一種可供選擇的方案是在量子理論本身的範圍內活動。在這種情況下,既可以否認有一個獨立於觀察者的世界(如果是這樣,我們的探索便告結束),也可以允許有一個獨立於觀察者的實在。如果是後者,就不得不在邏輯上說明為什麼實在會被我們對它的觀察所影響。一個可能的答案是,作為觀察者的有意識的頭腦作用於量子事件上;於是便可以得到一種為J·馮·紐曼(JohnvonNeumann)和E·魏格納等人所讚同的見解。另一種答案是,並非事件的觀察者而是被觀察的事件本身決定將要發生什麼。例如,就象普林斯頓的物理學家蘭斯福德(Ransford)、賈尼(Jaune)和法國物理學家J·沙隆(JeanCharon)所斷言的那樣,電子選擇自己的狀態。第三種答案是,宇宙分為與可能觀察到的狀態一樣多的可供選擇的宇宙,這種觀點得到H·伊弗利特(H.Everett)的支持。
如果上述答案中沒有一種令人滿意,可以沿著決策樹尋找另一種出路。在這種情況下,我們選擇超越“量子正統觀念”的範圍,承認現在的量子理論可能是不完備的。我們大可鼓足勇氣,因為我們並非是唯一主張這種觀點的人:目前所闡述的量子理論並非是最終的結論,不但愛因斯坦在他與玻爾的通信中這樣認為,而且狄拉克也這麼認為,他說,“現在的量子力學不是它的最終形式,進一步的變化棗大概像人們看到的從玻爾軌道過渡到量子理論時所發生的變化一樣劇烈棗將是必要的。從長遠的觀點看,愛因斯坦很可能是正確的。”
輄還有一個量子實在決策樹的分支具有意義重大的前途。它從意識決策開始來考慮實在問題,繼而決定超越主流量子學說來探討這個問題,從而導致選擇整個宇宙作為量子狀態的決定因素。它最終得出有一種“單層麵實在”存在的結論。在這種實在裏,場和量子的相互作用產生各種觀察到的現象。對於那些希望徹底探究量子實在問題的人來說,除了遵循這個分支到達結論之外似乎很少合理的替代選擇方案。
如果確實遵循這個分支,就應當考慮預期的決定因素,亞量子場和量子相互作用的假說(即亞量子全息場動力學假說)就可能解決量子世界始終存在的佯謬。
三、對量子相幹性的非局域性的解釋
按量子真空相互作用方案內容,量子態的粒子選擇並不是隨機的:它受到粒子與真空相互作用的微妙的但很明顯的影響。根據這一概念,量子世界的某些現象,尤其是非局域性和相幹性,並非反常現象。
我們把量子和量子真空之間的相互作用表征為雙向傅裏葉變換過程。真空中的每一個幹涉圖樣反饋到相應的時空態或位形空間,並遵循這樣的可逆性原則:從時空向光譜領域轉換的反過程是從光譜向時空領域轉換。結果在時空的致密物質範圍內,每一個光子,每一個電子,每一個原子和每一個原子中的每一個原子核都與整個範圍內的波函數(或者與同它們自身的狀態或構型空間相對應的波函數)一起連續地內構成。
隻要量子處在非相互作用狀態,以上所說的內構成就不是有效的。然而,那種條件是一種抽象概念,根據這種抽象概念,可以同意量子力學所說的,波函數是對可供選擇的可能狀態的疊加的一種適當描述。但當量子麵臨決策事件時(在真實世界中這種遭遇是經常性的),它的幾率矢量狀態就分解為決定論狀態。對這種狀態的選擇並不是量子力學所規定的,後者隻能給出可供選擇的可能性的權重。在連續光譜的彭加勒係統中恒定的量子真空相互作用要求這種選擇與係統在其內的狀態空間或構型空間相一致。
我們能夠探索關於相幹性和非局域性現象這一概念,經典的例子是揚氏雙縫實驗。在這裏光從某一光源發射出來並讓它通過屏上的一個狹縫,另一個光屏放在第一個屏的後麵來記錄穿過狹縫的光線。於是就好像讓水通過小洞那樣,光束呈扇形散開,並形成了一種衍射圖樣。該圖樣表明光具有波動性的一麵,並不是自身的反常。但是如果屏上再開第二個狹縫,那麼就會出現兩個衍射圖樣的疊加,即使每次隻發射一個光子也是如此。在狹縫後傳播的波形成特征幹涉圖樣,當它們的相位差是180度時,其波前相互抵消;當它們是同相位時,則相互加強。看上去就好像每個光子同時穿越了兩條狹縫一樣。
