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什麼都可以牽扯「量子」!山寨物理逐漸坐大的危機—《物理雙月刊》

物理雙月刊_96
・2017/01/10 ・3320字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 568 ・九年級
  • 文/Sadri Hassani|Professor Emeritus, Illinois State University
  • 譯/林中一|國立中興大學物理系教授

山寨科學」在過去的幾十年內正快速的蔓延。營養補充品與「順勢醫療法」在江湖術士運用媒體的鼓吹之下已成了億元級的企業。網路上充斥的自命專家已經蠱惑了大批無知的群眾,準備簽下了請願書以強加他們反科學的需求於食品及農業企業。

主流的大學如哈佛、耶魯、史丹佛都已經有了國家衛生院所出資成立的所謂「整合健康中心」。這些所謂的「中心」提供各種包括針灸、「靈氣」、氣功與「吠陀醫學」等等課程。老牌的愛思唯爾出版社(Elsevier)現在也出了一份期刊 《探索》(Explore為所謂「另類醫學」與「整合醫學」等山寨科學提供了傳播的平台。

2014 年該期刊刊登了一篇〈後物質主義者宣言〉,將所謂「超心理學」與「瀕臨死亡經驗」提升到量子力學的層次 [1]。具有影響力的美國《赫芬頓郵報》(Huffington Post)甚至將該「宣言」的作者與思想先行者如哥白尼、刻卜勒與愛因斯坦並列[2]。

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在造成山寨科學大行其道的諸多因素裡,各種對近代物理-特別是量子力學的歪曲誤解顯得特別顯著。這些誤解肇因於上個世紀中有一些著名物理學家的一些近乎神秘主義與反科學的哲學觀點被錯誤的與近代物理聯想在一起。圖/By Luca Mangiapelo @ flickr, CC BY-NC-ND 2.0

在造成山寨科學大行其道的諸多因素裡,各種對近代物理——特別是量子力學的歪曲誤解顯得特別顯著。這些誤解肇因於上個世紀中有一些著名物理學家的一些近乎神秘主義與反科學的哲學觀點,被錯誤的與近代物理聯想在一起。普羅大眾對科學原理貧乏的瞭解,搭配上看到了由智慧型手機、全球定位系統、西格斯粒子以及重力波的確認等令人眼花撩亂的科學進展,那些被歪曲的哲學觀點轉化成了那些莫名其妙山寨科學的強大推力;那些胡說八道包括了所謂「量子療癒」、「量子接觸療法」以及其他在資訊市場上販賣的五花八門的「量子」產品。

這裡作者提供了兩個重要的被歪曲的近代物理例子:雙狹縫干涉實驗與 E = mc2

光子有意識?

整個非相對論量子力學奠基於薛丁格方程式解(φ)的兩個假設。第一個假設是:φ 的絕對值平方表現系統狀態的機率。第二個假設是疊加原理:如果系統有若干容許的路徑,那麼總體的 φ 等於各路徑對應的 φ ,在考慮適當權重後的和。

這兩個假設自量子力學被建構之始,就成了許多量子觀念的混淆與濫用的根源。有點糗大的是,這些誤謬引申的始作俑者卻是部分量子理論的建構者!(參見 1998 年 9 月號 PHYSICS TODAY 第 29 頁 Mara Beller 文章)。這些老兄們的凸槌誘發了後繼者在 1960、70 年代繼續搧風點火。翻開任何一本意圖建立東方神秘主義與近代物理相通的書籍─例如:卡普拉(Fritjof Capra)寫的《物理之「道」:近代物理與東方神秘主義相通的探討》(2010年 Shambhala 出版),或是祖卡夫(Gary Zukav)所著的《跳舞的物理大師:新物理概述》,不難看到引述自像是海森堡、波爾或歐本海默的認同。

一個神秘主義追隨者的最愛之一就是大家熟知的光學雙狹縫實驗 [3]。在《跳舞的物理大師》中,祖卡夫想像了兩次的實驗,第一次實驗關閉了雙狹縫其中一個狹縫,第二次實驗讓兩個狹縫都打開。

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一個神秘主義追隨者的最愛之一就是大家熟知的光學雙狹縫實驗。圖/By Jordgette, CC BY-SA 3.0, wikimedia commons

他思索著,「第一次實驗中的光子如何能知道第二個狹縫是關閉的?……當射出的光子通過第一個狹縫,光子如何「知道」如果另一個狹縫是開著的話,它會跑到暗線的部分?」……這些問題並沒有確定的答案。有些物理學家……懷疑光子可能有「意識」!(第62頁)」。

祖卡夫重複的使用「知道」這個詞,就已經在暗示光子是有智慧的!

