量子糾纏背后的故事（卌一）：鬼魅般的特異功能
日期 ： 2021年05月04日
正文共 ：416字
1930年，美國著名左翼作家辛克萊（Upton Sinclair）自費出版了一本題為《精神無線電》（Mental Radio）的新書，記敘他妻子表現(xiàn)出的讀心術(shù)、心靈感應等多種特異功能。辛克萊自己做了一些試驗，證明妻子和其他一些人士超常能力的確實性。他相信人類存在著尚未被理解的“第六感”，可以超越時空局限互相聯(lián)絡。辛克萊希望他的新書能夠激發(fā)科學家的興趣，展開更為系統(tǒng)的研究、發(fā)掘。
兩年后，他的書在德國出版。引人注目的是書中增添了一篇出自愛因斯坦的前言。
辛克萊的《精神無線電》封面，注有愛因斯坦撰寫的前言。
愛因斯坦是在1931年第一次到美國南加州訪問時結(jié)識辛克萊的。在那眾星捧月的幾個月里，他不僅與好萊塢的名流摩肩接踵，也與辛克萊等崇尚社會主義的左派激進分子打成一片，讓邀請、接待他的加州理工學院院長密立根很是頭疼。
在辛克萊的引導下，愛因斯坦和夫人艾爾莎帶著秘書杜卡斯和加州理工學院的托爾曼教授一起會見當?shù)靥禺惞δ苊?，近距離體驗了各種名目繁多的詭異表演。
愛因斯坦在其后撰寫的前言中為辛克萊的人格、誠信做了擔保，表示作者并非憑空臆造。但他也沒有確信書中所記和他親眼目睹的事例是否真實的心靈感應。他猜測那也許屬于某種無意識的催眠效果。而即便如此，他認為那也會是很有意義的心理現(xiàn)象。
在南加州時，愛因斯坦也在與托爾曼和波多爾斯基合作那篇一對光子從他那光子箱中逸出的論文。那是四年后他與波多爾斯基和羅森發(fā)表EPR論文的前奏。在量子的世界里，愛因斯坦正越來越清晰地見識到與心靈感應如出一轍的鬼魅般超距作用。讓他同樣地覺得不可思議。
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人類意識中可能存在“超自然”特異功能是一個亙古流長的神秘，幾乎與人類與生俱來。作為自然世界觀察者，物理學家也曾樂此不疲。但他們的熱情在19世紀漸趨式微。那是以牛頓、拉普拉斯為代表的機械決定論獨領(lǐng)風騷的時代，物理學主流確定自然界存在著完美、局域性的因果關(guān)系。任何事情的發(fā)生都有其緣由，可以被實際地觀察、認識。在這樣的自然界中，海神波塞多不可能僅憑脾氣發(fā)作在千里之外興風作浪，也不再留有心靈感應式超自然聯(lián)系的存在余地。
及至19世紀末，開爾文勛爵宣布物理學晴朗天空中只剩下兩朵烏云時，物理學家的樂觀達到無與倫比的頂峰。也正是出于對嚴格因果律的承繼和信念，愛因斯坦對心理界和物理界中的超自然之可能性抱著一視同仁的強烈質(zhì)疑態(tài)度。
為驅(qū)除那兩朵烏云，愛因斯坦在20世紀初相繼提出了相對論和量子概念，革命性地改變物理學家的世界觀。出乎他的意料，量子力學中的隨機性和不確定性也隨之異軍突起，挑戰(zhàn)傳統(tǒng)的因果關(guān)系。
1936年時，約旦也出版過一本量子力學專著。那時，海森堡、泡利、狄拉克分別出版的教科書已經(jīng)問世六年。約旦姍姍來遲的書沒有引起反響。但他那本書也別具一格，其最后一章專門講述了心靈感應實驗，作為量子力學的注腳。那時，約旦在積極投身物理學和納粹活動的同時還對植物學家萊茵（Joseph Rhine）復活的“超心理學”（parapsychology）研究興致勃勃。
1930年，萊茵在美國的杜克大學創(chuàng)立了一個研究中心，專注于他稱之為“超感官知覺”（extrasensory perception，簡稱ESP）的實驗驗證。他讓號稱有特異功能的人遠距離猜測自己手里隨機抽取紙牌上的圖像，發(fā)現(xiàn)其猜中的機會明顯大于隨機結(jié)果——即使他們分別處于校園內(nèi)不同的樓房里。萊茵認為這證明人類能夠有超越空間隔離的超感官知覺，亦即通俗所稱的第六感。
