本來無量子

本來無量子

最近又聽聞有關量子計算機的消息,多個國家、包括中國的科學家,都在量子計算技術研發方面取得突破。量子科技,也成為大國競爭的新賽場,人們認為,誰能先掌握量子科技,誰就可主宰未來世界,成為『武林霸主』。

老婆問我甚麼是量子科技,我便即說我〝不知道〞。

這個答案有兩個意思,一是我真的不知道,二就是我其實真的知道。究竟我是知道、還是不知道?還是我既知道、卻又同時不知道呢?這真是不能確定。

知就是不知,不知就是知,這就是所謂量子理論!

是不是有點玄?是的,真是很玄。我是讀電機工程專業的,那已是四十多年前的事了,記得當年上物理課時,教授嘗試解說量子理論﹝或叫量子力學 Quantum Mechanics﹞時,也是把我﹝和部份同學﹞弄得頭昏腦脹,不明所以,最後只聽到他說,量子理論還有很多未解之謎和爭議之處,有待科學家們逐一攻克。我自問是個講求實事求是的人,對於這種未有定論的虛幻課題,就把它看作是玄幻傳說,不求甚解了。

幾十年過去,我只是偶爾在科幻電影中聽到量子理論這個詞,本是不以為意,想不到最近再找來一些相關資料看,才發覺量子理論的應用,已深入到我們生活周圍。電腦中的芯片,是量子科技的實踐;診療用的磁力共振掃瞄,是量子科技的成果;還有核發電,就連太陽的發光發熱,也和量子理論脫不了關係。

話雖如此,量子理論,在我再三看來,仍然是那麼玄,那麼離地。我們周圍可感知的一切,基本上都可以用經典物理學﹝如牛頓定律、電力學和熱力學等等﹞來解釋和預測。就像我把手上的一個乒乓球擲向牆壁,乒乓球會反彈回來,它的飛行路線、速度和墜落方位,完全可以計算出來,其結果完全服從於經典物理學的定律。

然而,若我們把物質分割成如分子﹝molecules﹞般的細小,或更小的如原子﹝atoms﹞、中子﹝neutrons﹞、質子﹝protons﹞和電子﹝electrons﹞的時候,經典物理定律卻起不了作用,這些種種〝子〞表現出來的狀態,和子與子之間的相互作用等,都不按規矩辦事,因而產生了各種異象。異象中最為突出的一項,是那些〝子〞的行為不像是粒子﹝particles﹞般的實在和直接,而是擁有像〝波〞﹝wave﹞一般的特性;這種〝波〞,除了難以觸摸之外,更是沒法準確測量其所在,因為任何測量動作,都會改變〝子〞的運動形態,結果就走了樣,而這種〝不確定〞特色,也成了量子物理學的生招牌,一切都是概率,可能性替代了確實性。

這還不止,活躍在微觀宇宙裡的〝子子〞們,有著更誇張的表現。〝疊加態 superposition〞是其中之一,用我媽媽都聽得明白的說話來解釋,就是一樣東西的兩種相反狀態,可以同時出現,就像太極圖的白中有黑、黑中有白吧。另外就是〝量子糾纏態 entanglement〞現象,即在所謂同一量子系統中的兩個〝子〞,無論相隔多遠,都保持著一種神秘的聯繫,在我看來,就像雙生兒的心有靈犀,哥哥在地球被人扇了一記耳光,在木星上的弟弟馬上喊痛。還有一種叫〝量子隧穿效應quantum tunneling effect〞,乒乓球撞牆後會彈回來,那些〝子〞卻可以穿越障礙,在另一邊出現,這就是〝波〞的能耐。這種種古怪現象,已成為各地科學家研發新科技的理論基礎,當中包括擁有超強計算功能的電腦、能夠跨越光速極限的通訊系統、與及超級半導體技術等。

寫了這麼一大堆,其實我也不清楚在談甚麼。幸好物理學大師理查德‧費曼說過:『當你以為明白量子力學,其實你就不明白量子力學。』﹝If you think you understand quantum mechanics, you don’t understand quantum mechanics.﹞反過來理解,我不明白 …… 就不一定代表我不明白吧!

人類在認識宇宙萬物的過程中,不斷發現新事物,不斷學到知識,不斷更新、甚至打破舊理論。遠古人類用火把照亮黑夜森林,以為是偉大發明,但若給同一古代人看到一支LED燈,他可能會視之為神仙顯靈,因為他無法理解甚麼是發光二極管。也許幾百 …… 不…… 幾十年後,我也像那古代人一樣,被那些匪夷所思的新發明弄得目瞪口呆。也許那時候的量子力學,已變成連小三學生都懂的生活常識。也許我應該先把思想解封,以開放的態度,去面對我不明白的東西,這也是實事求是精神的體現。

忽然想起六祖慧能曾說過:『菩提本無樹,明鏡亦非台,本來無一物,何處惹塵埃?』

難道六祖對量子理論都有點 …… ?