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深度长文:量子力学里的“意识”,真能决定世界吗?(上万字)

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网上聊量子力学,永远绕不开一个话题:“意识”。

你肯定刷到过类似的说法:“量子力学证明了意识决定物质”“观察者一念之间,宇宙就变了样子”“科学的尽头是神学,量子力学实锤了心念创造世界”。



这些说法传得神乎其神,动不动就把双缝干涉、薛定谔的猫搬出来当证据,再掺和点佛学、玄学、心灵鸡汤,搞得好像学完量子力学就能修仙了一样。

但你要是真往里深究一层就会发现:这话既对,也不对。

说它对,是因为量子力学的诸多诠释里,确实有一两个分支明明白白地把“意识”摆到了台面上,而且提出这些诠释的,都是冯·诺依曼、魏格纳这种级别的物理学大师,不是江湖骗子。他们也不是闲得没事干改行研究玄学,每一个结论背后,都有一整条严丝合缝的物理逻辑链。

说它不对,是因为这些诠释根本就不是吃瓜群众脑补的那个样子。“意识导致波函数坍缩”和“你想啥就能来啥”,中间差了十万八千里。

要聊意识,得先从量子力学最根本的一个“悬案”说起,测量问题。

咱先别急着扯玄的,先讲点最基础的量子常识。

在量子世界里,微观粒子的状态和咱们宏观世界完全不一样。

宏观世界里,一个东西在哪、速度是多少,都是确定的,比如你手里的手机,它就在你手里,不可能同时又在桌子上。

但微观粒子不这样,它的状态是“叠加”的:一个电子可以同时处在A点和B点,可以同时顺时针转和逆时针转,可以同时穿过左缝和右缝。



这种叠加态,在数学上可以用希尔伯特空间里的一个矢量来描述。



你不用管希尔伯特空间是啥,就理解成一个“状态容器”就行,里面的状态可以叠加、可以干涉、可以按照薛定谔方程安安稳稳地演化。

这种演化有个名字,叫“幺正演化”,说白了就是连续的、平滑的、可逆的,永远不会突然跳变。

按说一切都很完美对吧?

薛定谔方程能精准描述粒子的演化,算出来的结果和实验也对得上。

但怪就怪在一件事上:只要我们去“测量”这个粒子,叠加态瞬间就没了



比如你去测电子的位置,一测之下,它就只会出现在一个确定的地方,要么A要么B,不会同时在两个地方。就好像那团模模糊糊的概率云,被你看了一眼,“啪”地一下就塌成一个点了。

问题来了:这中间到底发生了啥? 薛定谔方程里根本就没有“坍缩”这个东西。

方程是连续的、幺正的,怎么测量一下,就突然跳出方程之外,变成一个不连续的坍缩过程了?这个从“叠加态”到“确定态”的跳变,到底是怎么触发的?触发的边界在哪?

这就是困扰了物理学界快一百年的“测量问题”。量子力学所有的诠释纷争,本质上都是在回答这个问题。

而“意识”这个话题,就是在回答这个问题的过程中,被一步步逼出来的。

为了把测量问题的荒谬感拉满,薛定谔在1935年搞出了那个物理学史上最著名的思想实验,薛定谔的猫。



这个实验你肯定听过,但咱还是得从头捋一遍,因为很多人其实没有领略到它的精髓。

薛定谔搞这个实验,不是为了说明“量子世界很神奇,猫可以既死又活”,恰恰相反,他是想讽刺:“你看,按你们哥本哈根的说法,就能推出猫既死又活这么荒谬的结论,这说明你们的诠释有问题。”



实验装置很简单:一个完全密封的箱子,里面放一只猫,再放一套“致命装置”。这套装置里有一个放射性原子,它有50%的概率会衰变,衰变的时候会放出粒子,触发一个开关,开关带动锤子,锤子砸碎装着毒气的瓶子,猫就被毒死了;如果原子不衰变,开关就不触发,瓶子完好,猫就好好活着。

现在问题来了:这个放射性原子,是个标准的量子系统。在没人测量它的时候,它应该处于“衰变”和“不衰变”的叠加态,对吧?

