第8章 量子丛林

第二天早晨，汤普金斯先生小小地赖了会儿床。突然，他感觉有人出现在自己的房间里。环顾四周，发现他那老教授朋友正坐在扶手椅上，膝上摊开一张地图，正全神贯注地研究着。

“你跟我一起去吗？”教授抬起头，问道。

“去哪里？”汤普金斯先生很疑惑，而且对教授是怎么进他房间的百思不得其解。

“当然是跟我一起去看大象，还有量子丛林里的其他动物。我们上次去的那个台球室的老板最近把他的秘密告诉了我，说他那象牙白的台球就是从那里带回来的。你看看这个地区，我用红色铅笔在地图上标出来了。似乎在那里，一切事物所遵循的量子法则中的量子常数非常大。当地的土著认为这块地方生活着妖魔鬼怪，所以我担心很难找到一个向导了。不过如果你想跟我一起去，最好赶紧起床，动作快点。船还有一个小时就到了，我们还要顺路捎上理查德爵士。”

“谁是理查德爵士？”汤普金斯先生问。

“你从没有听说过他？”教授的惊讶之情溢于言表，“他是很有名的老虎猎人，决定和我们一起过去，我答应他那里一定有有趣的狩猎对象。”

他们准时来到了码头，看见码头上放着好多长箱子，里面都是理查德爵士的步枪，还有铅做的特制子弹。用来做子弹的铅是教授从量子丛林旁的铅矿里得来的。汤普金斯先生正在把他的行李放进船舱里，船身的稳态振动告诉他船启航了。航海之旅没有什么特别的，时间一晃就过去了，他们登岸了，来到了迷人的东方城市，这是离神秘的量子区域最近的人口密集的地方了。

“现在，”教授说道，“我们要进内陆，所以需要买一头大象。我想没有原住民会同意和我们一起去的，所以我们不得不自己骑大象去。而你呢，我亲爱的汤普金斯，你最好学一下怎么骑大象。我到时候忙于我的科学观察，理查德爵士手里端着枪，只有你可以骑大象了。”

当来到城市外围大象市场的时候，汤普金斯先生很不开心。他看着这些巨型动物，挑挑看其中有没有一头他可能可以驾驭得住的。理查德爵士很了解与大象相关的知识，所以挑了一头脾气温驯的黑象，然后询问大象主人价格多少。

当地人回答了一些让人听不懂的土话，露出了他白得发亮的牙齿。

“他想要很多钱呢，”理查德爵士翻译土著的话，“但他说这只象是来自量子丛林的，所以更贵了。我们要买吗？”

“一定要买的，”教授给他们二人解释，“我在船上听说过土著人有时会抓从量子土地那边出来的大象。它们比从其他地方出来的大象好多了，对我们而言，我们还有个优势，因为大象这种动物在丛林里认得自己的家。”

汤普金斯先生全方位仔仔细细打量了这头大象，它很漂亮、高大，但是并没有迹象表明它比他在动物园里看到的大象行为上有什么区别。他转向教授说道：“您说它是量子大象，但在我看来它跟普通大象没什么两样，也没有像那些用它的亲戚们的长牙做出来的台球一样，表现出滑稽的样子。它为什么没有四处散开呢？”

“你理解能力尤其迟钝，”教授说他，“因为它的质量很大。我之前告诉过你位置和速度的不确定性都取决于质量，质量越大，不确定性就越小。这就是为什么在日常生活中我们观察不到量子定律，甚至是灰尘粒子这么轻的物体也看不出来，但是电子比灰尘粒子轻太多了，所以对于电子来说，量子定律就相当重要了。现在呢，在量子丛林里，量子常数尽管非常大，但还没有大到足以对像大象这般重的动物产生惊人的作用效果。只有凑近观察量子大象的轮廓，才能注意到它位置的不确定性。你可能已经注意到它皮肤表面没有相当清晰，看上去似乎有些许的模糊。随着时间的推移，这种不确定性增加了，当地传说中讲到，量子丛林里非常年迈的大象有着长长的毛发，我想这就是传说的起源。但是我预计小一点的动物都会显现出非常明显的量子效应。”

汤普金斯先生心想：“那我们这次探险没有骑马岂不是一件好事了？如果骑着马的话，我可能永远都不知道我的马是在我膝盖之间还是在隔壁村庄。”

他们在大象的背上系着大篮筐，等教授和端着步枪的理查德爵士爬进篮筐之后，汤普金斯先生坐在了大象的脖子上，开始担当起骑象人的职责。他一手紧紧抓住尖头棒，他们一行三人朝神秘丛林进发。

