本来前几天就想写，过年嘛，所以拖到今天。
我看网上的说法很能扯，所以打算拨乱反正，科学实验和科研成果，必须放在科学思维的轨道内，那些什么“四维空间”、“灵魂空间”、“阴阳五行”甚至是“神界仙界”跟科学研究的实在结果没半毛钱关系，跟建立在严谨科学思维上的“设想”差了十万八千里。
当然这种胡说八道的脑洞并非中国特有，西方基于科学研究的“神秘化”“玄幻化”“宗教化”比中国严重多了，很多胡说八道的东西都能产业化，堂而皇之吃着版税给大众完全错误的科学认知。好莱坞电影中这些玩意数见不鲜。根子都是歪嘴解读“相对论”“量子纠缠”“卡鲁扎-克莱因理论”“弦论”“狄拉克海”等等。
为啥会这样？究其原因并不复杂。因为今天以理论物理为代表的研究室科学已经发展到了极其抽象和专业的程度，研究对象的现实特征已经远远超出了普通人的想象和理解力。所以就造成了“每一个字都认识，但放在一块儿根本不知道说啥”的状况。民众当然只能在自己的学识和理解力的基础上去做分析理解，当然就是驴唇不对马嘴。这其中更有一些本来自己啥都不懂，但以胡说八道为天赋的人热衷于通过媒体瞎忽悠，贩卖私货、误导民众，把科学概念生生弄成宗教迷信。
这就叫“智商误区”，假设人类的科学知识层次已经发展到了200，可民众的知识储备和理解力还在20徘徊，弥补那180的差距一般只能靠胡思乱想（人类特有的天赋，人类智慧的根基）。
这么说，大多数人能够理解到牛顿力学的层次，毕竟牛顿力学可以解释人们身边99%的现象。到了麦克斯韦的电磁方程，大概就挡住了99%民众的认知能力，无影无形的电磁波已经在所有人的感知之外，认识它必须借助数学工具，至于理解，看不到的东西如何理解？
这时候人的想像力就开始发挥作用，人类可以用类比的方式来想象无影无形的电磁波的状态，比如水波，又比如用我们看到的太阳来类比想象遥远的恒星。
相对论可以说是目前人类对宏观世界想象力的巅峰。狭义相对论所用到的“洛伦茨变换”完全可以看做是玄幻故事当中的魔法工具，说实在的，如果过去几千年人类没有关于魔法的想象，狭义相对论是根本无法理解的。即便如此，直到今天大多数人仍然无法理解和想象狭义相对论场景，甚至包括某石油大学的教授，因为无法理解，因为超出这些人的想象，所以拼命批判相对论，如同抡着斧子想把一座高山砍倒。
与狭义相对论相比，广义相对论的脑洞更大了十倍不止。爱因斯坦费了十年的脑细胞才靠极其卓越的想象力把引力场景描述出来（当然卓越的想象力必须靠卓越的数学来支撑，科学想象毕竟不是胡思乱想）。“建立在局域对称基础上的时空弯曲”足可以把500个人当中的499个人挡在广义相对论之外。
虽然难以理解，但普通人还是可以通过常识性的类比来正确认知广义相对论的部分概念的，比如“弹性薄膜和上面滚动的小球”大概可以琢磨出时空形状和质量的关系。
所以做科学知识普及工作的人在普及这些抽象高深的科学知识的时候要广泛用到类比的手段，用普通人都能看到或者想象到的现象去理解抽象事物，把难题简单化、形象化。
但量子力学让这种科普变成了不可能。
我不敢说这世上没有一个脑瓜子能理解量子力学，但这个概率肯定小于十亿分之一。为什么？
因为我们没法用我们脑海中积累的常识来想象量子世界，所有基于对宏观世界认知的想象全部是错的！而且这些错误的类比甚至让科学家的思想都出现十分荒谬的东西，比如“多重宇宙”。
基本可以这样认为：对人类的宏观大脑而言，量子世界是无法被理解的！现在支撑对量子世界规律做正确把握的途径只有数学工具。也就是说，量子现象和规率可以用数学来描述和运算，但他到底是怎么回事，没人知道！
这是什么意思呢？
打个比方，我们对空间的经验完全来源于我们看到的世界，我们可以在脑海中构造出三维物体。四维物体是什么样呢？没有一个人可以想象出来，它超出了我们的理解之外。但因为我们有黎曼几何这样的数学工具，我们完全可以计算四维乃至更多维度物体的性质和运动。我们没办法想象和理解，但这并不能阻碍我们对他们进行研究和认知。
量子世界也是这样，人们无法想象和理解，但数学工具能让人们毫无障碍地研究和认知。
这算是折衷和实用主义的态度。
读到这里估计聪明人会发现：数学是极其强大的，他如今已经远远超出了经验主义范畴。
科学家对数学有着强烈的自信，那么，这个宇宙是数学化的吗？
起码到现在为止，所有可以称得上“科学”的东西，都必须用数学做支撑。人类历史上所研究的数学成果，大多数都被应用于现实，这意味着数学中的大部分内容都具有实在性，而不只是逻辑思维工具和规则。
但“虚数”是例外。
万事万物的性质和运动都可以用实数来描述，比如质量、动量、内能、角动量、化学组成、速度、空间位置等等，实数分为0、正数和负数，正数负数只具有相对意义，是对比结果，比如假定往东运动为正，那么往西就用负数表示。
虚数不是对比，而是扩展。虚数的起始点其实是反逻辑的，违反了数学“负负得正”的规则，而且跟实数之间没有任何比较意义。这基本等同于“高维认知困境”，我们可以用扩展出来的虚数进行运算，但不能理解它是怎样的存在。