那顺着这个逻辑往下推: 原子处于“衰变+不衰变”的叠加 → 开关处于“触发+没触发”的叠加 → 毒药处于“释放+没释放”的叠加 → 猫处于“死+活”的叠加。

也就是说,在我们打开箱子看之前,这只猫是“既死又活”的,不是“可能死可能活”,是同时处于两种状态的叠加。

这就很反常识了。 我们这辈子从来没见过既死又活的猫。

宏观世界里,任何东西的状态都是确定的,猫要么死要么活,不可能有中间态。

那问题到底出在哪? 是量子力学的规律不适用于宏观物体?还是“测量”这个行为真的有什么魔力,能把叠加态变成确定态?

为了回答这个问题,第一个主流诠释登场了,也就是大家最熟悉的哥本哈根诠释。



哥本哈根诠释是玻尔、海森堡这帮人搞出来的,也是量子力学诞生以来最主流的诠释,基本上大学课本里讲的量子力学,都是哥本哈根版本的。

面对薛定谔猫的诘问,玻尔给出的答案很直接:微观世界和宏观世界之间,有一条边界。边界这边是量子的,遵守叠加、幺正演化那一套;边界那边是经典的,就是我们熟悉的确定世界。而“测量”这个行为,就是跨过这条边界的过程。

啥意思呢?

就是说,原子是微观的,所以它可以叠加;但猫是宏观的,属于经典世界,所以它不可能叠加。

那中间的分界线在哪?海森堡给它起了个名字,叫“海森堡边界”。



但这条边界具体划在哪?玻尔说:“看情况。”

他说,这条线是由你研究的问题决定的。你研究原子,那原子就是量子的,测量仪器就是经典的,线就划在原子和仪器之间;你要是研究仪器的量子效应,那仪器就是量子的,你的眼睛就是经典的,线就划在仪器和眼睛之间。

说白了,这条线你想划在哪就划在哪,只要能算出正确结果就行。

不光有边界说,玻尔还提出了一个“对应原理”来打圆场。



他说,当系统的尺度越来越大、质量越来越大的时候,量子效应就会越来越弱,渐渐就和经典力学的结果一致了。

比如电子的物质波很明显,能干涉衍射;但一个足球的物质波波长短到离谱,根本观测不到,所以足球就表现出经典的粒子性。

这么一说好像很有道理对吧?宏观物体量子效应太弱,我们看不到,所以就觉得是确定的。

但这个解释,漏洞其实大得离谱。

第一个漏洞就是那条边界。

你说有边界,那边界到底在哪?是100个原子还是10000个原子?凭啥微观粒子遵守量子力学,凑到一定数量就突然变成经典力学了?这中间没有任何物理机制能解释这个“突变”啊。

薛定谔的猫就是直接打这个脸的:凭啥原子可以叠加,猫就不行?猫不也是原子组成的吗?如果每个原子都符合量子力学,那一堆原子加起来,为啥就突然不符合了?

第二个漏洞更隐蔽。

后来物理学家祖雷克(Zurek)等人研究发现,玻尔说的“对应原理”,其实只在简单系统里成立。

要是碰到混沌系统,量子力学是线性的,永远不会产生混沌,但经典世界里混沌到处都是。

如果没有退相干理论的介入,对应原理根本就站不住脚。

说白了,不是量子力学自然变成了经典力学,是有什么东西把量子的“怪”给藏起来了。

所以你看,哥本哈根诠释其实是个“好用但不讲理”的理论。



它能帮你精准计算各种实验结果,工程上、实验上用它都没问题,但你要是追问“为什么会这样”,它就给你打太极。

它预设了量子和经典的对立,预设了坍缩的存在,但从来不说清楚为什么会有坍缩、边界在哪。

说白了,哥本哈根诠释更像一套“计算规则”,而不是一套完整的物理理论。

它告诉你“怎么做”,但不告诉你“为什么”。

就在玻尔和薛定谔吵得不可开交的时候,一个数学天才站了出来,他就是冯·诺依曼。



冯·诺依曼这个人有多厉害?

计算机架构是他搞的,博弈论是他搞的,量子力学的数学基础也是他奠定的。

他觉得哥本哈根的“边界说”太敷衍了:凭啥凭空划一条线?物理学里哪有这么随意的事儿?