20世紀初人類思想革命的范疇不僅限于物理領(lǐng)域。心理學也處于突飛猛進之中。弗洛伊德（Sigmund Freud）在19世紀后期創(chuàng)立的精神分析學（Psychoanalysis）那時正逐漸成為主流時尚，引起廣泛注意。
因為兩個兒子都有著不同程度的心理、精神問題，愛因斯坦一度對弗洛伊德的心理分析有過興趣。作為同時代的著名知識分子，他們也曾在媒體上有過思想交鋒。但愛因斯坦對新興的心理學只是淺嘗輒止，沒有深究。反倒是他的物理學深深影響了一位心理學家。
早在1912年回到蘇黎士理工學院擔任教授時，愛因斯坦與也在那里的榮格結(jié)識。在榮格頻繁的家宴上，愛因斯坦經(jīng)常被問及他的相對論。他所描述的奇異時空觀念每每會讓客人們浮想聯(lián)翩，尤其是同樣年輕的榮格。
榮格一度是弗洛伊德的助手，那時已經(jīng)分道揚鑣。與弗洛伊德強調(diào)人的幼年經(jīng)歷和性發(fā)育不同，榮格著重于成年的經(jīng)歷和他所謂的“無意識”（unconscious），以此為基礎(chǔ)創(chuàng)立了自己的分析心理學（Analytical Psychology）。他尤其強調(diào)根源于文化、傳統(tǒng)的集體性無意識行為，認為在那背后隱藏著一種人類尚未認識的神秘聯(lián)系,才會使得彼此不相干的人思想上步調(diào)一致。也許愛因斯坦相對論中那超越三維空間的四維時空能提供一個超自然的聯(lián)絡途徑。
那時，愛因斯坦自己也還未曾認識到量子世界中表現(xiàn)出的鬼魅般超距作用，還沒有量子糾纏的概念。
但榮格從那時起便與20世紀的現(xiàn)代物理學結(jié)下不解之緣。當泡利在1930年代經(jīng)歷人生危機尋求榮格的心理幫助時，那無疑又是一例天作之合。
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泡利贏得諾貝爾獎后順利地獲得了美國國籍。但他還是不能習慣普林斯頓那平靜安詳?shù)泥l(xiāng)村生活方式，在1946年初回到了作為歐洲大都市的蘇黎士。伴隨著人到中年，他有著越來越強烈的宿命感。
自年輕時開始，泡利已經(jīng)名聲在外。那不只是因為他在相對論、量子物理中的杰出貢獻。他還擁有一個如影隨形的“泡利效應”：無論他走到哪里，那里實驗室中的儀器就會出現(xiàn)莫名其妙的故障。有一次，哥廷根的實驗室發(fā)生爆炸事故，無論如何找不出原因。最后只能歸結(jié)于在那一時刻，泡利乘坐著的火車恰好在附近的站臺上?？俊?br style="overflow-wrap: break-word;">
與他發(fā)現(xiàn)的“不相容原理”對應，作為理論家的泡利與物理實驗不相容。
當然，其他理論物理學家也經(jīng)常會遭遇類似的“效應”，也是學界內(nèi)部善意調(diào)侃和茶余飯后之笑料。但隨著年齡的增長，泡利越來越確信這類巧合并非平常，背后可能隱藏有超自然的聯(lián)系。于是，他與榮格不謀而合。
在新量子力學蓬勃發(fā)展的1920年代，中國的一些古籍逐漸被翻譯成德文，作為“東方哲學”甚至“東方神秘主義”引起那里知識分子的某大興趣。榮格精心研讀了包括《易經(jīng)》、《太乙金華宗旨》等著作，從中獲取靈感。他尤其欣賞道教的“天人合一”，認為那正是人類意識超然地互為連接，形成共同的集體無意識之體現(xiàn)。
也是在萊茵以實驗手段驗證超感官知覺的1930年，榮格提出“共時性”（synchronicity）概念：一種不構(gòu)成因果關(guān)系的相互聯(lián)系。用平常的話描述，那就是人們時常會遇到的令人咋舌的巧合。但榮格堅信有些巧合之所以匪夷所思，其實是因為其背后有著更為深刻的關(guān)聯(lián)。
泡利的出現(xiàn)和實驗儀器的損壞就可以是共時性的一個表現(xiàn)。
1947年，榮格實現(xiàn)他個人的夢想，在蘇黎士創(chuàng)建了自己的心理研究所。剛回到那里不久的泡利以諾貝爾獎獲得者和榮格摯友的雙重身份為研究所的開張增添風采。他的出席帶來意外——或意料中——的后果：一個源自中國的精致花瓶在開幕典禮時毫無先兆地從架子上墜落摔碎。