時間和空間對這種效應似乎沒有什麼影響。對該實驗的“宇宙學”描述中,幹涉的光子起源於遙遠的星係,它們發射的時間相隔數千年。在一個實驗中,光子是由稱之為O957+516A,B的雙類星體發射的,人們認為這一遙遠的類星體是一個而不是兩個星體,它的雙重圖像是由於其光線受到一個中途星係的偏折所引起的。正如在第2章中指出的,盡管這些光子起源於幾十億年前且有5萬年的間隔,但它們到達實驗室仍能相互幹涉,就好像它們的發射僅僅相隔幾秒鍾似的。
為了避免得出每個光子被告知其他光子的狀態並據此選擇自己的路徑這樣的結論,量子物理學家通常都假定,每個具有波粒二象性的光子都分裂並取兩條路徑,即通過兩個狹縫,所以它然後又重新結合起來從而在屏上產生幹涉圖樣。這一觀點與量子理論的數學是一致的,而且在過去50多年中幾乎沒有出現例外。
然而這種標準觀點也許需要修正,D·查爾蒙(DavidChalmers)的實驗證明,光子隻穿過一條狹縫,然後同穿過另一條狹縫的其他光子結合而產生幹涉圖像。在這一實驗中,一個激光源被分裂成兩束,然後在到達屏上的雙縫之前通過半鍍銀平麵鏡重新結合,像通常一樣,人們就會觀察到明暗交替的幹涉條紋。然後,把一塊偏振片放在上狹縫前麵,把方向調整到保證隻有垂直偏振光子才能通過狹縫,第二個偏振片放在下狹縫的前麵,把方向調整為隻允許水平偏振的光子通過狹縫。
我們知道,方向相反的偏振光不能相互幹涉。如果每個光子,不管其偏振方向如何,都能通過兩個狹縫,那麼方向相反的偏振就不會阻礙產生幹涉圖樣,但是在方向相反的偏振的情況下幹涉沒有出現。當第三個偏振片放置到來自於兩個狹縫的光子的光路,並使其與兩個狹縫之間的角度都成45度角從而使它們偏振角度的差異抵消時,幹涉圖樣又產生了。由於偏振角一致了,光子又相互幹涉了。
這裏,費曼(Feynman)詳細說明的條件已滿足對量子力學定律的重新解釋。按照費曼的觀點,如果雙縫實驗是按這樣的方式完成的:幹涉圖樣是在對光子通過的狹縫的選擇被限定的情況下獲得的,那麼重新解釋就變得必要。通過在到達指定的狹縫前把某種特定的偏振引入光束,單路偏振實驗能夠確定某一給定的光子能通過那個狹縫。當人們在光子到達記錄屏之前去掉不相容的偏振角時,他們又可得到通常的幹涉圖樣。
這樣看上去由給定光源連續發射的光子隻通過一個狹縫,然後才相互幹涉。這清楚說明光子並不是自我幹涉,而是記憶在起作用。先前發射的光子從物理學上講不在那兒,但它們的蹤跡仍在,因此最合理的解釋是,連續發射的光子與先前發射的光子的蹤跡相互幹涉。但是這些蹤跡是如何記錄和傳輸的呢?對於實在論的解釋而言,攜帶蹤跡的物理媒介是必需的:一種超越相對論時空界限的媒介。我們在第5章所描述的方案提出了這個媒介棗量子真空的標量介質波譜。
現在我們能轉向A·愛因斯坦、B·波多爾斯基和N·羅森在1953年提出的思想實驗了。在該實驗中一個粒子分裂為量子態完全一樣的兩半塊,每一半都允許分離。現在對其中的一半進行測量(例如測量動量),並對另一半進行互補性測量(例如測量位置),這樣就可證明海森堡測不準原理能被克服。然而,當1982年A·阿斯貝克特(AlainAspect)成功地對該理想實驗進行了物理檢驗時,人們發現一旦對一個粒子進行測量,其疊加的幾率態就消失(波函數崩坍),對第二個粒子測量也一樣。無論如何,這不是愛因斯坦所預言的結果,相反,它對相對論中的信號的最大速度傳輸規律提出了疑問。