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西藏時事評論

上善若水:達賴喇嘛和華人量子物理學家對話第二天

作者作者:丁一夫 /李江琳




上善若水:達賴喇嘛和華人量子物理學家對話第二天首先由中央研究院院士李定國博士談超導性之衍生宏觀量子現象。一般人都以為,量子現象是微觀物理現象,是原子,電子,光子等微觀物質世界的現象和規律,在宏觀世界裡,仍然服從牛頓為代表的經典物理學。可是,微觀物質世界和宏觀物質世界其實是同一個物質世界,所以量子現象也一定在宏觀物質世界裡存在著,一定有所表現。超導現象就是量子世界的一種美麗的現象,它在一般人的日常生活中感受不到,它卻是在我們一般人生活的宏觀物質世界裡真實地存在著。

李博士從物理學中最基本的歐姆定律講起,電阻,電壓和電流的關係,絕緣體,導體和半導體的區別,然後講述一般情況下電阻和溫度的關係。1911年年,荷蘭物理學家發現了超導現象,即某些物質在溫度很低,接近絕對零度,即攝氏零下273度的條件下,電阻突然急劇下降,接近於零。這就是超導態。這一發現在1913年年獲得諾貝爾物理學獎,因為超導態的意義太大了。

此後,科學家們致力於找到在較高溫度Tc的超導物質。1987年找到的Tc是90k,即絕對溫度90度。現在是136k。科學家們希望能找到室溫Tc的物質。

超導現象的應用前景令人激動。當電阻接近於零的時候,電路中的電流可以在沒有電池的情況下維持幾年,這是實驗證明了的。

材料為什麼會有電阻,一是因為材料有雜質,導致電子通過材料時發生碰撞,二是由於原子的振盪。由於低溫會導致低振盪,這是電阻和溫度相關的原因。

那麼超導現象是怎麼產生的呢?在低溫下電阻突然接近消失的機制是什麼呢?李博士講解得非常美麗。他說,超導現象是一個宏觀電子現象,是在一立方釐米中有10的22次方那麼多的電子的集體行為。1957年提出的有關超導機制的BCS理論,獲得了1972年諾貝爾物理學獎。這個理論提出,電子有品質,電荷和旋轉,旋轉方向使得電子配對(配對),成對旋轉的電子就像一個巨大舞廳裡成對的人在跳華爾滋舞,雖然擁擠卻從不互相碰撞,只有少數落單的電子會造成干擾而減弱超導性。這是超導性的美麗之處。

超導現象的應用,首先是電力傳輸過程中降低消耗。另外,超導現象中磁通量的發現,獲得了2003年諾貝爾物理學獎。超導性有獨特的磁現象,這就是磁懸浮的原理,也是如今已經進入應用階段的磁懸浮車輛的原理。

李博士指出,超導性是宏觀和集體量子現象,這是一種電子之間的交互作用,是一種新的物理現象。在新的衍生狀態,電子的原始性質和身份部分地消失了。這不是日常生活中的現實,卻是真實的物質現象。

最後,李博士請達賴喇嘛評述。達賴喇嘛介紹了古典佛教是怎麼看待一個現象是否真實(實際)的。這就是心法和色法的區分。在古印度傳統中,把現象分為兩類,一種是有條件的,一種是無條件的。這樣的分析最終達到所謂“空”的層面。李博士回應說,在當代物理學中,對不同的能階,也有不同的定義和測量方法。

接下來是著名物理學家吳茂昆繼續談超導現象。他指出,超導性是一種新的量子態。超導性的兩大支柱是1911年發現的電阻接近零的現象,以及後來發現的磁排斥,即磁懸浮的原理。超導性有令人激動的應用前景,超導研究的主攻方向是找到高溫超導材料。

吳博士列舉了超導性的應用:超級電力網,高速磁懸浮列車,磁波儀等醫療器材,高能物理研究中的超導磁,天文學中的超導觀測儀等等。

這些應用的關鍵是找到高溫的超導物質,即提高鍀。吳博士的研究就是通過改變物質結構來提高鍀。他介紹了自己的研究,在大螢幕上打出銅基和鐵基物質的結構圖,講解在這些物質的晶體結構中缺失某些原子的情況下將發生什麼情況,從而提出,超導的物質性根源,可能是物質的某種方式的“缺陷”。