然而儘管祖卡夫如此宣稱,但是對於他的問題,事實上卻是有個確定的答案。那兩種雙狹縫的情境之所以不同,並不是因為光子有了什麼神秘的資訊,而是因為 φ 是各個可能路徑 φ 的組合——如果只有一個狹縫是開的,那就只有一條路徑,兩個狹縫都打開則有兩條路徑。

只有一條路徑時 |φ|所對應的機率分佈是不同於兩條路徑的 |φ|2 所造成的結果;後者會在屏幕上產生亮紋與暗紋。任何解釋光子或其他量子物體的行為(它們都服贋基本機率規則)的意圖,都將引致如祖卡夫所問的荒謬問題;就如同下面的那個更熟悉的例子:

如果你扔 10 個銅板,那麼得到 6 個人頭(總數的 60%)的機率大約是 0.205。如果你扔 10,000 個銅板,那麼得到 60% 人頭的機率將降至 0.00…..29(89 個 0)!

現在,若將 10,000 個銅板視為 1,000 組的相互獨立的 10 個銅板系統,那麼每一組的 10 個銅板都有 25.5% 的機率扔出 60% 的人頭。然而,若考慮到其他組的結果一併考慮,那麼要得到 60% 人頭就變得實際上不可能了!

這種狀況,若照祖卡夫的說法,各組的 10 個銅板怎麼會「知道」其他組的出現呢?也許,也許銅板還真的是有意識的!

靈魂 = mc2

在諸多被「神鬼界」所濫用的字眼中,「能量」榮獲金牌!正負/陰陽、療癒、因果、氣……都屬飄盪在神秘主義大海上的「能量」。這背後可能是有個好理由:能量是非物質,但是物理裡最閃亮的神主牌「E = mc2」就將「非物質」的能量等同了「物質」的質量!依此類推,神秘主義的核心:「非物質」的靈魂/精神與物質的對等,就只剩一步之遙!

但是!能量真的是非物質?能量是物質所具有的一種性質。舉個例子,動能就是聯繫於物體速度的能量。去問動能是否屬物質,和問速度是否屬物質一樣荒謬。速度是運動中物質的一種性質。一顆「紅蘋果」是物質,那麼去說「紅色」是非物質有意義嗎?把物質與其性質——能量搞混,這是甚至受過訓練的物理學家常常落入的陷阱 [4],也是一種山寨科學家推銷其假貨有效且危險的工具。

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一顆「紅蘋果」是物質,那麼去說「紅色」是非物質有意義嗎?圖/By Gaby Altenberger @ flickr, CC BY-SA 2.0

最令人目眩的例子就是當 E = mc被用在物質-反物質的消滅現象;在這個過程中物質完全轉換為「純能量」。然而,等式左邊的 E 表某種質點的性質,這個質點可以是物質,但也可以是像是光子的無質量質點。一個光子撞上一個電子後改變了電子的狀態,這個碰撞的過程裡,光子的行為和一顆入射的電子一樣,都是很「物質」的。的確的,維格納(Eugene Wigner)證明過,一個物質質點是由其質量與自旋來描述,然這兩者都可能為零 [5]。這個事實是基於一個與特殊相對論一樣堅實的基礎。

E = mc裡的 E 永遠是兩個或兩個以上質點的能量,這個能量可以結合這些質點以產生等式右邊的質量,或者由質量虧損以產生。自然界中從來沒有質量能在沒有其他物質質點伴隨的情況之下轉換為能量,反之亦然。神秘主義的「靈魂-質量」對等性與近代物理的質能互換毫無關連。