冯·诺依曼说:量子力学应该是普适的。不光微观粒子符合,测量仪器也符合,人的眼睛、人的大脑,只要是由物质构成的,就都符合量子力学。根本不存在什么“量子-经典边界”。

这个假设其实非常合理。

毕竟仪器也是原子做的,眼睛也是原子做的,大脑也是原子做的,没道理原子凑成仪器就突然变经典了。

那按照这个假设,测量过程是什么样的呢? 咱们还是拿薛定谔的猫举例。

一开始原子处于衰变+不衰变的叠加态,然后它和毒药装置发生相互作用,装置就变成了释放+没释放的叠加;接着装置和猫发生作用,猫就变成了死+活的叠加;然后你打开箱子看,你的眼睛接收到猫反射的光,你的眼睛就变成了“看到死猫”+“看到活猫”的叠加;然后视神经把信号传给大脑,你的大脑就变成了“感知到死猫”+“感知到活猫”的叠加。

整个链条从头到尾,全都是量子的,全都是叠加态,没有任何坍缩发生。

因为所有环节都是物质之间的相互作用,都遵守薛定谔方程,都是幺正演化,幺正演化只会让叠加越来越广,不会让叠加消失。



但问题是:我们自己从来没感受到过这种叠加啊!我们打开箱子,要么看到死猫,要么看到活猫,从来不会同时看到两种状态。我

们的大脑也从来不会处于“既觉得猫死了又觉得猫活着”的叠加态。

那这就奇怪了。

整个物理链条都没有坍缩,坍缩到底发生在哪?

冯·诺依曼说,既然所有物质环节都不会产生坍缩,那坍缩只能发生在物质世界之外的地方。

整个链条里,只有一个东西可能不遵守物理定律,意识

我们的身体、大脑都是物质的,都符合量子力学,但“意识”是不是物质的?不知道。

至少在当时,物理学对意识几乎一无所知,没有任何证据表明意识也遵守物理定律。

所以冯·诺依曼断言:是意识导致了波函数的坍缩。在整个测量链条里,只有意识是特殊的,当叠加态传递到意识的时候,就瞬间坍缩成了一个确定的结果。



你看,这就是“意识坍缩”的来源。

它不是谁拍脑袋想出来的玄学,是顺着“量子力学普适”这个前提,一步步逻辑推导出来的结果。

你要是承认所有物质都符合量子力学,那坍缩就只能来自非物质的意识,逻辑上就是这么顺理成章。

但冯·诺依曼自己也没在这个问题上多纠结,他只是提出了这个可能性,转头就去搞计算机了。

真正把这个理论发扬光大、把“意识”摆到台面上的,是另一个物理学家:魏格纳。



1956年,爱因斯坦去世刚两年,一个叫艾弗雷特的博士生在琢磨薛定谔猫的时候,想到了一个问题:既然猫的状态是叠加的,那如果箱子里还有一个人呢?这个人的观察,会不会让波函数坍缩?

后来这个思想实验被魏格纳拿过去发扬光大,就成了著名的“魏格纳的朋友”实验。

咱们来还原一下这个实验。



还是那个薛定谔的猫的箱子,只不过这次我们把一个朋友也关进去,给他配个防毒面具,保证他不会被毒死。他的任务就是坐在箱子里,安安静静地观察那只猫,啥也不用干。

现在问题来了:站在箱子外面的我们,应该怎么描述箱子里的状态?



按照哥本哈根的逻辑,只要我们没打开箱子观察,箱子里的一切就都处于叠加态。原子是衰变+不衰变,猫是死+活,那我们的朋友呢?自然就是“看到猫死”+“看到猫活”的叠加态,相当于整个人都处于“精神分裂”的状态。

但这可能吗?

我们可以打开箱子问他:“刚才你看到猫是死的还是活的?” 他肯定会说:“废话,当然是死的(或者活的),我看得清清楚楚,哪来的什么叠加。” 他绝对不会说:“我刚才处于既看到死又看到活的叠加态。”

这就出现矛盾了。



站在外面的人的视角,箱子里是叠加态;站在里面朋友的视角,猫的状态早就确定了。那到底谁说的对?波函数到底坍缩了没有? 如果说里面的朋友是有意识的,他的观察已经让波函数坍缩了,那说明意识确实能导致坍缩。

如果说没有坍缩,里面的朋友真的处于叠加态,那凭啥我们自己的意识是确定的?难道只有“我”自己是特殊的,其他人都是没有意识的叠加态?

