量子纠缠，全息, 宇宙和幻象

引子

"一花一世界，一沙一天国，君掌盛无边，刹那含永劫。" , 这是18世纪末、19世纪初的英国诗人威廉·布莱克（Willam Blake）的一首诗里的几句. 如果我们把这几句换成大白话, 基本可以说是部分就是整体,或说部分含有整体的全部信息. 其意思就和全息理论很接近了. 早在1948年,英国物理学家伽博就提出了全息学原理.其基本要点有二, 其一，描述3维图景的所有信息都被编码到2维胶片上的图样上. 在平面(二维)上可以再现三维空间信息．二是部分含有整体信息,比如一张照片，里面有一个人像;如果我们把这照片切成两半，从任何一 半中我们都能看到原先完整的人像;如果我们再把它撕成许多许多的碎片，我们仍能从每块小碎片中看到完整的影像。这样的照片就叫全息照片。激光的出现, 使全息技术和理论大放异彩.而伽博也于1971年获得诺贝尔奖.

一 全息与生命

迈克尔·塔尔博特（Michael Talbot）是美国科幻小说作家，早在1991年，他的书《全息宇宙》就是一本畅销书。他认为，我们的世界，不过是一个巨大的全息图。在这本书中，他不仅介绍了玻姆全息图的观点，也介绍了乔治城和斯坦福大学神经生物学家和生理学家卡尔.普里布拉姆（Karl Pribram)的全息大脑理论，这源于上世纪二十年代美国心理学家卡尔.莱斯雷（Karl Lashley)的工作，莱斯雷发现，不管老鼠脑部什么部位被切除，都不会影响老鼠的记忆。这种整体存在于部分的特点，正是全息所具有的，在普里布拉姆知道了全息摄影的概念后，在上世纪六十年代末，七十年代初逐渐发展出一套大脑的全息理论来解释这个现象。脑部的全息模型，得到越来越多的支持。

几乎在同时，中国的张颖清在1973发现了人的 第二掌骨侧有一组有序的穴位群，并在后来发现了穴位全息律。后来，根据这些发现，张颖清提出了生物的全息胚胎学说。

越来越多的科学家特别是心理学家，应用全息理论解释超自然的神秘体验，濒死体验以及预感等等。全息论观点或规律仅存在于生物过程中吗？显然不是。　让我们去追溯历史，或许我们可以得到更多的启发。

二 一桩著名科学公案

人类思想史上,有个非常有趣的现象,同一个思想,有时会被不同的人从不同的途径几乎在同时代提出. 在我们回到信息论前,我们先看一个现代科学的著名公案: 爱因斯坦和波尔的有关量子力学的争论. 爱因斯坦已经妇孺皆知,而另一个现代科学巨匠波尔的名字,物理学界外知道的人也许没那么多.波尔是量子论的创立者,也是量子力学的重要奠基人之一. 波尔创立的理论物理研究所是二三十年代的公认的世界物理研究中心.玻尔的“互补原理”和海森堡的“测不准关系”构成了哥本哈根学派诠释量子力学的两大主要支柱。1927年后，逐渐为大多数物理学家所接受。因此被人们称为量力学的“正统”解释。

爱因斯坦和波尔的争论的标志性事件之一是EPR痒缪的提出（1935年）． ＥＰＲ是包括爱因斯坦在内三位作者姓氏首个字母．ＥＰＲ痒缪核心思想反映在爱因斯坦和波尔争论的两个个方面，一是局域性，即一切信号或能量，不能以超过光的速度传递（这是狭义相对论决定的，也是因果论的物理基础）．二是决定论，也就是爱因斯坦等人认为，如果这个世界存在一个完美的理论，那么，给定理论所需要的所有初始条件，系统在将来任何一个时间的状态，都可以被准确的预言。量子力学的几率解释是无法接受的，应该存在不被人们认识的变量（或曰隐变量），可以用来描述和准确地预测物理系统的行为，用几率解释微观世界，表明量子力学是不完备的．一句话，＂上帝不投榖子＂．