既然实数在描述事物上具有完备性，那么虚数就仅仅只是计算技巧，不能理解也无所谓。
但潘建伟等团队进行的最新的关于“贝尔不等式”的扩展实验却给出了虚数在量子世界的实在意义：虚数是描述量子世界规律和现象必不可少的！
普通人到这里就蒙圈了，啥意思？
宏观类比就是：我和某人相距2米，即便精确到非整数甚至是无理数，描述距离这个量也必须是实数。现在新的试验告诉我，我跟某人的距离是2+2i米，而且必须是2+2i米才正确。我肯定彻底晕菜了，2i米是个什么东西，在现实的空间测量中怎么表现？
有人会说这不是表示四维空间的距离吗？当然不是，计算四维量只需要加一个长宽高之外的量就行，那个量仍然必须用实数表示。
有人琢磨这是不是现实世界的背景空间？那里的一切跟这个世界正相反，然后还会有“快子”，光速是那里的速度下限？即便是跟咱们这个世界完全相反，完全可以用负数来表示，哪里用得到虚数？
至于什么“灵魂空间”之类，属于彻底摆脱数学思维的纯脑洞，实数都用不到，跟虚数更没半毛钱关系。
那么这个虚数的实在意义到底是啥意思？
其实上面的宏观类比一样是谬误百出，好在聪明人不会当真。看文章的人只需要知道，不管是作为计算用的工具技巧还是真的表示某种实在，虚数描述的对象都跟“波”紧密相关。
很多人都听说过“波粒二象性”，但怎么理解“构成世界的基本单元既是粒子又是波”这句话？
没人能准确理解。在宏观世界中，人们观察到的波都是粒子参与的宏观运动，比如水分子参与水波的运动，这其中水分子就是水分子，水波就是水波，二者根本不是一码事。所以在量子世界中，一个粒子本身就是波就超出了人们的常识——一个小点怎么会是波呢？为此德布罗意和海森堡分别作出了解释，德布罗意认为粒子不是点，而是抹开的波，海森堡则认为波是粒子在空间中出现的几率。德布罗意的理解更传统，但哥本哈根学派采纳了海森堡的观点，因为以几率波为对象计算更方便，这就是“量子力学的哥本哈根解释”。
注意，是“解释”，也就是说，我们就这样认为了，至于为啥是“几率波”，鬼才知道。
所以吃瓜群众应该能明白，就算海森堡、波尔、德布罗意这天才中的天才，他们也根本不知道“波粒二象性”是怎么回事，一切都只是为了计算方便。
哥本哈根这些人这么解释惹恼了一个大人物，这个大人物就是爱因斯坦，神圣规整的物理学殿堂被这帮家伙搞成了杂货铺，是可忍孰不可忍。于是爱因斯坦后半辈子就跟量子力学的领袖人物波尔杠上了，这事搞得两个人都相当痛苦，但为了真理都不让步。两个人争论的结果形成一系列思想实验，在二人去世后，这些思想实验因为技术手段的进步一个个都变成了现实。
其中最著名的实验就是“验证贝尔不等式实验”。实验结果是颠覆物理学家们三观的东西——量子纠缠被证实！
具体的东西我不解释，我就做个形象化类比：一对双胞胎生下来之后被分置两地，哥哥在地球上，弟弟被送去火星。这对双胞胎有个奇妙的性质——不论距离多远，两个人都会分毫不差在同一时刻做出同样的动作。比如哥哥在地球的课堂上被老师提问，起身回答问题，火星上的弟弟也会在同一时刻起身跟哥哥说出同样的话。
爱因斯坦认为这种幽灵效应是异想天开，即便弟弟是哥哥的复制品，相互传递信息的速度也不能快过光速，因为局域效应的存在，双胞胎根本没法同时做出同样的动作。
爱因斯坦的看法是符合常识的，毕竟一个信号从地球传递到火星需要3分40秒到20分钟，哥哥的动作信号被弟弟接收到至少也要在3分40秒之后。
但量子世界就是这么奇妙，宏观世界中根本不可能发生的事在量子世界中是家常便饭。实验证实，双胞胎粒子的纠缠效应破坏了局域对称性！
为啥会出现比魔法故事还玄幻一百倍的量子纠缠效应？没人知道。量子波还能用几率波勉强解释，量子纠缠幽距效应根本无法理解，这不但超出了人类的常识经验，也超出了人类想象力的上限。
这意味着什么？
这意味着在组成这个宇宙的基本层面，时空、运动、物质存在状态根本不是人类所认识的那样！整个世界组成的基础远比人类能理解的要复杂深刻得多！
在超弦理论和圈理论中，粒子已经不再是那个简单的点，作为能量扰动和传递的量子波也具有了更复杂的实在性，质量、距离乃至时间都正在被更深刻的量子效应替代，我们所认识的世界的模样在量子世界中正一层一层崩塌掉！
所以“虚数具有实在意义”指的是什么？对应的实在是什么？我不知道，也没人知道。量子纠缠已经超出了人类理解和想象的上限，再多一个“虚数描述”也没啥大不了的。就像一个家财万贯的生意人因为有人做局赔了十万贯，现在发现还有百万贯的赔款等着他，他心里能咋想？
最后，关于虚数的实在意义让某些一知半解的人想到了“狄拉克海”，关于预言和描述了反粒子的早期粗糙设想。这玩意后来被更严谨完善的量子描述取代，而且跟量子纠缠效应八竿子打不着。当然也不排除未来随着理论和实验的完善，科学家们复活和严谨描述“虚数海”的可能性。
联系客服