这就陷入唯我论了,物理学界可不想趟这个浑水。

魏格纳自己是站在“意识坍缩”这边的。

他明确说:有意识的生物,和无意识的测量仪器,在量子力学里的角色是不一样的。



在魏格纳看来,什么叫“观察”?观察不是仪器碰一下粒子,而是“在人的意识里形成了印象”。

比如说我们看猫,所谓的“观察结果”,其实就是我们大脑里产生了“猫死了”或者“猫活着”的印象。离开了人的意识,就无所谓“观察结果”,只有一堆粒子的相互作用而已。

所以波函数是什么?它不是客观世界的描述,它是我们对世界的认知的数学描述。当我们获得新的信息,我们的认知更新了,波函数就“坍缩”了。

说白了,坍缩不是物理过程,是我们大脑里的信息更新过程。

这么一解释,“魏格纳的朋友”实验就顺理成章了:

对箱子外面的我们来说,我们不知道猫的死活,所以用叠加态来描述,这代表我们的认知状态;

对箱子里的朋友来说,他已经看到了结果,他的认知已经确定了,所以对他来说波函数早就坍缩了;

等我们打开箱子问朋友,朋友告诉我们结果,我们的认知也更新了,波函数就在我们这里坍缩了。



你看,完美自洽。

就这样,冯·诺依曼提出猜想,魏格纳把它完善成了一套完整的诠释,这就是“冯·诺依曼-魏格纳诠释”,简称VW诠释。

这就是量子力学里“意识决定物质”这个说法的正统来源。

看到这儿你可能会觉得:哇,原来真的是意识决定世界啊! 先别急。

VW诠释虽然逻辑上能自洽,但它的问题一点不比哥本哈根少,甚至更反直觉。

咱们来一个个说。

第一个bug也是最大的bug:到底什么是“意识”?

你说人有意识,能让波函数坍缩,那猫有没有意识?猫也有大脑啊,也能感知啊,那薛定谔的猫自己会不会让自己坍缩?

如果猫可以,那老鼠呢?蟑螂呢?蚂蚁呢?变形虫呢? 总不能画一条线,说“智商高于多少才算有意识”吧?意识又不是开关,不是突然就有的,它是进化出来的。

那在进化史上,第一个“有意识”的生物是啥?是第一个哺乳动物?还是第一条鱼?还是第一个单细胞生物?

这个问题根本没法回答。

意识的定义到现在都是哲学和神经科学的头号难题,把这么重要的物理机制建立在一个定义不清的概念上,本身就很不靠谱。

第二个bug更夸张:宇宙级的“延迟坍缩”。

按照VW诠释,只有意识能让波函数坍缩。



那在人类出现之前,在地球上还没有任何意识生物的时候,宇宙是什么样的? 难道从宇宙大爆炸开始,138亿年里,整个宇宙都处于一团模糊的叠加态?星系没有确定的位置,恒星没有确定的质量,一切都是概率云?直到第一个有意识的生物睁开眼睛,看了一眼宇宙,“啪”的一声,整个宇宙瞬间坍缩,连同它138亿年的全部历史,都变成了确定的现实?

也就是说,现在的一个意识,居然能“决定”138亿年前的宇宙是什么样的?这

听起来比玄学还玄。

第三个bug就是刚才提到的唯我论困境

你怎么知道别人有意识?你只能感受到自己的意识,别人的意识你是没法直接感知的。

那按照VW诠释,是不是只有你自己的意识才能坍缩波函数,其他人在你眼里都只是一堆叠加态的原子?

你可能会说,别人会说话啊,会告诉我他看到了什么。

但那也可能只是他的声带振动,是物理反应,不代表他真的有意识啊。 这条路走到头就是唯我论:“宇宙万物都是因为我的意识而存在”,这显然不是物理学想看到的结果。

所以你看,“意识坍缩”这个说法,看似解决了测量问题,其实是把问题甩给了“意识”这个更大的黑箱。

它只是把“量子-经典边界”换成了“物质-意识边界”,本质上还是二元对立,还是没说清楚边界在哪、为什么有边界。

也正是因为这些问题,VW诠释在物理学界一直是小众观点,大部分物理学家都不太接受。

大家更愿意相信,坍缩肯定有某种物理机制,只是我们还没发现而已,和意识没啥关系。



就在大家为“坍缩到底是啥”吵得不可开交的时候,前面提到的那个博士生艾弗雷特,提出了一个石破天惊的想法:为什么一定要有坍缩?如果根本就没有坍缩呢?

