引子
"一花一世界,一沙一天國,君掌盛無邊,刹那含永劫。" , 這是18世紀末、19世紀初的英國詩人威廉·布萊克(Willam Blake)的一首詩裏的幾句. 如果我們把這幾句換成大白話, 基本可以說是部分就是整體,或說部分含有整體的全部信息. 其意思就和全息理論很接近了. 早在1948年,英國物理學家伽博就提出了全息學原理.其基本要點有二, 其一,描述3維圖景的所有信息都被編碼到2維膠片上的圖樣上. 在平麵(二維)上可以再現三維空間信息.二是部分含有整體信息,比如一張照片,裏麵有一個人像;如果我們把這照片切成兩半,從任何一 半中我們都能看到原先完整的人像;如果我們再把它撕成許多許多的碎片,我們仍能從每塊小碎片中看到完整的影像。這樣的照片就叫全息照片。激光的出現, 使全息技術和理論大放異彩.而伽博也於1971年獲得諾貝爾獎.
1。全息與生命
邁克爾·塔爾博特(Michael Talbot)是美國科幻小說作家,早在1991年,他的書《全息宇宙》就是一本暢銷書。他認為,我們的世界,不過是一個巨大的全息圖。在這本書中,他不僅介紹了玻姆全息圖的觀點,也介紹了喬治城和斯坦福大學神經生物學家和生理學家卡爾.普裏布拉姆(Karl Pribram)的全息大腦理論,這源於上世紀二十年代美國心理學家卡爾.萊斯雷(Karl Lashley)的工作,萊斯雷發現,不管老鼠腦部什麽部位被切除,都不會影響老鼠的記憶。這種整體存在於部分的特點,正是全息所具有的,在普裏布拉姆知道了全息攝影的概念後,在上世紀六十年代末,七十年代初逐漸發展出一套大腦的全息理論來解釋這個現象。腦部的全息模型,得到越來越多的支持。
幾乎在同時,中國的張穎清在1973發現了人的 第二掌骨側有一組有序的穴位群,並在後來發現了穴位全息律。後來,根據這些發現,張穎清提出了生物的全息胚胎學說。
越來越多的科學家特別是心理學家,應用全息理論解釋超自然的神秘體驗,瀕死體驗以及預感等等。
全息論觀點或規律僅存在於生物過程中嗎?顯然不是。 讓我們去追溯曆史,或許我們可以得到更多的啟發。
2. 一樁著名科學公案
人類思想史上,有個非常有趣的現象,同一個思想,有時會被不同的人從不同的途徑幾乎在同時代提出. 在我們回到信息論前,我們先看一個現代科學的著名公案: 愛因斯坦和波爾的有關量子力學的爭論. 愛因斯坦已經婦孺皆知,而另一個現代科學巨匠波爾的名字,物理學界外知道的人也許沒那麽多.波爾是量子論的創立者,也是量子力學的重要奠基人之一. 波爾創立的理論物理研究所是二三十年代的公認的世界物理研究中心.玻爾的“互補原理”和海森堡的“測不準關係”構成了哥本哈根學派詮釋量子力學的兩大主要支柱。1927年後,逐漸為大多數物理學家所接受。因此被人們稱為量力學的“正統”解釋。
愛因斯坦和波爾的爭論的標誌性事件之一是EPR癢繆的提出(1935年). EPR是包括愛因斯坦在內三位作者姓氏首個字母.EPR癢繆核心思想反映在愛因斯坦和波爾爭論的兩個個方麵,一是局域性,即一切信號或能量,不能以超過光的速度傳遞(這是狹義相對論決定的,也是因果論的物理基礎).二是決定論,也就是愛因斯坦等人認為,如果這個世界存在一個完美的理論,那麽,給定理論所需要的所有初始條件,係統在將來任何一個時間的狀態,都可以被準確的預言。量子力學的幾率解釋是無法接受的,應該存在不被人們認識的變量(或曰隱變量),可以用來描述和準確地預測物理係統的行為,用幾率解釋微觀世界,表明量子力學是不完備的.一句話,"上帝不投榖子". 其實,早在1927年,德布羅意(因提出電子的波動學說獲得諾貝爾獎)就提出了基於定域性假設的隱變量想法, 試圖去除哥本哈根對量子力學的幾率解釋,但是,德布羅意的理論經不起泡利(因提出不相容原理而獲得諾貝爾獎)的詰問,最後德布羅意放棄了這種想法. 到了1952年, 大衛.玻姆 (David Bohm)提出了非定域(non-locality)的隱變量量子力學解釋微觀世界現象. 玻姆理論的最重要兩點是非局域性和決定論.
