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【科学的极限】波粒二象性--物理学史上旷日持久之争

文化治要 2020-09-18


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在物理学史上,曾有过一番旷日持久的斗争--光的粒子说和波动说的斗争。


粒子说认为,光是由粒子组成的。且当时粒子说很好地解释了光的反射和折射。光子打在镜面上,反弹回来,这就是反射。在通过不同介质时,光子速度不同,故方向有偏转,这就是折射。这种学说成功地解释了光的两大现象,而且领导者又是大名鼎鼎的牛顿,故在当时占了统治地位。


波动说认为,光是一种横波,而这种说法解释反射,折射较复杂,故开始不大被人接受。后来光的衍射、干涉现象被人们发现了,而这正是波的特性。且粒子说无法解释,所以波动说渐渐占了统治地位。


1802年,托马斯·杨在英国皇家学会讲演时,引用自己所做的双孔(双缝)干涉实验。

但其后,人们又发现光电效应和光在真空中也能传播的事实,仿佛又与波动说格格不入(波动说要求光必须在某种介质传播),于是波动说又面临了危机,直到1905年,爱因斯坦在德国《物理年报》上发表了题为《关于光的产生和转化的一个推测性观点》的论文他认为对于时间的平均值,光表现为波动;对于时间的瞬间值,光表现为粒子性。


爱因斯坦这样描述这一现象:“好像有时我们必须用一套理论,有时候又必须用另一套理论来描述(这些粒子的行为),有时候又必须两者都用。我们遇到了一类新的困难,这种困难迫使我们要借助两种互相矛盾的的观点来描述现实,两种观点单独是无法完全解释光的现象的,但是和在一起便可以。”


那如果是现在科学,因为它太厉害了,它一次只可以打出…可以做到一次打出一颗粒子--光粒子喔!透过一颗光粒子射出来了,然后这光粒子到达这两个洞之前,或是它会选择路径,它自然就会赶快变成波,所以很纳闷吧!科学家只好说这是光的二向性,因为它有两种特性,可是它为什么这么清楚知道,它那时候它会变化,科学家老实说也不知道。


可这还没完。1924年,一位法国公爵的儿子德布罗意,又提出了一种很大胆的新看法。他认为,既然光这种公认为波动的现象会表现出粒子特性,那么电子之类公认为粒子的物质,也应表现出波动性。这种波后来被称为德布罗意波,是一种物质波。


这种大胆假设的提出,像是在滚烫的油锅里泼了一盆水,立刻引起一场轩然大波,难道除了光子外,其它粒子也真有波粒二象性? 果然,在德布罗意的推算启发下,1925年电子发现者汤姆生的儿子J.P汤姆生,意外得到了一张电子衍射的照片。衍射是波最典型特征,这样电子有波动性就被证实了。父亲发现电子是粒子,儿子又证实电子是波,这真是物理学史上一段佳话。


好事成双,德布罗意获得了1929年诺贝尔奖,J.P汤姆生于1937年也获了此奖。


2015年瑞士洛桑联邦理工学院科学家成功拍摄出光同时表现波粒二象性的照片。

“这项实验第一次证明了我们能直接拍摄量子力学现象及其矛盾的性质。”法布里奥·卡彭说。


科学的极限是什么? 世间人他们做一种叫作随机机器,随机机器它出现一个或叫0、或叫1,这属于二进制。二进制的话最单纯了,结果不是这边就是那边、0或1、或是左边右边,然后这个随机机器它很有趣,因为是随机的,所以大致上两边出现的比率就会一半一半。譬如说一个时间里面,它出现0 0 0 0,然后等一下又出现1 1 1,等一下又0 1 0 1 0 1,0 0 1等等,最后统计起来,0和1的数目差不多。但是科学家不能解释的事情在后面,他们第一个不能解释的事情是:如果说你今天你是男人,因为男人和女人有差别,我们就先说一下男人部分。你去想:”希望1比较多”,就很奇特喔!它的平均数就变化了,会超过百分之五十,而且这是几乎试起来大都如此,就不会是五十五十。也就是说,我的心识是可以影响到这个随机的机器,不是说你在旁边大吼大叫,或是说去摇这个机器,不是喔!你可以放轻松坐在那里用想的,希望1比较多这样就会影响了。那女人的话也一样,但女人更特别,科学家发现一件事情,女人最好心乱一点,效果会最好。这句话怎么说呢?就是说,她的心识也是可以影响到机器喔!这已经是科学不能解释;而且最好这个女子做一些其他事情,就是说一心多用的意思,这样的话,这机器就会动得更复杂,就会更显著,不会跟百分之五十只差一点点。


那你想:“怎么会这样呢?”所以说,心识这个地方,科学可以解释吗?这变成死棋了,因为科学不能够解释心识的种种行为,可是心识却可以透过科学的实验,而显示在科学的一切记录上。那怎么办呢?所以科学确实有它的极限。


详文请看亲教师开示的《科学可解释佛法吗?》,正益老师有如下开示:


