十一月 3, 2018
发布者 Jamyang Tsering

文/丁一夫,李江琳

首先由中央研究院院士李定国博士谈超导性之衍生宏观量子现象。一般人都以为,量子现象是微观物理现象,是原子,电子,光子等微观物质世界的现象和规律,在宏观世界里,仍然服从牛顿为代表的经典物理学。可是,微观物质世界和宏观物质世界其实是同一个物质世界,所以量子现象也一定在宏观物质世界里存在着,一定有所表现。超导现象就是量子世界的一种美丽的现象,它在一般人的日常生活中感受不到,它却是在我们一般人生活的宏观物质世界里真实地存在着。

李博士从物理学中最基本的欧姆定律讲起,电阻,电压和电流的关系,绝缘体,导体和半导体的区别,然后讲述一般情况下电阻和温度的关系。1911年年,荷兰物理学家发现了超导现象,即某些物质在温度很低,接近绝对零度,即摄氏零下273度的条件下,电阻突然急剧下降,接近于零。这就是超导态。这一发现在1913年年获得诺贝尔物理学奖,因为超导态的意义太大了。

此后,科学家们致力于找到在较高温度Tc的超导物质。1987年找到的Tc是90k,即绝对温度90度。现在是136k。科学家们希望能找到室温Tc的物质。

超导现象的应用前景令人激动。当电阻接近于零的时候,电路中的电流可以在没有电池的情况下维持几年,这是实验证明了的。

材料为什么会有电阻,一是因为材料有杂质,导致电子通过材料时发生碰撞,二是由于原子的振荡。由于低温会导致低振荡,这是电阻和温度相关的原因。

那么超导现象是怎么产生的呢?在低温下电阻突然接近消失的机制是什么呢?李博士讲解得非常美丽。他说,超导现象是一个宏观电子现象,是在一立方厘米中有10的22次方那么多的电子的集体行为。1957年提出的有关超导机制的BCS理论,获得了1972年诺贝尔物理学奖。这个理论提出,电子有质量,电荷和旋转,旋转方向使得电子配对(配对),成对旋转的电子就像一个巨大舞厅里成对的人在跳华尔兹舞,虽然拥挤却从不互相碰撞,只有少数落单的电子会造成干扰而减弱超导性。这是超导性的美丽之处。

超导现象的应用,首先是电力传输过程中降低消耗。另外,超导现象中磁通量的发现,获得了2003年诺贝尔物理学奖。超导性有独特的磁现象,这就是磁悬浮的原理,也是如今已经进入应用阶段的磁悬浮车辆的原理。

李博士指出,超导性是宏观和集体量子现象,这是一种电子之间的交互作用,是一种新的物理现象。在新的衍生状态,电子的原始性质和身份部分地消失了。这不是日常生活中的现实,却是真实的物质现象。

最后,李博士请达赖喇嘛评述。达赖喇嘛介绍了古典佛教是怎么看待一个现象是否真实(实际)的。这就是心法和色法的区分。在古印度传统中,把现象分为两类,一种是有条件的,一种是无条件的。这样的分析最终达到所谓“空”的层面。李博士回应说,在当代物理学中,对不同的能阶,也有不同的定义和测量方法。

接下来是著名物理学家吴茂昆继续谈超导现象。他指出,超导性是一种新的量子态。超导性的两大支柱是1911年年发现的电阻接近零的现象,以及后来发现的磁排斥,即磁悬浮的原理。超导性有令人激动的应用前景,超导研究的主攻方向是找到高温超导材料。

吴博士列举了超导性的应用:超级电力网,高速磁悬浮列车,磁波仪等医疗器材,高能物理研究中的超导磁,天文学中的超导观测仪等等。

这些应用的关键是找到高温的超导物质,即提高锝。吴博士的研究就是通过改变物质结构来提高锝。他介绍了自己的研究,在大屏幕上打出铜基和铁基物质的结构图,讲解在这些物质的晶体结构中缺失某些原子的情况下将发生什么情况,从而提出,超导的物质性根源,可能是物质的某种方式的“缺陷”。