艾弗雷特说,哥本哈根凭空加了个“坍缩”假设,冯·诺依曼又扯出了意识,其实都没必要。

薛定谔方程本身就是完备的,波函数从来就不会坍缩,它一直都是按照幺正演化安安稳稳地变化,过去是,现在是,将来也是。

那我们为啥看不到叠加态?因为我们自己也进入叠加态了啊。

还是拿薛定谔的猫举例。

箱子打开之前,猫是死+活的叠加;你打开箱子看了一眼,你就和猫发生了相互作用,然后你就和猫纠缠在一起了。



整个系统的状态就变成了: 「猫活 + 你看到猫活」 + 「猫死 + 你看到猫死」 没有坍缩,没有跳变,整个过程完完全全符合薛定谔方程。

两个状态都是真实存在的,它们都是宇宙波函数的一部分。

那为什么你只能感受到其中一个? 因为这两个状态之间没有任何关系。



当你和猫纠缠之后,这两个分支就彻底分开了,互相之间没有任何影响,也传递不了任何信息。在“看到活猫”这个分支里的你,只能感受到活猫,完全不知道还有另一个分支的你看到了死猫。 这两个分支,就相当于两个平行的世界。

这就是大名鼎鼎的多世界诠释(MWI)。

很多人对多世界有个误解,以为每次观测,宇宙就“分裂”成两个,就像细胞分裂一样,一个变两个,两个变四个,越变越多。

其实不是的。

更准确的说法是:宇宙波函数本身就包含了无数个分支,所有可能发生的事情都已经发生了,都在不同的分支里。

观测不是“创造”了新的分支,而是让你“进入”了其中一个分支,或者说,让你和其中一个分支纠缠在了一起。



宇宙从来没有分裂过,它一直都是一个整体,只是里面的分支互相不干涉而已。

很多人又会说:多世界也太扯了吧,凭空多出无数个宇宙,这也太浪费了,不符合奥卡姆剃刀啊。

恰恰相反。

从假设的数量来看,多世界其实是最简洁的诠释。

哥本哈根诠释需要两个假设:一是薛定谔方程,二是波函数坍缩。

多世界诠释只需要一个假设:薛定谔方程。 它没有额外加任何东西,只是去掉了“坍缩”这个没根据的假设,然后顺着方程推导,就得出了多世界的结论。

奥卡姆剃刀说“如无必要勿增实体”,这里的“实体”指的是理论假设,不是宇宙的数量。



从这个角度说,多世界反而更“省”。

当然,多世界也不是完美的,它也有自己的难题。其中最大的一个难题就是:为什么我们看到的世界是经典的?或者说,为什么叠加态永远都是“死/活”“在/不在”这种我们熟悉的经典状态?为什么我们看不到“死+活”和“死-活”这种叠加态?

这就是“偏好基问题”。

啥叫偏好基?咱用通俗的话讲。

量子态是希尔伯特空间里的矢量,矢量就可以选不同的坐标系(基底)来描述。



比如说一个矢量,你可以用x轴和y轴来表示,也可以转45度,用新的x’轴和y’轴来表示,两种表示是完全等价的。

那放到薛定谔的猫这里,“活猫”和“死猫”是一组基底,那“活+死”和“活-死”也可以是一组基底啊,这两组基底在数学上完全平等,没有谁比谁特殊。

那为什么我们在现实中永远只能看到“活猫”或者“死猫”,从来看不到“活+死”这种状态?为什么大自然偏偏偏好“死/活”这组基底,而不是别的?

这就是偏好基问题。

哥本哈根诠释里不存在这个问题,因为它直接预设了经典世界是特殊的,经典基底就是偏好基。但多世界诠释取消了量子经典边界,就必须回答:为什么经典基底这么特殊?

这个问题,后来被退相干理论解决了一大半。



啥叫退相干?

说白了就是,系统和环境发生相互作用,然后就从量子的叠加态,变成了经典的确定态,不是真的变成确定态,是它和环境纠缠在一起,叠加态扩散到整个环境里,你再也看不到了。

咱们还是举例子。

一个电子,你把它孤立在真空中,它可以处于同时在A和B的叠加态。

但如果你把它放到空气里,空气分子会不停撞它,光子会不停照它,这些环境粒子就相当于在“测量”它。

一瞬间,电子就和环境纠缠在一起了,叠加态扩散到了亿万个空气分子里。你再想看到电子的干涉条纹?