榮格曾經(jīng)鉆進故紙堆，在煉金術(shù)著作中尋找那些科學家、工匠集體無意識中所共有的“原型”（archetype）。泡利也如法炮制，著迷于17世紀開普勒、伽利略等人奠定日心說的艱難歷程。他惟妙惟肖地向榮格描述自己身臨那個時代的荒誕夢境，還有夢中顯現(xiàn)的決定世界走向的時鐘。
榮格與泡利通信集《原子與原型》封面。題圖是泡利夢境中的“世界時鐘”。
1950年時，榮格逐漸完善了他的共時性概念，他在給泡利的一封信中將自然和人類世界中聯(lián)系方式總結(jié)成一個簡潔的四元圖。泡利看后根據(jù)他的物理知識做了修改，成了二人合作完成的關(guān)系圖。在這個圖中，能量、動量與空間、時間相對，那是相對論所揭示的自然界。同時，因果關(guān)系也與榮格那非因果的共時性相對，是另一層次的關(guān)聯(lián)方式。與約旦一樣，泡利相信萊茵實驗中揭示的超感官知覺是這種非因果關(guān)系的表現(xiàn)。（二戰(zhàn)之后，泡利專門為西德政府出具證明，擔保曾加入納粹黨的約旦屬于“可恢復工作”的好人。約旦因此得以重回學術(shù)崗位。）
泡利與榮格合作而成的共時性概念圖。上下、左右分別為能量與時空、因果性與共時性的對立統(tǒng)一。
榮格與泡利兩人幾十年跨越心理、物理領(lǐng)域的合作在1952年終成碩果。那年，他們聯(lián)名出版了《自然與心理的詮釋》（The Interpretation of Nature and Psyche）。
在泡利那些年描述的夢境中，他還遇見過一個與他似乎很有干系的神秘年輕中國女士。令他百思不得其解。
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巧合對物理學家并不陌生。早在1939年，與維格納妹妹曼琪新婚的狄拉克在劍橋發(fā)現(xiàn)自然世界藏有一個驚人的巧合：質(zhì)子與電子之間的電磁相互作用是它們之間引力作用的1039倍。那也恰好是我們宇宙大小與電子大小相比的倍數(shù)。這個1后面跟著39個零的大數(shù)居然同時出現(xiàn)在最大尺度、最小尺度、相互作用強度這些互不相干的比例上，不免令人訝異。更有甚者，宇宙中所有質(zhì)子、電子的總數(shù)也被估計為1078。那正是1039的平方。
狄拉克認為這其中一定隱藏著未知的物理定律。他將這一發(fā)現(xiàn)以快報的方式送交《自然》雜志發(fā)表。這個所謂的“大數(shù)假設”（large numbers hypothesis）引起了一些天文學家的好奇，但物理學界對他這種無根無據(jù)的猜測卻只有嘲諷。當玻爾在哥本哈根看到狄拉克寄來的論文時，他當即走進伽莫夫的辦公室警告：“你看看，這就是年輕人結(jié)婚的后果?！?br style="overflow-wrap: break-word;">
同在劍橋的天文學家愛丁頓在其學術(shù)暮年也對數(shù)字發(fā)生了濃厚的興趣。狄拉克引用的質(zhì)子、電子總數(shù)便來自他的估算。愛丁頓情有獨鐘的是索末菲當年推廣玻爾原子模型計算光譜時發(fā)現(xiàn)的“精細結(jié)構(gòu)常數(shù)”。那是一個集電子電荷、光速、普朗克常數(shù)、真空介電常數(shù)這些自然界基本物理參數(shù)構(gòu)成的一個數(shù)值。神奇的是這些參數(shù)所帶有的單位在這里互相抵消，成為一個“無量綱”的純數(shù)字。這個因此不會因人為單位選擇而異的常數(shù)數(shù)值卻又無律可循，似乎只是一個隨機的無理數(shù)。只是它的倒數(shù)非常接近整數(shù)137。
愛丁頓認為這個精細結(jié)構(gòu)常數(shù)與宇宙中的質(zhì)子、電子總數(shù)有著緊密的聯(lián)系。他堅持精細結(jié)構(gòu)常數(shù)應該就是嚴格的1/137，以保證宇宙的簡單和諧。遺憾的是后來基于量子電動力學的計算和越來越精確的實際測量都沒能成全他的希冀。