城里人告诉他们大概需要一个小时才能到达丛林，于是汤普金斯先生一边努力在大象的两耳之间找平衡，一边决定利用这个时间再向教授请教更多关于量子现象的知识。

“麻烦您告诉我，”他朝向教授，问道，“为什么质量小的物体表现得如此特别？你一直在说的这个量子常数的常识性的含义是什么？”

“噢，这并不难理解，”教授回答，“你在量子世界里观察到的所有物体的怪异表现都是因为你在看着它们。”

“它们那么害羞吗？”汤普金斯先生笑道。

“‘害羞’这个词并不合适，”教授不加掩饰地指正他，“问题在于，在对运动进行任何观察时，你不可避免地会干扰到这个运动。事实上，如果你了解物体的运动，你就会知道物体在运动时会对你的感官或者正在使用的观察装置产生作用。由于作用和反作用是平等的，所以我们必须得出结论，你的测量设备同时也作用于运动的物体，这么讲，也就是‘破坏’了它的运动，给它的位置和速度引入了不确定性。”

“那么，”汤普金斯先生说，“如果我在台球室里用我的手指碰了那个球，那么我肯定是干扰了它的运动。但我只是看着它，怎么就干扰了呢？”

“当然干扰了。你在黑暗中看不见球，但如果你把它放到光线下，它反射的光线既让它变得可见，又作用于它身上——我们称为光压——这也‘破坏了’它的运动。”

“但假设我用的是非常精细和灵敏的仪器，那我不能让我的仪器作用在运动的物体上面的力足够小以至于可以忽略不计吗？”

“那是我们在古典物理学中所想的，当时量子作用还没有被人们发现。20世纪初，人们逐渐意识到对任何一个物体的作用力不可能低于某个确定的极限，即我们所说的量子常数，用符号h指代。在一般的世界中，量子作用很细微；以惯用单位来表示，它的数值在小数点后还有27个零，只有对于像电子这般轻的粒子而言，量子常数才很重要，因为电子质量很小，所以很小的作用力就能影响到它。我们现在正在去往的量子丛林，它里面的量子作用是非常大的。那是一个粗犷的世界，所有柔和的动作都是不存在的。如果那个世界里有一个人想要抚摸一只猫，那只猫要么是什么都没感觉到，要么就被第一个‘抚摸’的量子折断了脖子。”

“好吧，”汤普金斯先生若有所思，“但当没有人在看的时候，物体的表现会正常吗？我的意思是，以我们习惯认为的那种方式。”

“要是没有人在看，”教授说，“没有人知道它们表现得怎样，那么你的问题就不是物理问题了。”

“好吧，好吧，”汤普金斯先生惊呼，“这对于我来说就是个哲学问题！”

“随你便吧，你可以称之为哲学问题，”教授很明显感觉被冒犯了，“但事实上，现代物理的基本原则是，绝不要去谈你无法知道的东西。现代物理理论全部都基于这个原则，然而哲学家们通常会将其忽略掉。比如说，著名的德国哲学家康德曾花了很多时间去反思物体的性质，他所考虑的性质不是物体‘呈现出来给我们看’的性质，而是它们‘自身’的性质。对于现代物理学家来说，只有所谓的‘可观察量’（原则上，即具有可观察特质的）才有意义，现代物理学整体都建筑在这些可观察量的相互关系上。不能被观察到的东西只适用于闲暇时候瞎想想，你发明它们没有任何限制，也不可能去验证它们是否存在，或者也不能利用它们。我会说……”

就在这时，一声可怕的吼叫声充斥了整个丛林，大象被吓得激烈地横冲直撞，汤普金斯先生差点摔了下去。一大群老虎正在攻击大象，从四面八方同时往大象身上跳。理查德爵士紧紧抓住步枪，瞄准了离他最近的那只老虎的双眼之间扣动了扳机。下一刻汤普金斯先生就听到理查德发出猎人常有的低吼。理查德直直地射穿了老虎的脑袋，却没有伤害到老虎。

“多开枪！”教授大喊道，“你到处开枪，不要太在意目标是否清晰！这里只有一只老虎，但它分散开来包围了大象，我们唯一的希望就是提高汉密尔顿量。”

说着教授也拿起了一把步枪，激烈的枪声与量子老虎的吼声交织在一起。对于汤普金斯先生来说，似乎过了好久，战斗才结束。一发子弹‘击中了点’，让他惊讶的是，那个突然出现的老虎被狠狠地甩飞了，它的尸体在空中画了道弧线，落在了身后遥远的棕榈林中。