最後,吳博士引用老子“道德經”第11章的話:。三十輻共一轂,當其無,有車之用埏埴以為器,當其無,有器之用鑿戶牖以為室,當其無,有室之用。故有之以為利,無之以為用。

吳博士講解後,達賴喇嘛和李遠哲院長分別做了簡短的討論,指出看待實在(現實),不同的角度,有不同的方法,得出不同的認知。達賴喇嘛說,這是印度佛教那蘭陀寺院理性傳統的一貫主張。所以,他說,藏傳佛教傳統,尤其是它繼承的那蘭陀傳統,其實很符合現在的科學觀念。李院長則指出,通過改變物質結構來達成原子的配對,提高鍀,其實就好比是建造3D舞廳,配上舞者。這是一種非常美的比喻。

接下來是來自杜克大學的張綿福教授講解量子傳輸 – 線性疊加和非線性衍生。

他指出,量子系統的表現特徵,有量子干涉和阿哈羅諾夫 – 玻姆效應說到這兒,達賴喇嘛插話說,這位玻姆,即大衛·玻姆,是三十多年前把達賴喇嘛引向現代西方科學的老師。他說,玻姆對他非常友善,花了很多時間給他講解量子力學和相對論。

張教授介紹了經典波的波函數,振幅,波長,頻率,相位,干涉等概念。講解了楊格氏雙縫實驗和干涉條紋。他說明,當雙縫間的距離縮小到一定程度,就出現了不確定性,即海森堡不確定性。他又解釋說,所有的粒子都有波的特性。當一粒一粒地向雙縫發射電子,也能得到電子干涉條紋,這就好像單個。電子在和自己作交互作用如果你試圖觀察各個單個電子是從哪個縫裡穿過的,干涉就消失了。觀察者在量子世界的這種特別的作用,是經典物理學中沒有的。

然後,他引入了薛定諤方程式,兩個波函數相加而滿足薛定諤方程,這就是疊加然後,他又介紹了費曼路徑積分的概念和阿哈羅諾夫 – 。玻姆效應他在大螢幕上打出一系列數學方程,試圖解釋量子同調性,解釋為什麼微觀空間是量子空間,而宏觀空間是經典空間這個大多數人都會有的問題。他還介紹了納米金屬環,混沌現象,蝴蝶效應,半經典量子機制等概念。

這一部分的講解比較專業,聽來很吃力。在他講解後,請達賴喇嘛點評,達賴喇嘛介紹了古印度傳統是怎樣看待實在(現實)的,特別詳細地講解了那蘭陀寺院以龍樹菩薩為代表的中觀論,即緣起性空的思想。也許,現代量子物理學家可以從緣起的思想中得到某種啟迪。

最後是牟中原教授講解“水 – 最不尋常的液體”。

牟教授介紹說,水是地球上最普遍最平常的物質。水是佛教四大元素(地,水,風,火)之一。人體的60%是水。水是由氫和氧組成的分子,而氫是地球上最多的元素。有證據認為,宇宙中最多的化合物是水。水是無形的,無形的,無味的,無味的,無色的。水在受壓的條件下變得更有流動性。在溫度變化條件下的體積變化和其他物質相反,受冷變成固體時體積增大,攝氏負50度時密度最小,攝氏4度時密度最大。水的表面張力很大。水是最好的溶劑,包容性很強。水説明組織,但是水和脂肪的性質相反。水是能量儲存的媒介。

最後,他引用了老子的話 – 上善若水。

他還引用了李小龍的話:“要像水一樣,我的朋友”。

在結束的時候,他指出了印度和全球面臨的水危機,指出了全球資源和環境問題涉及人類的生存。他說,我們的時間所剩不多了,除非我們學著將人類化作一個全球整體,立即將知識化作行動,否則人類將難以繼續生存與繁榮。

達賴喇嘛在他講解後提問:無水生命可能嗎?