1958年12月，泡利因為腹部劇痛去醫(yī)院。當他看到病房的門牌號是137時，他清楚地意識到自己大限已至。
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與20年前他經(jīng)歷那場人生危機時同樣，泡利在1950年代鐘情于夢境解析、心理感應時也沒耽誤傳統(tǒng)的物理研究。有意思的是，他當初“瘋狂中”預測β衰變過程里的中微子終于在1956年被實驗證實，成為他人生一大成功。
也是在紀念玻爾誕生70周年的1955年，泡利奉獻出他的最新成果：物理學中有一個非同尋常的嚴格對稱性。如果把所有粒子的電荷調(diào)換，帶正電的變成帶負電，帶負電的變成帶正電，同時也將空間如照鏡子般左右翻轉(zhuǎn)，再讓時間倒流，那么所有物理定律會保持恒定，仿佛世界未曾經(jīng)歷過這些變換。
這三個操作在物理學中分別叫做“電荷共軛”（charge conjugation）、“宇稱”（parity）和“時間反演”（time reversal）的變換。泡利描述的對稱性因而叫做“CPT不變性”。
因為電荷的正負、鏡像的左右、時間的先后在物理定律中都只是相對性質(zhì)，不具備絕對意義，物理學家普遍認為即使將它們分別地實施變換也不會影響結(jié)果。（惠勒和費曼那個正電子即是逆時間運動的電子便是其中一例，即CT變換。）但泡利卻只能從數(shù)學上證明這三個變換同時操作時的對稱性，盡管他同樣認定這個對稱性適用于任何個別的變換。
然而，就在他這個結(jié)果問世的第二年，年輕的楊振寧和李政道卻提出宇稱在β衰變的弱相互作用中不會保持不變，即宇稱不守恒。泡利看到論文時嗤之以鼻。正如愛因斯坦不相信上帝擲骰子，泡利不相信上帝會與常人一般左手不如右手靈活有力。但在他夸口要為此下大賭注時，吳健雄（Chien-Shiung Wu）——來自中國的年輕女性——和另外兩個團隊已經(jīng)通過實驗證實了楊振寧和李政道的預測，殘酷地擊碎泡利基于和諧、對稱的理想世界觀。（在給威斯科夫的回信中，泡利慶幸他未及下賭注。因為他輸?shù)闷鹈晠s輸不起錢財。）
泡利（左）與吳健雄在一起。
雖然宇稱在弱相互作用中不再守恒，泡利的CPT總體不變性至今依然完美無缺。但泡利沒有因此滿足。不過他更大的失望卻來自他最親近的師弟海森堡。
在普林斯頓高等研究院屢次挫敗愛因斯坦的嘗試后，泡利對統(tǒng)一場論已經(jīng)完全失去信心。他曾尖刻地指出：“上帝分開了的東西，常人不應去瞎撮合。”（What God has put asunder, let no man join together）但在1957年，海森堡也投入了這個物理學非主流領(lǐng)域，提出自己的統(tǒng)一場論。猶如當年第一次見識師弟從海島上帶回的矩陣力學，泡利沒有絲毫的刻薄，立即展開了合作。與曾經(jīng)的薛定諤一樣，他們自信終于能一舉解決讓愛因斯坦束手無策的最大難題。
1958年1月，美國物理學會在紐約舉行大會。應遠道而來貴客的要求，吳健雄為泡利安排了專場演講。也在美國的玻爾和幾百名物理學家在會議室里濟濟一堂，聽取泡利興致勃勃地講解他和海森堡的新理論。不料，泡利演講中的聲調(diào)逐漸變得猶豫不決，他邊講邊意識到這個理論其實并不靠譜。觀眾席上，年輕的戴森痛切地感覺到他正親眼目睹一只高貴的動物在緩慢地死去。
在德國的海森堡依然信心十足。在他的一次演講后，德國的報紙樂觀地報道了海森堡和“他的助手”泡利的新成就，更讓泡利火冒三丈。他急忙廣泛地給物理學界同行寫信，宣布已經(jīng)退出與海森堡的合作，還在學術(shù)會議上公開與海森堡辯論，互為詆毀。師兄弟幾十年的感情完全破裂。
那年年底，泡利腹痛住院手術(shù)后被發(fā)現(xiàn)胰腺處已經(jīng)長出巨大的惡性腫瘤。在137號病房內(nèi)休養(yǎng)兩天后，他與世長辭，終年58歲。
海森堡沒有出席師兄的葬禮。
— THE END —