“谁是汉密尔顿？”一切都平息之后，汤普金斯先生问道。

“他是有名的猎人吗？你想把他从坟墓中拉出来助我们一臂之力？”

“噢！”教授反应过来，“不好意思，刚才战斗太激烈了，我开始用科学术语了，你不懂这些术语！汉密尔顿量是一种数学表达方式，用来描述两个物体之间的量子相互作用。这是以爱尔兰数学家汉密尔顿的名字命名的，他首先使用了这一数学表达法。我刚想说的是，射出了更多的量子子弹，我们就会增加子弹和老虎身体之间相互作用的可能性。在量子世界中，你知道的，人不能准确瞄准，也不能保证一击毙命。由于子弹自身的分散，也由于目标对象自身的分散，只存在击中的有限的可能，但又不存在确定性。刚才我们射击了至少30发子弹才真正击中了老虎，然后子弹在老虎身上的作用力极强，以至于它被掀飞了。在我们原本的世界里，相同的事情也会发生，但是规模就小了很多。正如我刚才已经提到的，在正常的世界里，人想要观察到量子现象就必须去研究如电子般小的粒子的表现。你以前一定听说过每个原子都是由一个中心的原子核和许多在原子核周围旋转的电子组成的。首先，人们习惯地认为，电子围绕着原子核旋转运动就和行星围绕着太阳旋转相类似，但是进行更深层次的分析就会发现，关于运动的一般的概念用于原子的微缩系统中太粗糙了。在原子内部扮演着重要角色的作用力和基础量子作用力一样，有着相同的数量级。这么一来，整幅画面就展开了。电子围绕着原子核旋转运动在很多方面就和老虎围绕着大象转相类似。”

一大群看上去模糊不清的老虎正在攻击他们的大象

“那有没有人像我们射击老虎一样射击电子？”汤普金斯先生问。

“当然有的，原子核它自身有时候就会发射出能量极强的光量子或者是基础的光作用单元。你也可以从原子的外部射击电子，只要用一束光照亮它。所发生的情况就像刚才的老虎一样，许多光量子穿过了电子所在的地方却没有影响到它，直到最后其中一个光量子作用到电子上了，把它射出了原子外。量子系统不会被稍微地影响，它要么完全不被影响，要么就受到很大的影响，发生了很大的改变。”

“就像在量子世界中可怜的小猫被抚摸可能会死掉一样。”汤普金斯先生总结道。

“看！羚羊！好多羚羊！”理查德爵士大喊道，举起了步枪。一大群羚羊正从竹林中冒出来。

“受过训练的羚羊，”汤普金斯先生这么想，“它们奔跑的形态一致，就像阅兵游行的士兵。我在想这是不是某种量子效应。”

羚羊群朝着大象快速奔来，理查德爵士准备射击了，这时教授拦住了他。

“不要浪费你的子弹，”他说，“在一只动物以衍射的行为模式运动的时候，击中它的概率微乎其微。”

“你说‘一只’动物是什么意思？”理查德爵士不解地惊呼，“这里至少有好几打！”

“噢，不是的！只有一只小羚羊，因为它受惊了，所以正在穿过竹林跑过来。现在，所有物体的‘分散’都有一个特性，这个特性与普通的光相类似，通过一个正常的开口，比如竹林里竹竿之间，就会出现衍射现象，你可能在学校听说过。因此，我们就要讲到物质的波动特征。”

理查德爵士准备射击了，这时教授拦住了他。

但是理查德爵士和汤普金斯先生都没有懂这个神秘的术语“衍射”是什么意思。就在这时谈话结束了。

穿过这片量子土地的漫长旅途中，我们的旅行者们遇到了相当多有趣的现象，比如量子蚊子，由于它们的质量很小，勉强刚好能成形，还有一些非常好玩的量子猴子。现在他们正朝着看上去非常像是一个土著村庄的地方走去。

教授说：“我不知道在这片区域还有人类聚集。听这噪声，我猜他们正在举办什么节日活动。你们听这持续不断的铃响。”

土著们很明显是在围绕着篝火跳着狂野的舞蹈，但是很难去区分每一个人的形态。大大小小拿着铃铛的棕色的手一直从人群中升向天空。当他们逐渐靠得更近，眼前的一切包括小木屋，还有周围的大树，都开始分散，而铃铛的响声变得逐渐刺耳，汤普金斯先生已经受不了了。他伸出手，抓起了个东西，然后扔得远远的。闹钟打翻了他床头柜上的一杯水，冷水洒到了他脸上，他醒了过来。他跳下了床，开始飞速地穿衣打扮。半个小时内他必须到银行，不然上班就迟到了。