回答是,至少在地球上不可能。相信在整個宇宙也是同樣。水危機就是生命的危機。

這一涉及生命滅絕的思想,引起了大家對從大爆炸開始到宇宙寂滅的聯想。於是,尊者回應科學家的提問,介紹了佛教的生滅迴圈的思想,即“成,住,壞,空”形成‘四劫’無窮往復的理論。

下午
今天下午的討論依然由土登晉巴主持。他首先說出自己對上午討論的感想和觀察。他說上午的討論令他想到佛教哲學中的一個重要概念:緣起觀(亦稱因果律)。他簡單介紹了緣起觀的起源和發展,以及其基本意義。他介紹說,緣起觀是佛教最基本,最重要的概念之一,佛陀不接受神創論,認為一切有為法都是因為因緣和合而生,彼此相互聯繫,以此來解釋世間萬物。後來又發展出“助緣”(條件)的概念,只有因還不夠,還需要一定的條件,才會導致果的產生。

土登晉巴還說到,從佛教的角度來看,人類的很多問題產生於語言層面。由於人類語言是以名詞為基礎的,當人們為事物命名時,就賦予事物具有某種“實相“的含義。我不由想到由象形文字演進而來的漢字。由於漢字具有非同拼音文字的‘具象’特性,在表達抽象意義時特別困難,而且很容易‘望文生義’,從文字本身的象形意義推測其含義,形成錯誤的理解。再加上漢字中一字多義的現象很普遍,使得人們理解抽象概念更加困難。對佛教重要概念“望文生義”而造成錯誤理解的典型例子如“相由心生”。‘相’這個字本身有多重含義,可以指具象的‘外表’,也用於表示某種‘狀態’,而在佛學裡,‘相’指的是‘物相’,即世間萬物的表現形式。“相由心生”原本指的是個人所看到的事物或者對事物的理解產生於自己內心的狀態,心境平和所見的世界與心境暴戾時所見的世界是完全不同的。然而,久而久之“相由心生”的意義轉變成“一個人的外貌由自己內心的狀態決定。”這一轉變顯然與“相“這個字本身的多重含義有關。

正想著,土登晉巴宣佈開始問答階段。這時候,立刻有幾位僧人舉手提問。這幾位僧人都是“有備而來”,他們已經在筆記本上寫下了要問的問題。一位僧人站起來,接過話筒,用流利的英語先問土登晉巴是否允許他說幾句感想。得到允許後,他說他感覺在科學家們關於“相互依存”和“相互關聯”的描述對他的精神修持大有助益。他說,不僅是物質之間的相互依存,人與物質世界也是如此。比方說,如果我們想到,我們的每一次呼吸都得益於樹,就會對樹產生感恩之心,因此而不忍任意摧毀森林。他從“量子糾纏”聯想到人們情感的糾纏,以及人的情感對生命長度的影響。

下午的發言跟第一天下午的討論一樣熱烈,李遠哲教授也參加了討論,回答了一些問題。一名西藏兒童村的中學生問,既然我們面臨水資源的匱乏,而地球的四分之三是水,有沒有技術手段將海水轉化成淡水以解決水資源的問題,如果有的話,為什麼不採用?上午專題演講水的化學特性的牟中原教授先糾正這名學生,告訴他不是“地球的四分之三是水”,而是‘地球表面的四分之三被水覆蓋。’他接著簡單介紹了幾種海水淡化的方法。為什麼不採用?因為太貴,因為各種方式都需要消耗能源。科學家們還在尋找更有效的方式來進行海水淡化。李遠哲教授結果話筒,向中學生解釋說,最好的水是大自然本來就有的免費天然淡水,比方說雨水,問題在於我們怎樣保護和合理使用。

一位僧侶向所有科學家提出一個問題:佛教認為人的痛苦產生於對實在的錯誤認知,那麼,各位科學家對“實在”有深入的研究,你們的研究是否能與日常生活結合,讓自己更快樂?他好像是想要知道,科學家們對“實在”的瞭解,是否能避免常人難免的“執著”,從而使自己更輕鬆,更快樂?面對這個問題,科學家們沉默不語陳嶽。男教授拿起話筒講了個笑話,大家哄堂大笑,這個問題就在笑聲中過去了,沒有人予以認真的回答。從科學的角度對“實在”的瞭解,是否能轉化成哲學意義上對“實在”的理解,並改變我們對生活的態度?這是個很嚴肅的問題,也許我們都應該認真思考。




2018-11-05      

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