最后,吴博士引用老子“道德经”第11章的话:。三十辐共一毂,当其无,有车之用埏埴以为器,当其无,有器之用凿户牖以为室,当其无,有室之用。故有之以为利,无之以为用。

吴博士讲解后,达赖喇嘛和李远哲院长分别做了简短的讨论,指出看待实在(现实),不同的角度,有不同的方法,得出不同的认知。达赖喇嘛说,这是印度佛教那兰陀寺院理性传统的一贯主张。所以,他说,藏传佛教传统,尤其是它继承的那兰陀传统,其实很符合现在的科学观念。李院长则指出,通过改变物质结构来达成原子的配对,提高锝,其实就好比是建造3D舞厅,配上舞者。这是一种非常美的比喻。

接下来是来自杜克大学的张绵福教授讲解量子传输 – 线性叠加和非线性衍生。

他指出,量子系统的表现特征,有量子干涉和阿哈罗诺夫 – 玻姆效应说到这儿,达赖喇嘛插话说,这位玻姆,即戴维·玻姆,是三十多年前把达赖喇嘛引向现代西方科学的老师。他说,玻姆对他非常友善,花了很多时间给他讲解量子力学和相对论。

张教授介绍了经典波的波函数,振幅,波长,频率,相位,干涉等概念。讲解了杨格氏双缝实验和干涉条纹。他说明,当双缝间的距离缩小到一定程度,就出现了不确定性,即海森堡不确定性。他又解释说,所有的粒子都有波的特性。当一粒一粒地向双缝发射电子,也能得到电子干涉条纹,这就好像单个。电子在和自己作交互作用如果你试图观察各个单个电子是从哪个缝里穿过的,干涉就消失了。观察者在量子世界的这种特别的作用,是经典物理学中没有的。

然后,他引入了薛定谔方程式,两个波函数相加而满足薛定谔方程,这就是叠加然后,他又介绍了费曼路径积分的概念和阿哈罗诺夫 – 。玻姆效应他在大屏幕上打出一系列数学方程,试图解释量子同调性,解释为什么微观空间是量子空间,而宏观空间是经典空间这个大多数人都会有的问题。他还介绍了纳米金属环,混沌现象,蝴蝶效应,半经典量子机制等概念。

这一部分的讲解比较专业,听来很吃力。在他讲解后,请达赖喇嘛点评,达赖喇嘛介绍了古印度传统是怎样看待实在(现实)的,特别详细地讲解了那兰陀寺院以龙树菩萨为代表的中观论,即缘起性空的思想。也许,现代量子物理学家可以从缘起的思想中得到某种启迪。

最后是牟中原教授讲解“水 – 最不寻常的液体”。

牟教授介绍说,水是地球上最普遍最平常的物质。水是佛教四大元素(地,水,风,火)之一。人体的60%是水。水是由氢和氧组成的分子,而氢是地球上最多的元素。有证据认为,宇宙中最多的化合物是水。水是无形的,无形的,无味的,无味的,无色的。水在受压的条件下变得更有流动性。在温度变化条件下的体积变化和其他物质相反,受冷变成固体时体积增大,摄氏负50度时密度最小,摄氏4度时密度最大。水的表面张力很大。水是最好的溶剂,包容性很强。水帮助组织,但是水和脂肪的性质相反。水是能量储存的媒介。

最后,他引用了老子的话 – 上善若水。

他还引用了李小龙的话:“要像水一样,我的朋友”。

在结束的时候,他指出了印度和全球面临的水危机,指出了全球资源和环境问题涉及人类的生存。他说,我们的时间所剩不多了,除非我们学着将人类化作一个全球整体,立即将知识化作行动,否则人类将难以继续生存与繁荣。

达赖喇嘛在他讲解后提问:无水生命可能吗?

