當量子物理遇上精神病學

保羅·哈爾彭的作品告訴我們，卡爾·榮格和沃爾夫岡·泡利曾相互交換意見。

精神分析學家卡爾·榮格（左）和物理學家沃爾夫岡·泡利曾一道討論過非因果關系原理

講述現代物理學發(fā)展歷程及現狀的“說書人”始終在尋找新方法來表達廣義相對論與量子力學因對立現狀而產生的緊張關系。相對論認為，宇宙的運行規(guī)律應該是“因”產生“果”，且沒有任何事物的傳播速度能超過光速。量子力學描繪的世界則更加離奇。在量子世界中，事件似乎隨機發(fā)生，且事件與事件之間的聯系似乎是同時出現。這兩種理論其實都挑戰(zhàn)了我們的直覺。

為了探索因果關系的本質，理論物理學家保羅·哈爾彭（Pawl Harpen）在一段人際關系中找到了靈感。他在自己的最新作品《共時性》（Synchronicity）一書中，講述了奧地利物理學家沃爾夫岡·泡利（Wolfgang Pauli）在1930年離婚后因精神失常、嚴重酗酒而向瑞士精神分析學家卡爾·榮格（Carl Jung）尋求治療的故事。另一方面，榮格則在治療泡利的過程中學習了量子物理學。他得知，測量某個粒子的狀態(tài)似乎可以瞬時影響另一個粒子的狀態(tài)，這兩個粒子之間的這種特性叫作糾纏。

在見到泡利之前，榮格就已經創(chuàng)造了“共時性”這個術語來描述非因果關系。榮格認為，人類體驗中的集體無意識會影響人的夢境、思想和行為。他當時正在為這個觀點尋找解釋。而泡利可以輕松且生動地記住自己的夢，這點對榮格大有幫助。

對榮格來說，“能夠分析一位著名量子物理學家，而且他還正好能夠輕松記住那些復雜的夢，是一個極其特別的發(fā)現?！惫柵韺懙?。對泡利來說，他與榮格的互動為支持物質與思維統(tǒng)一理論的必要性提供了論據。（泡利早在20世紀20年代就在量子力學領域做過這類開創(chuàng)性工作，其中包括提出不相容原理，解釋了為什么尋常物質能夠保持穩(wěn)定且必須占據一定空間。）

哈爾彭這部作品的核心是人類對宇宙深層聯系的各種直覺之間的矛盾，以及這類聯系的科學案例。他帶領讀者迅速瀏覽了從早期希臘科學到現代物理學的科學發(fā)展歷程——也就是從柏拉圖和恩培多克勒、開普勒、伽利略、牛頓、麥克斯韋等人的工作，一直到相對論和量子力學的到來——構建了一個沒有因果關系的潛在關聯案例。結尾部分則介紹了有關量子糾纏的最新實驗，其中包括量子衛(wèi)星，還提及了將糾纏與時空性質聯系在一起的復雜理論工作。

這個故事其實已經談者甚眾，但哈爾彭努力講出了新鮮感。舉個例子，德國物理學家普朗克在1900年提出的假說“能量必須以量子為單位出現”（量子是能量的最小單位，不能進一步切分）解決了黑體輻射難題。哈爾彭用一個類比形象地解釋了這一事件：一杯裝在加蓋漆黑茶杯中的茶水，在微波爐中加熱到100℃。令人難以想象的是，量子力學之前的理論會預測，這類裝置會成為一個危險的高頻離子輻射源。普朗克則證明，量子現象的存在限制、甚至是消除了這類裝置在高頻波段釋放的能量。他的這一系列想法將量子力學推向了歷史舞臺，并且解釋了為什么我們品熱茶的時候不會被輻射燙傷。不過，即便有這樣有趣的例子存在，哈爾彭這部作品的部分內容對那些對相關概念毫不知悉的人來說，仍舊顯得有些艱深、難解。

守恒律

理解非因果關系的一大關鍵是德國數學家阿瑪麗·諾特（Amalie ‘Emmy’Noether）的工作。諾特是《共時性》一書中的重要人物，但她的工作卻常常被人們忽視。20世紀初，她證明了自然世界中的對稱性與守恒律是同一枚硬幣的兩面。舉個例子，轉動的自行車車輪具有旋轉對稱性：繞著對稱軸旋轉不會改變車輪的樣子。與旋轉對稱性對應的就是角動量守恒。反過來，守恒律會影響長程非因果現象。同一相互作用事件發(fā)射的兩枚粒子角動量必然守恒，哪怕它們最后相距千米之遙。于是，這兩枚粒子的測量屬性之間就產生了相關性。

這部作品的閃光點不只是物理學，還有諸多人物的奇聞逸事。當你讀到泡利與德國數學家帕斯庫爾·約當（Pascual Jordan，量子力學誕生之初的一位貢獻者）癡迷于通靈學時，想必也會大為震驚吧。當時，約當對美國植物學家約瑟夫·萊恩（Joseph Banks Rhine）的那些實驗很是著迷——表面上看，這些實驗證明了某些人能夠讀心，猜對撲克牌上圖樣的概率要比碰運氣高。而泡利“本來就對數字命理學與超自然現象等內容持開放態(tài)度，與卡爾·榮格接觸后，更是鞏固了他的這番興趣?！惫柵韺懙?。這提醒我們，即便是那些極端理性的智慧人物，在面對有關自身的主觀深層問題時，也難免會有欠考慮的地方。

同樣令人震驚的是泡利和德國理論物理學家維爾納·海森堡（Werner Heisenberg）平庸的另一面。他倆在青年時代精力充沛，魅力四射，也都獲得了諾貝爾獎，但他們之后都沒有延續(xù)這樣的成就。泡利和海森堡在職業(yè)生涯末期提出了一種單一場的概念：“所有物質、能量和自然相互作用都會在這個場中合并為特殊案例”。1958年，泡利在美國物理學會一次會議上提出這個糟糕理論時，飽受嘲諷。

令泡利吃驚的是，海森堡甚至已經開始在德國宣傳這項工作。泡利在給學生的一封信中寫道“海森堡在廣播、報紙上大肆宣傳，他是覺得自己地位超過了愛因斯坦、浮士德、所有人類？他對公眾宣傳的熱情似乎永無止境?！毕啾戎拢瑦垡蛩固乖诼殬I(yè)生涯末期試圖調和相對論與量子力學，但即便是他的武斷、固執(zhí)也顯出優(yōu)雅。

在這本書的第二部分，那些看似無甚關聯的元素和人物通過各種聯系走到了一起，整個故事也因此余味無窮。例如，海森堡和泡利的理論嘗試喚回了柏拉圖的觀點：在我們可以觀察到的現實之下潛藏著一個形式完美的永恒王國。無論這些思想是否正確，宇宙的運作機制還有許多等待我們去發(fā)現，非因果關系的誘惑仍會繼續(xù)。

資料來源 Nature