對科學知能的意涵

山寨科學是一種社會性的精神疾病,而且是強力到無法在公共場域與之抗衡。

做為公眾主要資訊來源的媒體只對事物是否流行而非正確有興趣。還好,在相對具有保護性的學校圍牆內,我們還是有機會接觸到未來的主人翁們,而且希望我們的子孫以及他們的孩子們不要再屈服於折磨我們這一代的非理性。

在高中或是大學的物理或化學入門課程中,每週一次對一個 30 到 50 分鐘的閱讀作業的額外 5 分鐘小考,就可以逐漸的讓學生警覺到山寨科學的誤謬以及它對社會的危害。我建議用百科全書級的資源 RationalWiki 做為一個開端。這一層的訓練也許不像許多教師都已經重視的全球氣候變遷那般迫切,但是山寨科學的威脅絕不可輕忽,而且課堂是僅存能夠有效的挑戰山寨科學的地方。

參考資料:

  1. M. Beauregard et al., Explore 10, 272 (2014); E. Mielczarek, B. Engler, SkepticalInquirer 37(3), 32 (2013).
  2. D. Pruett,“Toward a post-materialistic science,”The Blog, Religion, HuffingtonPost (1 October 2014); S. Hassani, Skeptical Inquirer 39(5), 38 (2015).
  3. S. Hassani, From Atoms to Galaxies: A Conceptual Physics Approach to ScientificAwareness, CRC Press/Taylor & Francis (2010), p. 328.
  4. A. Hobson, Am. J. Phys. 81, 211 (2013).
  5. E. Wigner, Ann. Math. 40, 149 (1939).

原始出處:

The dangerous growth of pseudophysics, Physics Today


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本文摘自《物理雙月刊》38 卷 12 月號 ,更多文章請見物理雙月刊網站

 

文章難易度
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《物理雙月刊》為中華民國物理學會旗下之免費物理科普電子雜誌。透過國內物理各領域專家、學者的筆,為我們的讀者帶來許多有趣、重要以及貼近生活的物理知識,並帶領讀者一探這些物理知識的來龍去脈。透過文字、圖片、影片的呈現帶領讀者走進物理的世界,探尋物理之美。《物理雙月刊》努力的首要目標為吸引台灣群眾的閱讀興趣,進而邁向國際化,成為華人世界中重要的物理科普雜誌。


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從族群耆老的死亡,看見黑猩猩的「同理心」——《我們與動物的距離》

馬可孛羅_96
・2022/01/16 ・2063字 ・閱讀時間約 4 分鐘
  • 作者:法蘭斯・德瓦爾(Frans De Waal)
  • 譯者:陳信宏

人類為何會發展出宗教,其中一個最常被提及的原因便是我們對死亡的體認。我們對生命有限的理解,經常和「人類有沒有可能是唯一擁有宗教的生物」這個問題一起提出。我對這個問題沒有明確的答案,只能說我們沒有理由假設別的靈長類動物對其他個體的死亡一無所知。

如同巴諾布猿天堂裡的巴諾布猿,其他猿類也相當熟悉死亡與失去親友的現象。有時候牠們自己就是凶手,例如有一天那群巴諾布猿打死了一條劇毒的加彭膨蝰。那條蛇令牠們深感恐懼,只要一動就嚇得所有巴諾布猿往後跳開。牠們用樹枝小心戳牠,最後瑪雅才把牠高高拋起並且重重甩在地上。值得注意的是,那條蛇死了之後,牠們的表現就完全顯示牠們並不認為牠會再起死回生。死了就是死了。幼猿開開心心地拖著沒有性命的蛇屍當成玩具,掛在脖子上,甚至撬開牠的嘴巴檢視牠巨大的毒牙。

加彭膨蝰,是一種毒性極強的噝蝰屬毒蛇,分布在非洲撒哈拉沙漠以南的熱帶雨林地區,它是世界上毒性最強的蛇類動物之一,擁有世界上最長的毒牙。圖/Wikipedia

那幕情景令我想起以前目睹過的一場黑猩猩狩獵行動。我們在坦尚尼亞的馬哈勒山脈(Mahale Mountains)跟隨一群黑猩猩,突然聽到樹上高處傳來一陣騷動。黑猩猩抓到獵物的時候會發出一種特殊的尖叫聲,單是這麼一種特殊聲響的存在,就顯示了牠們想要分一杯羹的意願。若不是這樣,保持安靜顯然才是聰明的做法。那陣尖叫聲吸引了其他許多黑猩猩聚集過來。有幾頭公黑猩猩抓到了一隻紅疣猴,這是黑猩猩難以自行捕捉的一種獵物,通常要團體合作才抓得到。