其实,早在1927年,德布罗意(因提出电子的波动学说获得诺贝尔奖)就提出了基于定域性假设的隐变量想法, 试图去除哥本哈根对量子力学的几率解释,但是,德布罗意的理论经不起泡利(因提出不相容原理而获得诺贝尔奖)的诘问,最后德布罗意放弃了这种想法. 到了1952年, 大卫．玻姆 (David Bohm)提出了非定域（non-locality)的隐变量量子力学解释微观世界现象. 玻姆理论的最重要两点是非局域性和决定论。

三 宇宙是个整体，也是流动的

上面提到的大卫．玻姆是美国物理学家，被很多人认为是二十世纪伟大的物理思想家之一．他出生在美国，后来受到五十年代麦卡锡主义的迫害，辗转巴西，最后定居在英国。

由于受到隐变量思想的影响，另一个重要人物约翰.贝尔(John Bell)于1964年提出了著名的贝尔定理即贝尔不等式．贝尔定理说明，如果一个局域隐变量存在，那么贝尔不等式就成立．但是，1982年，法国物理学家 Alain Aspect等人实验证明了贝尔不等式不成立．这个结论是惊人的．通俗点解释，就是在一定条件下，微观粒子，如两个相互纠缠的电子，同时向相反的方向发射后，不管彼此离的有多远（比如说一光年），一方受影响改变状态时，另一方也同时改变．由于没有信息或能量能超过光速，对这个实验结果的理解，激发了人们提出了多种理论．其中之一就是玻姆的全息运动的思想（holomovement)．

在六十年代，玻姆认识了二在十世纪有巨大影响力的印度哲学家兼宗教人士基督·克里希那穆提，克里希那穆提被印度教和佛教徒同时认为是觉悟者，导师．受到克里希那穆提影响，和玻姆本来对量子世界的理解演变，玻姆逐渐形成了全息运动的概念。

玻姆认为，一切物体，事件，存在，乃至结构是从过程中抽象出来的．万物在变，一切皆流．这和古希腊哲学家赫拉柯利特的万物皆流的思想很接近了．也很象中国的易经的思想．玻姆用全息图（hologram)模型来阐述他的思想，玻姆相信，在量子世界，粒子之间彼此保持联系，不论他们彼此的距离有多远，他们是不可分割的，它们的分离是一种幻像．

为了使人们更容易理解他的假设，Bohm给出了下面的形象说明：想象一个水族箱，里面有一条鱼。假设你无法直接看到这个水族箱，你对它的观测是来自于两台电视摄影机，一台位于水族箱的正前方，另一台位于侧面。当你看着两台电视显示器时，你可能会认为在两个屏幕上的鱼是两个。毕竟，由于摄影机是在不同的角度，所得到的影像也会稍有不同。

但是当你继续注视这两条鱼时，你会觉察到两者之间有特定的关联，动作是同步的。当一条鱼转身时，另一条也会做出互相配合的转身；当一条面对前方时，另一条会总是面对侧方。如果你没有觉察到整个情况，你可能会做出结论，认为这两条鱼一定是在互相心电感应。但是显然这并非事实。Bohm想说这正是在Aspect实验中的次原子粒子的情形。

根据Bohm，次原子粒子之间的超光速连接现象（更确切地说是非局域性）其实是在告诉我们，现实有更深的层次是我们没有观察到的，一种超过我们空间的更复杂空间，就像那水族箱。而且，他补充，我们会把次原子粒子看成分离的个体，是因为我们只看到它们部份的现实。如此的粒子不是分离的「部份」，而是一种更深沈与更基本整体的片面，这种整体具有全像摄影的结构。而且由于现实中的一切都是由这些幻影粒子所组成，于是整个宇宙基本上是一个投影，一个全像式的幻象。