“那我们再说一些科学的实验,因为这都是很基本的实验,不是一般人听了不太会懂的实验。譬如说,有一种它会产生分子分裂,它左右两边送出两颗微中子。这两颗微中子,因为它们有电量,或是它们会被磁场所干扰,所以它们在另外一侧,就是譬如说,你右边那一颗微中子打出去,他就在那一边放一个电磁场,这样这微中子碰到电磁场它就转弯,然后就转弯嘛!对啊!这样很好,可是接下来的事情,科学家就觉得大大不好了。为什么呢?因为左边那一个微中子,没有放任何的电磁场,它也转弯了,而且它转弯的方向是跟右边这个是颠倒的。也就是说这两颗微中子,彷如有情心识相通,实际上它们是无情,它们只是物体,它们不可能有什么心识相通的道理啊!可是它们两个就象是透过无远弗届的距离,它们就通报讯息:我转右那你呢?可要等一下向左转喔!这样子,所以这有哪一位科学家可以解释吗?没有!答案还是一样,以前没有,以后也不会有,除非他学佛。"


“也就是说这个法界中啊,你的心识的力量确实象是如来所说的,就是能够出生一切法,让这些法成为这世间的一些轨范、定则,因此它可以被科学来测量。可是因为科学的这些研究,他没有去熏习佛法,他不相信心识有这样的威力,有这样的力量。所以他没有办法来解释这个道理,因为他没有办法分析这个超越光速的这样的速度,超越光速的极限,到底是怎样来沟通这个讯息。现在科学家想要利用这个方式,来作远距离的通讯,因为你远距离的话,如果看到这边的变化,然后另外一边一定是一个相反的一个变化。法国的科学家曾经用光纤,因为光纤就比实验室的距离,云雾室或等等的距离要来得长,可是不论他们做了是多么长,长达多少公里,这两颗微中子还是会选择对称的路径,不管它们跑多远,它们宛如心灵相通。"


"实际上这不是什么心灵相通,就是说如来藏让法界的一切原理都变成如此。包括说啊,科学家所觉得最为棘手的光波的干涉的这个问题,他说这个光应该是一颗一颗粒子,然后它不应该是波。可是后来干涉的现象出现以后,大家知道这应该是波,不是一颗一颗粒子而已,可是光粒子又可以被实验出来,这样就很纳闷了!所谓光波的干涉是怎么样呢?就是你在一个屏幕上看到光会形成加强或是减弱的这样的特性,那光从哪边照过来,你就挖两个小孔,从外部送过来,那光可以透过A孔,也可以透过B孔两个孔过来。那如果是现在科学,因为它太厉害了,它一次只可以打出…可以做到一次打出一颗粒子--光粒子喔!透过一颗光粒子射出来了,然后这光粒子到达这两个洞之前,或是它会选择路径,它自然就会赶快变成波,所以很纳闷吧!科学家只好说这是光的二向性,因为它有两种特性,可是它为什么这么清楚知道,它那时候它会变化,科学家老实说也不知道。”


"可是我们透过佛法知道,佛法告诉我们如来藏出生一切万法,所以一切万法的轨则就是需要菩萨在无量无边的世界,即使有的世界它超过光速,你一样能够解释。就象是我们要到极乐世界往生一样,你要经过十万亿的佛土,然后中间,你的心识等等要超越这个光速,但是这一切一切的威德力,一切一切的功德力,一切的作用,都还是来自于如来藏。乃至于医学,他们也有困惑,这就牵涉到叫水的记忆。”


"这个实验算是医学实验、医疗实验,或算是医学研究,也可以算是科学。它实验也很简单,它怎么作呢?他就将一个有效的这个药剂,用十分之一放在水中,也就说药剂的比例和水比例是1比9。这样作出来就十分之一嘛!稀释变十个百分比,然后再继续稀释。因为有一位医疗人员,他不小心作错实验,所以我们就透过这作错实验,来知道这件事情。他继续把这个十分之一,继续稀释一次,就变成百分之一了;百分之一再稀释一次,就变成千分之一、万分之一。然后一直稀释下去,他最后稀释到,里面绝对没有机会还有一个药剂的水分子,我们讲是水分子的存在,他已经这样一直作,因为你作了几百次以后,几乎一颗水分子都不应该存在,应该都几乎是水了。可是这样的水一样有药效,所以世间的人更难以想象:为什么它会有药效呢?明明已经都是水了,已经不是那个药剂了,为什么还会有药效?”


"是啊!因为水这种大种性自性,是来自于谁的体性?就是如来藏的体性啊!地水火风这四种物质的体性,就是来自于如来藏可以成就世间的一切物质的体性,这个就是由如来藏所成就。因此水的特性,就是可以具有这样把承载著你所要提的这种药疗、药性,这样承载过来,只是说这种承载的话,你还是必须要透过亲证,了解这佛法的实际,你才能够理解。所以我们看到说,这法界中有许许多多的科学家所不能够清楚的本质的问题,它很难以被理解,但是可以被观察。那如果说还有许许多多的我们几乎是不可观察的呢?包括说明心见性,譬如说世间的人,不说明心好了,说见性,许许多多的人就不能理解,包括说我们要亲近善知识,最后有因缘才能够见性。象讲堂里面也只有少数的人可以见性,象末学对这个法,也是处于不可观察,这都需要我们在这甚深的佛法中继续地前进。”


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