3.宇宙是個整體,也是流動的
上麵提到的大衛.玻姆是美國物理學家,被很多人認為是二十世紀偉大的物理思想家之一.他出生在美國,後來受到五十年代麥卡錫主義的迫害,輾轉巴西,最後定居在英國.
由於受到隱變量思想的影響,另一個重要人物約翰.貝爾(John Bell)於1964年提出了著名的貝爾定理即貝爾不等式.貝爾定理說明,如果一個局域隱變量存在,那麽貝爾不等式就成立.但是,1982年,法國物理學家 Alain Aspect等人實驗證明了貝爾不等式不成立.這個結論是驚人的.通俗點解釋,就是在一定條件下,微觀粒子,如兩個相互糾纏的電子,同時向相反的方向發射後,不管彼此離的有多遠(比如說一光年),當一方受影響改變狀態時,另一方也同時改變.由於沒有信息或能量能超過光速,對這個實驗結果的理解,激發了人們提出了多種理論.其中之一就是玻姆的全息運動的思想(holomovement).
在六十年代,玻姆認識了二在十世紀有巨大影響力的印度哲學家兼宗教人士基督·克裏希那穆提,克裏希那穆提被印度教和佛教徒同時認為是覺悟者,導師.受到克裏希那穆提影響,和玻姆本來對量子世界的理解演變,玻姆逐漸形成了全息運動的概念.玻姆認為,一切物體,事件,存在,乃至結構是從過程中抽象出來的.萬物在變,一切皆流.這和古希臘哲學家赫拉柯利特的萬物皆流的思想很接近了.也很象中國的易經的思想.玻姆用全息圖(hologram)模型來闡述他的思想,玻姆相信,在量子世界,粒子之間彼此保持聯係,不論他們彼此的距離有多遠,他們是不可分割的,它們的分離是一種幻像.
為了使人們更容易理解他的假設,Bohm給出了下麵的形象說明:想像一個水族箱,裏麵有一條魚。假設你無法直接看到這個水族箱,你對它的觀測是來自於兩台電視攝影機,一台位於水族箱的正前方,另一台位於側麵。當你看著兩台電視顯示器時,你可能會認為在兩個屏幕上的魚是兩個。畢竟,由於攝影機是在不同的角度,所得到的影像也會稍有不同。但是當你繼續注視這兩條魚時,你會覺察到兩者之間有特定的關聯, 動作是同步的。當一條魚轉身時,另一條也會做出互相配合的轉身;當一條麵對前方時,另一條會總是麵對側方。如果你沒有覺察到整個情況,你可能會做出結論,認為這兩條魚一定是在互相心電感應。但是顯然這並非事實。Bohm想說這正是在Aspect實驗中的次原子粒子的情形。
根據Bohm,次原子粒子之間的超光速連接現象(更確切地說是非局域性)其實是在告訴我們,現實有更深的層次是我們沒有觀察到的,一種超過我們空間的更複雜空間,就像那水族箱。而且,他補充,我們會把次原子粒子看成分離的個體,是因為我們隻看到它們部份的現實。如此的粒子不是分離的「部份」,而是一種更深沈與更基本整體的片麵,這種整體具有全像攝影的結構。而且由於現實中的一切都是由這些幻影粒子所組成,於是整個宇宙基本上是一個投影,一個全像式的幻象。
因為次原子粒子的表麵分離是一種幻象,這表示在現實的更深層次,宇宙中的一切最終都是相互關連的。一切事物都交互貫穿一切事物,而雖然人類的本性是去分類處理宇宙中的種種現象,一切的分類都是必要的假象,而一切的終極本質是一個無破綻的巨網一切存在不過是宇宙過程裏的抽象。
4.宇宙是個幻象