因为次原子粒子的表面分离是一种幻象，这表示在现实的更深层次，宇宙中的一切最终都是相互关连的。一切事物都交互贯穿一切事物，而虽然人类的本性是去分类处理宇宙中的种种现象，一切的分类都是必要的假象，而一切的终极本质是一个无破绽的巨网一切存在不过是宇宙过程里的抽象。

四 宇宙是个幻象

玻姆从量子力学的基础解释和量子的整体性出发，经过二十年的思索和研究，得到了与全息论相同或相近的哲学思想来解释宇宙．玻姆并不孤独，我们来看看一些其他物理学家得到的结论。作为当代物理学家，很少有人像霍金（S. Hawking）一样被广为人知，他的《时间简史》也是畅销书，他成了事实上的物理形象大使。霍金是一个将量子力学应用到黑洞理论中的始作俑者。1974年前，物理学家相信，黑洞一旦形成，由于强大的引力，黑洞会吞噬一切接近它的东西。但霍金提出，黑洞也会蒸发（辐射能量），同时损失质量。这种辐射亦称为“霍金辐射”，这个理论的提出是宇宙学黑洞研究的重大进展。

但1976年，霍金又发表一篇文章，证明黑洞辐射并不含有任何黑洞内部的信息，在黑洞损失殆尽之后，所有信息都会丢失。而根据量子力学的定律，信息是不可能被彻底抹掉的，霍金的说法产生了矛盾，这就是著名的“黑洞信息悖论”。为了解决这个佯谬，荷兰物理学家（1999年获得物理诺贝尔奖）杰拉德·特霍夫特（Gerard 't Hooft），于1993年提出了全息原理：他认为，黑洞里的三维信息能够完整地被编码在黑洞的二维视界上。这与物体的三维图像编码在二维的全息图上并无不同。也就是说，发生在任意时空区域内的事情，都可以等价地解释发生在该区域边界上的事情。尽管我们通常认为，物体总是在三维空间中运动，但我们也可以把它们等价地看成是在二维平面上移动动的扁平斑点。

写到这，我们还要把话题扯开一点。这我们还得从爱因斯坦说起，爱因斯坦创立广义相对论后，毕其后半生，从事统一引力和电磁力的理论工作．这应该是受牛顿和麦克斯韦的影响，牛顿总结了自伽利略，第谷和开普勒的工作，创立了牛顿力学和万有引力理论。麦克斯韦集法拉弟等人工作之大成，把电和磁统一在电动力学方程之内，创建了经典的电动力学．但是，爱因斯坦想把电磁力和引力统一在一起的努力，却撞在墙上了．直到他1955年驾鹤西去，也没有完成他的目标．也许，这和他开始从事这项工作时（上世纪二十年代），强相互作用和弱相互作用还没被人们发现有关，或许，这个工作实在是太难了。　

因为自然界有四种基本作用力（目前已发现），除了电磁力和引力，还有强相互作用力（核力）何弱相互作用力．把四种力统一在一个理论框架内，一直是理论物理学家追求的目标之一．孕育于四五十年代，发端于六十年代晚期的超弦理论，经过了所谓两次革命的起起落落，辗转反复，最后成了最有希望实现物理学家目标的万有理论（Theory of everything),即Ｍ理论。

特霍夫特的全息思想被另一个物理诺贝尔奖得主萨斯坎德（Leonard　Susskind，也是宇宙全息思想的创建者之一）用超弦理论清晰的阐述。特霍夫特和萨斯坎德更推进一步，把全息原理推广到了整个宇宙。他们解释道，作为我们观测到的宇宙，一个整体，同样有其视界，而宇宙视界另一面的光线是无法到达地球的（在宇宙寿命内）。其他一些弦理论学家也证明，物理规律在五维宇宙中与在四维空间中是一样的。

当我们用全息原理解释微观粒子的非定域特性（所谓纠缠现象）时，是如此简单。因为我们在我们四维时空里看到的所谓两个纠缠粒子，可能是更高维空间的一个实体在我们四维时空里的投影而已，也就是说，我们看到的不过是幻象。这真应了金刚经中所说的:一切有为法,如梦幻泡影,如露亦如电,应作如是观。我们的周遭，我们的一切，包括我们自己，都是幻象吗？