我抬頭透過枝葉的縫隙觀察,看見那幾頭黑猩猩在那隻猴子還活著的情況下就開始吃起牠的肉。由於黑猩猩不是「專業」掠食者,所以沒有演化出貓科動物那種有效的獵殺技巧,而牠們對待獵物的方式也反映了牠們的同理心有時而窮,就和人類一樣。許多黑猩猩都聚集過來形成一種進食集合,包括生殖器腫脹的母黑猩猩,她們通常享有進食的優先權。那整個場景非常吵雜混亂,但所有成員終究都分到了一塊猴肉。第二天,我注意到一頭母黑猩猩經過,背上騎著一頭幼黑猩猩。牠的女兒開開心心地高高揮舞著一根毛茸茸的東西,我才發現那個東西屬於那隻可憐的猴子所有:一頭靈長類動物的尾巴成了另一頭靈長類動物的玩具。

黑猩猩對「死亡」的體悟

某天早上,蓋扎.泰萊基(Geza Teleki)跟隨一群黑猩猩行動,聽到遠處傳來刺耳的尖叫聲。六頭公黑猩猩狂野地來回猛衝,一面發出「喇啊」的叫聲,迴盪在山谷之中。在一條小沖溝裡,只見瑞克斯(一頭公黑猩猩)的身軀一動也不動地癱倒在亂石之間。泰萊基雖然沒有看到他跌落的過程,但覺得自己目睹的乃是這頭公黑猩猩從樹上跌落而摔斷脖子所引發的最初反應。

幾頭黑猩猩停下來看了看瑞克斯的屍體,然後猛力向外衝,並且朝四面八方丟擲大石塊。在那樣的喧鬧狀況下,黑猩猩紛紛互相擁抱、交合、撫摸以及輕拍,臉上則是咧開嘴露出緊張的表情。接著,牠們又花了不少時間盯著屍體看。一頭公黑猩猩在一根樹枝上俯身看著屍體,發出嗚咽的聲音。其他黑猩猩則是觸摸或者嗅聞瑞克斯的屍身。一頭青年母黑猩猩更是一動也不動地靜靜盯著他的屍體看了整整一個小時以上。經過三個小時的擾攘之後,其中一頭年紀較大的公黑猩猩終於離開那片林中空地,朝下游走去。其他黑猩猩一一跟上,慢慢離開,同時不斷回頭望向那具屍體。

猿類面對死亡的反應已有愈來愈多的報導敘述。二○○九年,桃樂絲死後的一張照片在網路上爆紅,因為她的遺體引來保護區內黑猩猩群的圍觀,猩群們相當專注(但靜默得令人發毛)。這在蘇格蘭的布萊爾德拉蒙野生動物園(Blair Drummond Safari Park),一頭名叫潘希的年老母黑猩猩死亡了,其過程透過影片仔細分析,原來在她死前的十分鐘,其他黑猩猩為潘希理毛或者撫摸了十幾次,潘希的成年女兒也整夜陪在她身旁。潘希死後引起的反應從猩群成員觸碰她的嘴巴與四肢(也許是想要檢視她是否還在呼吸或者是否還能動)到某頭公黑猩猩猛擊她的遺體,這種行為也曾經在其他黑猩猩死亡之後被人觀察過。

這種表現看起來雖然像是麻木不仁,卻有可能是一種想要喚醒死者的行為。猿類面對死亡的反應通常綜合了兩件事,一是對死者的毫無回應感到挫折,二是繼續測試看看還有沒有辦法引起死者的回應。不過,圍聚在死者身旁的大多數個體都會默不作聲,彷彿意識到發生了什麼可怕的事情。研究人員觀察潘希臨終前的狀況之後,得出的結論指出:「黑猩猩對死亡的體認受到了低估。」

——本文摘自《我們與動物的距離:在動物身上發現無私的人性》,2021 年 12 月,馬可孛羅

 

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