回答是,至少在地球上不可能。相信在整个宇宙也是同样。水危机就是生命的危机。

这一涉及生命灭绝的思想,引起了大家对从大爆炸开始到宇宙寂灭的联想。于是,尊者回应科学家的提问,介绍了佛教的生灭循环的思想,即“成,住,坏,空”形成‘四劫’无穷往复的理论。

下午

今天下午的讨论依然由土登晋巴主持。他首先说出自己对上午讨论的感想和观察。他说上午的讨论令他想到佛教哲学中的一个重要概念:缘起观(亦称因果律)。他简单介绍了缘起观的起源和发展,以及其基本意义。他介绍说,缘起观是佛教最基本,最重要的概念之一,佛陀不接受神创论,认为一切有为法都是因为因缘和合而生,彼此相互联系,以此来解释世间万物。后来又发展出“助缘”(条件)的概念,只有因还不够,还需要一定的条件,才会导致果的产生。

土登晋巴还说到,从佛教的角度来看,人类的很多问题产生于语言层面。由于人类语言是以名词为基础的,当人们为事物命名时,就赋予事物具有某种“实相“的含义。我不由想到由象形文字演进而来的汉字。由于汉字具有非同拼音文字的‘具象’特性,在表达抽象意义时特别困难,而且很容易‘望文生义’,从文字本身的象形意义推测其含义,形成错误的理解。再加上汉字中一字多义的现象很普遍,使得人们理解抽象概念更加困难。对佛教重要概念“望文生义”而造成错误理解的典型例子如“相由心生”。‘相’这个字本身有多重含义,可以指具象的‘外表’,也用于表示某种‘状态’,而在佛学里,‘相’指的是‘物相’,即世间万物的表现形式。“相由心生”原本指的是个人所看到的事物或者对事物的理解产生于自己内心的状态,心境平和所见的世界与心境暴戾时所见的世界是完全不同的。然而,久而久之“相由心生”的意义转变成“一个人的外貌由自己内心的状态决定。”这一转变显然与“相“这个字本身的多重含义有关。

正想着,土登晋巴宣布开始问答阶段。这时候,立刻有几位僧人举手提问。这几位僧人都是“有备而来”,他们已经在笔记本上写下了要问的问题。一位僧人站起来,接过话筒,用流利的英语先问土登晋巴是否允许他说几句感想。得到允许后,他说他感觉在科学家们关于“相互依存”和“相互关联”的描述对他的精神修持大有助益。他说,不仅是物质之间的相互依存,人与物质世界也是如此。比方说,如果我们想到,我们的每一次呼吸都得益于树,就会对树产生感恩之心,因此而不忍任意摧毁森林。他从“量子纠缠”联想到人们情感的纠缠,以及人的情感对生命长度的影响。

下午的发言跟第一天下午的讨论一样热烈,李远哲教授也参加了讨论,回答了一些问题。一名西藏儿童村的中学生问,既然我们面临水资源的匮乏,而地球的四分之三是水,有没有技术手段将海水转化成淡水以解决水资源的问题,如果有的话,为什么不采用?上午专题演讲水的化学特性的牟中原教授先纠正这名学生,告诉他不是“地球的四分之三是水”,而是‘地球表面的四分之三被水覆盖。’他接着简单介绍了几种海水淡化的方法。为什么不采用?因为太贵,因为各种方式都需要消耗能源。科学家们还在寻找更有效的方式来进行海水淡化。李远哲教授结果话筒,向中学生解释说,最好的水是大自然本来就有的免费天然淡水,比方说雨水,问题在于我们怎样保护和合理使用。
一位僧侣向所有科学家提出一个问题:佛教认为人的痛苦产生于对实在的错误认知,那么,各位科学家对“实在”有深入的研究,你们的研究是否能与日常生活结合,让自己更快乐?他好像是想要知道,科学家们对“实在”的了解,是否能避免常人难免的“执着”,从而使自己更轻松,更快乐?面对这个问题,科学家们沉默不语陈岳。男教授拿起话筒讲了个笑话,大家哄堂大笑,这个问题就在笑声中过去了,没有人予以认真的回答。从科学的角度对“实在”的了解,是否能转化成哲学意义上对“实在”的理解,并改变我们对生活的态度?这是个很严肃的问题,也许我们都应该认真思考。

来源:博讯

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