玻姆從量子力學的基礎解釋和量子的整體性出發,經過二十年的思索和研究,得到了與全息論相同或相近的哲學思想來解釋宇宙.玻姆並不孤獨,我們來看看一些其他物理學家得到的結論。作為當代物理學家,很少有人像霍金(S. Hawking)一樣被廣為人知,他的《時間簡史》也是暢銷書,他成了事實上的物理形象大使。霍金是一個將量子力學應用到黑洞理論中的始作俑者。1974年前,物理學家相信,黑洞一旦形成,由於強大的引力,黑洞會吞噬一切接近它的東西。但霍金提出,黑洞也會蒸發(輻射能量),同時損失質量。這種輻射亦稱為“霍金輻射”,這個理論的提出是宇宙學黑洞研究的重大進展。
但1976年,霍金又發表一篇文章,證明黑洞輻射並不含有任何黑洞內部的信息,在黑洞損失殆盡之後,所有信息都會丟失。而根據量子力學的定律,信息是不可能被徹底抹掉的,霍金的說法產生了矛盾,這就是著名的“黑洞信息悖論”。為了解決這個佯謬,荷蘭物理學家(1999年獲得物理諾貝爾獎)傑拉德·特霍夫特(Gerard 't Hooft),於1993年提出了全息原理:他認為,黑洞裏的三維信息能夠完整地被編碼在黑洞的二維視界上。這與物體的三維圖像編碼在二維的全息圖上並無不同。也就是說,發生在任意時空區域內的事情,都可以等價地解釋發生在該區域邊界上的事情。盡管我們通常認為,物體總是在三維空間中運動,但我們也可以把它們等價地看成是在二維平麵上移動動的扁平斑點。
寫到這,我們還要把話題扯開一點。這我們還得從愛因斯坦說起,愛因斯坦創立廣義相對論後,畢其後半生,從事統一引力和電磁力的理論工作.這應該是受牛頓和麥克斯韋的影響,牛頓總結了自伽利略,第穀和開普勒的工作,創立了牛頓力學和萬有引力理論。麥克斯韋集法拉弟等人工作之大成,把電和磁統一在電動力學方程之內,創建了經典的電動力學.但是,愛因斯坦想把電磁力和引力統一在一起的努力,卻撞在牆上了.直到他1955年駕鶴西去,也沒有完成他的目標.也許,這和他開始從事這項工作時(上世紀二十年代),強相互作用和弱相互作用還沒被人們發現有關,或許,這個工作實在是太難了。
因為自然界有四種基本作用力(目前已發現),除了電磁力和引力,還有強相互作用力(核力)何弱相互作用力.把四種力統一在一個理論框架內,一直是理論物理學家追求的目標之一.孕育於四五十年代,發端於六十年代晚期的超弦理論,經過了所謂兩次革命的起起落落,輾轉反複,最後成了最有希望實現物理學家目標的萬有理論(Theory of everything),即M理論。
特霍夫特的全息思想被另一個物理諾貝爾獎得主薩斯坎德(Leonard Susskind,也是宇宙全息思想的創建者之一)用超弦理論清晰的闡述。特霍夫特和薩斯坎德更推進一步,把全息原理推廣到了整個宇宙。他們解釋道,作為我們觀測到的宇宙,一個整體,同樣有其視界,而宇宙視界另一麵的光線是無法到達地球的(在宇宙壽命內)。其他一些弦理論學家也證明,物理規律在五維宇宙中與在思維空間中是一樣的。
當我們用全息原理解釋微觀粒子的非定域特性(所謂糾纏現象)時,是如此簡單。因為我們在我們四維時空裏看到的所謂兩個糾纏粒子,可能是更高維空間的一個實體在我們四維時空裏的投影而已,也就是說,我們看到的不過是幻象。真這應了金剛經中所說的:一切有為法,如夢幻泡影,如露亦如電,應作如是觀。我們的周遭,我們的一切,包括我們自己,都是幻象嗎?
