科學論道8

八、對相對論效應的重新解讀
　　
　　要對“鐘慢尺縮”效應進行解讀，首先要對時間、空間的概念進行解析。我們生活在時間與空間之中，可是要對時間和空間來下個精確的定義，卻幾乎是不可能的。公元前二世紀的《淮南子》一書曾對時空作了一個不是定義的定義：“上下四方謂之宇、往古來今謂之宙。”宇，即是上下四方的空間；宙，即是過去未來的時間。每個思維正常的人當然明白什麼是上下四方，什麼是古往今來，但是，這只是時空的描述，並不是時空的本質。我們也許會認為鐘表上秒針“滴答滴答”著轉動的，就是時間，也可能認為春去秋來，花開花落的就是時間。但這一切，只不過是時間的表像而已。那麼，時間、空間的本質含義到底是什麼呢？
　　
　　看看我們用來記時的單位就會明白，時間只是對運動和變化的量度。我們把地球繞太陽公轉一圈所需的時間定義為一年，把地球自轉一圈所需的時間定義為一天。再把一天24等分，每一份定義為一小時。同樣的，繼續等分下去，可以得到一分鐘和一秒鐘的時間概念。我們生存的這個宇宙，大到天體、星系，小到原子、分子，無不處在不停歇的運動當中。為了描述和量度這些運動，時間概念自然應運而生。歸根結底，時間只是運動和變化的量度，或者說是一種人為的約定。我們可以假設，世界上所有的事物，包括星球、日月、空氣、分子、原子等等一切的一切突然停滯，此時還會有時間概念嗎？有人會說，就算這一切停滯了，我們還有思維啊，還是會產生時間觀念啊！這樣的說法即對也不對，如果我們還有思維，的確還會有時間觀念，但是我們的思維是不是一種運動呢？
　　
　　 從物理層面上來看，思維與運動是相關的。
　　
　　現代腦神經科學發現，人腦思維的時候腦神經會產生相當於一節5號電池百萬分之一的微小電波。這一現像說明，構成神經細胞的原子的外層電子發生了吸收或放出能量的現像，而這種能量以能量的最小單位光子（或虛光子）的形式出現。也就是說，人的思維與電子吸收或釋放光量子的行為相關。一般成年人在平靜的清醒狀態時，大腦腦電波主要表現為α波（讀作阿爾法波），這種波的頻率約為8－13赫茲，即一秒中發生8－13次振蕩。如果在睡眠時，思維較不活躍，腦電波的頻率會逐漸下降，一般深度睡眠時的頻率約為每秒鐘4次左右。也就是說，我們在睡眠時意識仍然在運作，只不過比清醒時大大減少，約為清醒時的1/3左右。
　　
　　以上是從科學的觀點來分析，如果從佛家的角度來看，運動不僅是與思維相關而已，運動本身就是無明分別而產生的幻像。設想，我們能感知到運動，歸根結底，是因為我們感知到了差異，這種感知到差異的性質，就是佛家所說的分別。例如，我們判斷一個小球發生了移動，一定是因為我們識別出其位置發生了變化，前一位置與後一位置必須能夠相區別，如果前後位置無法區分，我們將無從判斷運動是否發生。這種能夠被區分的性質，就是佛家所說的分別。產生了分別，運動的概念隨即產生。有了運動的概念，時間和空間的概念也同時產生。有相續的分別，就產生了先後的時間概念，而分別的結果，就產生了空間的概念。從佛學上來看，所謂的 “人”其實是一種境界，由於大家是“人”，所以大家的分別識速度相同，所以大家會有相同的時間和空間概念，也即是說，對於“人”這個境界來說，光速是恆定的。但是，如果境界改變，分別識的快慢也會有變化，相應的，“光速”、“時間”、“空間”等概念也會相應的變化。
　　
　　 比如說，從佛家的觀點來看，人通過禪修可以控制自己的分別識速度，使自己的分別識變慢。所以，當人進入深入的禪定狀態中時，對於修習禪定的“人”來說，時間會變慢。在《金剛般若研習報告》第17卷中，記載了當代禪學大師虛雲老和尚的一則故事：
　　