如果我们把我们想象成是思维空间里的蚂蚁，那么，在高维空间的生物（若有的话），很容易看到我们人类的未来。就像我们可以看到蚂蚁爬的路上，未来会有什么，可能会发生什么一样。　

弦论的最初目标是要对真实世界给出一个唯一解释。但现在，它告诉我们，答案却是多重宇宙。弦论还在发展，但目前的结果好象有点像佛教里说的三千大千世界的意思。在汉语里，东西南北上下为界，过去，现在和未来为世。也就是说，世界就是宇宙的同义词。如果我们抛开具体的细节不谈，三千大千世界，不就是多个并行宇宙的意思吗？处于队量子力学的解释，早在上世纪五十年代，美国物理学家休·埃弗雷特（Hugh Everett）就提出了多重世界理论，曾一度被人们所遗忘，但现在有开始有物理学家重视起来。　

现代物理的思想，与东方古老哲学和宗教思想有很多契合之处。美国伯克利物理学家卡普拉（Fritjof Capra)早在1975年就注意到这一点（他的书：The Tao of Physics -《物理学之道》成了一版再版的畅销书，国内八十年代就出版了其译本）。

《华严经》说：“佛土生五色茎，一花一世界，一叶一如来“，不知布莱克的诗是不是受到《华严经》的影响。这里，全息的概念也许不完全等同于光学里的全息概念，但最基本的是高维空间的信息，完全编码在低一维的空间里。这正是特霍夫特全息原理的两个基本要点之一。

五 科学范式与真理

也许，最令人惊奇的，不仅是东方神秘主义哲学和宗教思想与现代物理学的思想的契合，而是为什么会有这种契合。现代物理学是经过无数物理学家的几百年努力，经过无数复杂的实验，坚深的探讨而得到的结果，古人是通过什么途径得到这些思想的呢？

也许，答案早就在那里，而我们却视而不见。前面提到的基督·克里希那穆提就曾说，一个禅修（或超觉静坐等）的人，他必须既是观察者，感知者，思考者，也是实践者。但我们处于禅修状态时，我们却必须忘掉这些，放空思想，我们只关注禅修本身。当我们注视自己的内心时，我们既是演员，又是观众。用量子力学的语言说，就是我们既是观测者，也是被观测者，无法绝对分割。但这样的方式，显然不属于现代科学认可的方式，也就是说不属于现代科学的范式。　

科学哲学家库恩（Thomas Samuel Kuhn）在上世纪六十年代所著的《科学革命的结构》一书中，提出了科学研究与革命的范式理论。库恩发展了波普尔的证伪理论。

库恩的范式概念对心理学影响很大。也许，现代心理学的研究，很难百分百地沿用传统的数理或化学的科学的研究方法有关。当一个心理学家对一个研究对象进行催眠时，被催眠的对象恐怕不能算个纯粹的客观对象。如果通过禅修得到的实像或真理或曰般若智慧，恐怕也很难仅通过语言去领悟。因此，对一些传统文化的理解，仅从字面上的意义去思考，未必准确或正确。这正应了老子那句话：道可道，非常道。佛曰：不可说，一说便是错。语言，能表述的也许至多是领悟真理的法门，而无法描述真理本身。因此，当我们看到人们对传统的文化（如庄子，老子）进行从字面上解说评论时，我个人认为就要小心。

对于这个世界，我们通过严谨的数理逻辑，严密的可重复的实验，得到的尚且是如此多争议的科学理论。问题是，如果我们通过禅修或类似的方法，自认证悟了真理，又怎么知道证悟的，一定是真理呢？证悟者也许知道，也许不知道。也许真理本质上也是幻象，我们最多只能处在真理的状态，而真理或许象量子力学所说的，也是多态的。否则，也许不会有那么多的宗教纷争，哪怕同在佛教之内。也因此，宽容就变得非常重要。