如果我們把我們想象成是思維空間裏的螞蟻,那麽,在高維空間的生物(若有的話),很容易看到我們人類的未來。就像我們可以看到螞蟻爬的路上,未來會有什麽,可能會發生什麽一樣。
弦論的最初目標是要對真實世界給出一個唯一解釋。但現在,它告訴我們,答案卻是多重宇宙。弦論還在發展,但目前的結果好象有點像佛教裏說的三千大千世界的意思。在漢語裏,東西南北上下為界,過去,現在和未來為世。也就是說,世界就是宇宙的同義詞。如果我們拋開具體的細節不談,三千大千世界,不就是多個並行宇宙的意思嗎?處於隊量子力學的解釋,早在上世紀五十年代,美國物理學家休·埃弗雷特(Hugh Everett)就提出了多重世界理論,曾一度被人們所遺忘,但現在有開始有物理學家重視起來。
現代物理的思想,與東方古老哲學和宗教思想有很多契合之處。美國伯克利物理學家卡普拉(Fritjof Capra)早在1975年就注意到這一點(他的書:The Tao of Physics -《物理學之道》成了一版再版的暢銷書,國內八十年代就出版了其譯本)。
《華嚴經》說:“佛土生五色莖,一花一世界,一葉一如來“,不知布萊克的詩是不是受到《華嚴經》的影響。這裏,全息的概念也許不完全等同於光學裏的全息概念,但最基本的是高維空間的信息,完全編碼在低一維的空間裏。這正是特霍夫特全息原理的兩個基本要點之一。
5。科學範式與真理
也許,最令人驚奇的,不僅是東方神秘主義哲學和宗教思想與現代物理學的思想的契合,而是為什麽會有這種契合。現代物理學是經過無數物理學家的幾百年努力,經過無數複雜的實驗,堅深的探討而得到的結果,古人是通過什麽途徑得到這些思想的呢?
也許,答案早就在那裏,而我們卻視而不見。前麵提到的基督·克裏希那穆提就曾說,一個禪修(或超覺靜坐等)的人,他必須既是觀察者,感知者,思考者,也是實踐者。但我們處於禪修狀態時,我們卻必須忘掉這些,放空思想,我們隻關注禪修本身。當我們注視自己的內心時,我們既是演員,又是觀眾。用量子力學的語言說,就是我們既是觀測者,也是被觀測者,無法絕對分割。但這樣的方式,顯然不屬於現代科學認可的方式,也就是說不屬於現代科學的範式。
科學哲學家庫恩(Thomas Samuel Kuhn)在上世紀六十年代所著的《科學革命的結構》一書中,提出了科學研究與革命的範式理論。庫恩發展了波普爾的證偽理論。
庫恩的範式概念對心理學影響很大。也許,現代心理學的研究,很難百分百地沿用傳統的數理或化學的科學的研究方法有關。當一個心理學家對一個研究對象進行催眠時,被催眠的對象恐怕不能算個純粹的客觀對象。如果通過禪修得到的實像或真理或曰般若智慧,恐怕也很難僅通過語言去領悟。因此,對一些傳統文化的理解,僅從字麵上的意義去思考,未必準確或正確。這正應了老子那句話:道可道,非常道。佛曰:不可說,一說便是錯。語言,能表述的也許至多是領悟真理的法門,而無法描述真理本身。因此,當我們看到人們對傳統的文化(如莊子,老子)進行從字麵上解說評論時,我個人認為就要小心。
對於這個世界,我們通過嚴謹的數理邏輯,嚴密的可重複的實驗,得到的尚且是如此多爭議的科學理論。問題是,如果我們通過禪修或類似的方法,自認證悟了真理,又怎麽知道證悟的,一定是真理呢?證悟者也許知道,也許不知道。也許真理本質上也是幻象,我們最多隻能處在真理的狀態,而真理或許象量子力學所說的,也是多態的。否則,也許不會有那麽多的宗教紛爭,哪怕同在佛教之內。也因此,寬容就變得非常重要。