　　虛雲老和尚是當代禪宗的祖師，有相當的禪定功夫。他常常打坐，一坐就是十天半個月，出定後覺得才幾分鐘。我們知道虛雲老和尚生活很清苦，有一年過年時，他在自己的小茅篷裡煮芋頭，一邊煮，一邊打坐。有人到茅篷來看老和尚，向他拜年，看到他入定，就拿引磬在他耳朵邊敲，請老和尚出定。出定後看到有人來，老和尚就說：“你們來得正好，我剛剛煮芋頭，大家一起吃。”結果一看，芋頭都長毛了。他們說：“年早就過了。”老和尚說：“不會吧！我覺得才十幾分鐘。”他在定中感覺十幾分鐘，實際上過了二十多天。虛雲老和尚常常一入定就是很多天，類似這樣的事情很多。
　　
　　以上故事所描述的情況，其實任何一位修習禪定的人都能夠切身體會得到。在禪定中所體會到的時間變慢，是確確實實的變慢，並不是因錯覺而引起的。在禪定中，人的所有機能都以變慢的時間來運作，因此，即使十天半月不吃東西，一樣不會覺得餓，身體也不會有任何損傷。不同的境界會有不一樣的時空概念，這在佛經和一些民間傳說中都有論及。民間常有“天上一日，人間百年”的說法。而在佛經中，這樣的記載非常多，比如在佛經中記載，忉利天的一天相當於人間的一百年，而兜率天的一天相當於人間的四百年。從佛學的角度來看，時間的相對性是太平常不過了。
　　
　　 對於禪定中發生的時間變慢現像，我們還可以從科學的角度來進行分析。
　　
　　前面介紹過，人腦在思維的時候，會產生放電現像，這就是腦電波形成的原因。意識的活動越激烈，腦電波的頻率就越高，也就是說，電子釋放或吸收光子的頻度越大。在自然情況下，每份光子的速度和能量都是恆定的，電子與光子之間反應的頻度就與電子的運動速度直接相關。而電子的運動速度主要表現在電子圍繞原子核的繞核運動上，當電子的繞核運動速度快，吸收或放出光子的頻度也大。而電子的繞核運動速度，直接表征了時間的快慢。在一個系統中，如果整個系統內電子的繞核運動速度都變慢，那麼這個系統的時間相對來說就會變慢。如果我們拿一個正常運轉的時鐘放在這樣的系統中，由於組成時鐘的所有原子的電子繞核運動速度都變慢，在宏觀上看來，時鐘的指針運轉也會變慢，因此反映為時間的變慢。但這種變慢，只有在兩個系統的對比下才能看得出來。假如有人和時鐘一起呆在這樣的系統中，由於人體自身的系統也在變慢，意識的活動和反應與時鐘的變慢節奏相一致，所以在這樣的系統中，人並不能感知到時間是變慢的。
　　
　　當我們有了這樣的認知，相對論中的一些佯謬也就可以得到合理的解釋了。我們首先來看“鐘慢尺縮”效應。相對論告訴我們，當一個系統相對另一個系統高速運動時，高速運動的系統中，會發生時間變慢，空間縮小的現像。人們對此現像提出了多種解釋，然而並沒有從根本上解決問題。對此，首先要說明的是，相對論的“鐘慢”效應已經被許多實驗所證實。如，在太空中運行的衛星，需要依據相對論原理來調整時間，否則衛星裡的時間會與地面時間發生偏差。所以，對於把“鐘慢尺縮”效應解釋為觀測效應或計算結果的說法，可以認定是錯誤的。那麼，“鐘慢尺縮”是如何發生的呢？
　　
　　假設一個系統在以接近光速運動，這個系統中的原子、原子核、核外電子同樣要以接近光速的速度運動。我們知道，電子總是在原子核外作繞核的圓周運動。當原子核在以接近光速運動時，電子依然要作繞核運動，但由於電子的運動速度受到光速這一絕對速度的限制，因此，在電子同樣跟隨原子核在高速運動的同時，繞核運動的速度必然減慢。在整個系統中，電子的繞核運動變慢，宏觀的表現就是系統的時間變慢。假設電子與原子核同樣以光速運動，那麼電子的繞核運動就將停滯，整個系統的時間也就停滯了。因此，當系統在高速運動時，電子的繞核運動速度會變慢，從而引起了“鐘慢效應”，這一效應是真實發生的效應，並不是所謂的觀測效應。
　　
　　 同樣的原理，也可以解釋“尺縮效應”發生的機制。
　　
