早期貢獻者、德國數學家約爾旦（Pascual Jordan）如何對超心理學產生興趣。約爾旦被美國植物學家約瑟夫·班克斯·萊茵（Joseph Banks Rhine）的實驗所吸引——從表面上看，有些人會讀心術，能猜到隱藏卡上的圖像——準確率超過了偶然性。泡利「對有關數字命理學和超自然的猜測持開放態度，他與榮格的來往加強了他在這方面的興趣」，哈爾彭寫道。這提醒我們，當面對一個人主觀深處的存在時，即使是異常理性的智者也會「沒轍」。

同樣令人震動的還有泡利和德國理論家海森堡（Werner Heisenberg）不那麼光彩的一面。那些年輕時的魅力和活力連同他們的諾貝爾獎一去不返，他們努力讓自己不被淘汰。在事業生涯後期，二人提出了一個單一場的概念，「所有的物質、能量和自然發生的相互作用都會在這個場裡作為特例聚合起來。」1958年，當泡利在美國物理學會的一次會議上提出他們存在缺陷的理論時，回應他的只有嘲笑。

令他震驚的是，海森堡開始在德國宣傳這項工作。泡利給一個學生寫信說：「海森堡的廣播和報紙廣告，由他擔任超級愛因斯坦、超級浮士德、超級人類的主要角色?他對宣傳的熱情似乎難以滿足。」愛因斯坦在最後的歲月裡，一直在努力調和相對論與量子力學，但即使是他的教條主義也滲透著一絲優雅。

看似不相干的元素和人物之間的聯繫在書的後半部分相關了起來，這樣的前後呼應，令人身心愉悅。例如，海森堡和泡利的嘗試讓人想起柏拉圖的觀點，柏拉圖認為，在我們觀察到的現實之下，有一個完美形式的永恆領域。無論正確與否，在宇宙如何運轉尚有很多探索空間的情況下，非因果聯繫的誘惑力依然存在。#木木西裡#

內容來源：Nature自然科研

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