　　我們知道，電子具有的能量越大，電子的軌道半徑也越大。當電子的繞核運動速度變慢時，說明電子的能量變小了，相對而言，電子的軌道半徑也會變小。當整個系統的電子軌道都變小的時候，宏觀上就表現為空間的縮小。所以同樣一把尺子，如果放在這樣的系統中，相對於靜止系統來說，其尺度一定是縮小的。可以設想，如果電子與原子核同樣以光速運動，那麼電子與原子核間的繞核運動停滯，事實上，電子與原子核的概念都將不存在，空間的概念也就隨之瓦解。這就是“尺縮效應” 形成的機制。應該說，尺縮效應也是真實的效應，但與鐘慢效應不同的是，尺縮效應無法測量。我們設想，在一個高速飛行的宇宙飛船中，作為觀測主體的人，自身的尺度在與飛船內的尺子和整個飛船的空間在同步“縮小”，由於這種同步性，觀測主體無法感知到空間的變化，因此也就不會認為尺子或空間在縮小。當飛船返回地面，飛船系統又和地面系統保持一致，尺子仍然回復原來的長度，地面上的觀測者同樣無法判斷尺子是否曾經發生過“尺縮”的現像。因此，盡管“尺縮效應”是真實效應，卻是無法觀測到的真實效應。
　　
　　這種同步“縮小”卻無法觀測到的現像，與19世紀的科學家彭加勒提出過的一個思想實驗所說的道理是一樣的。這個被命名為“夜間倍增”的思想實驗說的是，假如在夜間，大家都睡著的時候，所有的東西都增大了一倍，醒來的時候，人們能夠感覺得到嗎？結論是，我們無法察覺。同樣的道理，若是我們處在一個“倍縮”的空間中，我們自己也是無法感覺到這種差別的，尤其是當光速也在“倍縮”時。
　　
　　在相對論中，沒有提到“光速”也會變化，但我們從佛學的角度看，高速運動的系統中，不僅會出現“鐘慢尺縮”效應，同時也會出現光速變慢的效應。這是因為，在一個高速運動的系統中，人的意識會相對變慢，而分別識的速度對應於光速，所以在這樣的系統中，光速自然也會變慢。
　　
　　我們再看看前面提到的關於相對論的一些佯謬，看看從新的視角出發，能不能得出較圓滿的解釋。首先看光速絕對性的佯謬，在前面提到的未來警匪太空槍戰的故事裡，警察發射的激光束，在匪徒看來，會以怎樣的速度從匪徒的窗前飛過呢？如果以運動的相對性原理出發，警察發射的激光束，僅比接近光速飛行的飛船快一點，那麼在匪徒的眼裡，激光應該以非常緩慢的速度從眼前飄過。但依據相對論的光速絕對性原理，光在任何參照系的運動速度都是恆定的，所以光依然以絕對光速從匪徒的眼前飛過。兩個原理似乎給出了相互矛盾的結論，那麼，問題出在哪呢？
　　
　　在這個故事中，警察與匪徒的飛船都在以接近光速的高速度在飛行，在警匪各自的系統中，系統內的電子繞核運動都發生了變慢的現像，警察與匪徒的身體、腦電波的頻率、以及意識同樣發生了變慢的情況。前已論述，分別識生滅的速度對應於現像世界中的光速，在高速運動中的警察和匪徒由於意識活動變慢，相當於分別識變慢，因此，在警察和匪徒眼裡的光速也就變慢了。當激光束從匪徒眼前飛過時，激光的確僅以較慢的速度超過匪徒的飛船，但由於匪徒的意識活動變慢，在匪徒看來，激光仍然是以“光速”在運動，只不過匪徒眼裡的光速，已經不是在靜止時，或者說，在匪徒的分別識沒有變慢以前時的光速了。這種警匪在太空發生高速追擊的情況，我們可以想像為是發生於一部被慢放的三維電影中。對於警察與匪徒來說，他們自己意識不到一切節奏已經變慢，只有系統外，或者說，在三維電影外的人才能夠判斷出，這個系統內的一切已經變慢了。在警察與匪徒看來，一切都沒有變化，時間、空間、光速等等一切都和靜止時是一樣的。如果要檢驗一切都曾經變慢，正如前面所說，可以用警匪系統內的鐘表變慢來加以驗證。但是，對於空間縮小以及光速變慢這兩個效應是無法被測量到的。
　　
　　從以上分析我們可以發現，原本考驗人們邏輯思維的光速不變原理，其實應該理解為是光速相對不變原理。即光速是相對於某一個系統內部而言的光速不變。從佛學的觀點看來，光速不變是相對於觀測者而言的。對於不同的觀測者，可以有不同的時間、空間、光速等概念。而對同一個觀測者來說，不同的運動狀態以及不同的禪修狀態，都可以體驗到不一樣的時間與空間。只有基於這樣的理解，相對論中的光速不變原理與運動的相對性原理之間才不會有矛盾，同時基於這種矛盾的佯謬也可以得到合乎邏輯的解釋。
　　
　　 我們運用以上原理來看基於相對性原理所引發的雙生子佯謬。
　　
　　雙生子佯謬主要是基於運動的相對性原理，即，運動是相對的，如果我們采用不同的參考系，那麼對運動就會有不同的看法。例如，哥哥乘坐飛船在外太空旅行，相對於弟弟是高速運動。但哥哥同樣可以認為是弟弟在相對於自己在高速運動，這兩種看法，依據運動的相對性原理，都是可以的。但實際上，當雙生子相遇時，只可能出現一種結果，要麼哥哥比弟弟大九歲，要麼弟弟比哥哥大九歲，或者兩人還是一樣的年齡，也就是說，相對性原理在實際運用當中是要受到限制的。那麼，實際上，是哪種情況會發生呢？
　　
　　實際上，我們判斷是誰在作高速運動，不需要用另一個參考系作對照。如前所分析，高速運動的參考系中，電子繞核運動會變慢，這種變慢是相對於該參考系之前的狀態而言的變慢。以作太空旅行的哥哥為例，哥哥的運動狀態由在地球時的靜止，加速至高速運動狀態，在這一過程中，在哥哥的系統內，所有的電子繞核運動都變慢了。因此在哥哥的系統中，實質性的發生了時間變慢現像，而這一現像的發生與選誰作為參照系毫無關系。系統時間的變慢只與系統本身的狀態變化有關。同理，弟弟由於一直在地球，運動狀態始終沒有變化，所以，對於弟弟來說，時間沒有發生變化。很顯然，在弟弟經過十年的時間後，與哥哥在地球上再次相遇，會發現哥哥比自己年輕九歲。這一幕，會真實的發生，並不存在佯謬。但是，在哥哥看來，也並沒有占到時間上的便宜。在哥哥的系統中，一切都是以變慢的時間在運行，包括飛船、哥哥的身體、腦電波以及哥哥的意識。因此，在哥哥看來，的的確確是只過了一年的時間。從這點上可以看出，所謂的時間、空間等等，僅僅是電子的不同運動頻率在我們意識當中的反映，這種微觀的變化在宏觀上就體現為不可思議的時間變化。從佛學的角度來看，一切的變化其實僅僅是分別識的變化，所謂的運動，也僅僅是分別識所形成的幻像。分別識速度越慢，相應的電子繞核運動速度即會變慢，從而引起一系列的相對論效應發生。因此，從究竟上來看，一切變化都是分別識的幻像而已。
　　
　　運用以上的原理，所有的相對論佯謬都可以得到合理的解釋。這些無法合理解釋的現像之所以稱為佯謬，事實上是因為我們主觀的感覺與現像之間發生了不可調和的矛盾。這種矛盾的根源就在於，我們習慣於用數學上的技巧去理解這些現像，比如在考慮運動的相對性時，總是習慣於選取一個參考系作為標准，卻從沒想過，人的思想意識，本身就與運動狀態息息相關。因此，對各種效應的解讀，必須以觀測者自身的狀態作為標准。而實際上，只有以自身的狀態作為參照，才可能對所有佯謬現像作出合理的解釋。
　　
　　 綜合以上從佛學角度對自然科學領域的一些認知，我們大致可以得到以下一些結論：
　　時間、空間以及光的概念都是基於運動的觀念才形成，而運動的觀念來源於觀測者的分別心。也就是說，時間、空間以及光等所有現像都是基於分別心生滅所產生的幻像。
　　時間、空間以及光等所有現像都是以觀測者為中心，在空間上以光速向外拓展，在時間上不斷延伸。
　　時間、空間以及光等所有現像只是相對於觀測者而言的現像，這些現像的變化也只是相對於觀測者之前的狀態而言的變化。比如，觀測者的時間尺度所發生的改變，只是相對於觀測者在改變前的狀態而言的改變，與其它參考系的運動狀態無關。
　　
　　以上從佛學原理對相對論的解說，可能會使人誤解時間、空間等概念與分別識是線性相關的。其實時空的確與分別識緊密相關，但不一定是線性相關，在一定的分別識層次，時空概念將完全不同於我們所感知到的這個現像世界，而這些都不是任何科學或邏輯思維可以推測的，只有我們親自去實證佛的理論，了悟宇宙一切實相後，才可能明了這一切。
　　
　　 我們從佛學的一些觀點出發，對相對論中難以理解的種種佯謬現像作出了合乎邏輯的解釋，可以說，對比佛學與科學的嘗試獲得了初步的成功。但是，佛學與科學的這種相似性，會不會僅僅是一種偶然呢？我們不妨再看看道家理論中有沒有相似的論述。