不可能了,因为干涉需要整个系统所有粒子一起参与,环境粒子太多了,你根本控制不了。

这个过程,就叫退相干。

那退相干有多快? 对于一个宏观物体,比如一粒灰尘,退相干时间大概是10的负30次方秒。

什么概念?

光走一纳米的时间都比它长亿万倍。快到根本无法想象。 所以你想想,一只猫那么大的东西,时时刻刻都在和空气分子、光子、引力场作用,退相干瞬间就完成了。

你根本不可能看到它处于叠加态,等你反应过来,它早就退相干完了,两个分支早就分开了。

而且退相干过程中,不是所有基底都能保留下来。

只有那些“稳定”的、不容易被环境破坏的基底,才能在和环境作用后保持独立,这就是我们熟悉的经典状态,比如确定的位置、确定的速度。

那些奇怪的叠加态,一碰到环境就散了,根本留不住。

这就解释了偏好基问题:不是大自然偏好经典基底,是环境选择了经典基底。

只有经典基底才能在环境中稳定存在,才能被我们观测到。

现在科学家已经在实验上验证了这一点。

我们已经能让C60分子(足球烯)做双缝干涉实验,看到了清晰的干涉条纹。



后来甚至做到了几百个原子组成的大分子,也能看到量子效应。只要你能把系统和环境隔离开,尽量不让它退相干,宏观物体也能表现出量子性。

这也反过来证明了:根本没有什么量子-经典边界。

所谓的“经典世界”,只是退相干之后的量子世界而已。

退相干解决了偏好基的大部分问题,但还有一个问题没解决:为什么“我”只能感受到其中一个分支?退相干只是说两个分支分开了,互相不影响了,但“我”为什么偏偏在这个分支,不在那个分支?

顺着这个问题往下想,就衍生出了多世界诠释的一个分支,多意识理论

多意识理论说,既然整个宇宙都是量子的,那我们的大脑也是量子的啊。大脑的物理状态,也应该是叠加的,有无数个分支。

那为什么我们的意识永远是确定的?从来不会觉得自己既高兴又难过,既看到猫死又看到猫活?

因为“意识”这个东西,有一个必要条件:它必须是确定的,必须有“自我”的概念。

啥叫自我?就是你能区分“我”和“外界”,你知道“我是我,不是别的东西”。

如果你的大脑状态和整个环境纠缠在一起,不分你我,那根本就不会产生“我”这个意识。你都不知道自己是谁,怎么会有意识呢?

所以,只有那些确定的、和外界能清晰区分开的大脑状态,才能产生自我意识。那些叠加的、模糊的大脑状态,根本就产生不了意识,也就没有“谁”能感受到它们。

说白了,不是世界分裂成了好多个,是你的意识“分裂”成了无数个分支。



每一个分支都有一个“你”,每一个“你”都有完整的自我意识,都觉得自己是唯一的,都只能感受到自己所在的那个世界分支。

那些叠加的状态不是不存在,只是它们没有对应的意识体验而已。就像宇宙里有很多星球没有生命,不是那些星球不存在,是上面没人而已。

这么一解释,很多事情就通了。

为什么我们看不到叠加态?因为叠加态里没有“我”,没有意识能感知到它。

能被我们感知到的,必然是确定的经典状态。

为什么偏好基是经典的?因为只有经典基底才能产生稳定的自我意识,意识本身就定义了偏好基。

不是世界选了基底,是你的意识选了基底。

你看,到这里,“意识”又出现了。但和VW诠释不一样:

VW诠释里,意识是主动的,是坍缩的原因,意识一动,世界就变了;

多意识理论里,意识是被动的,是结果。不是意识决定了世界,是意识的特性决定了我们只能看到这样的世界。

一个是“意识创造现实”,一个是“意识选择视角”,完全是两码事。 大众嘴里的“意识决定物质”,基本都是把前者拿出来断章取义,根本不知道还有后者这种更主流的视角。

多世界理论还有一个常见的诘问:如果所有可能都发生了,那概率还有什么意义?

比如说薛定谔的猫,50%概率死,50%概率活。但按多世界,两个分支都存在,猫在一个世界活,在另一个世界死,都是百分之百发生的。那“50%概率”到底是什么意思?

这就涉及到多世界里概率的本质:自定位不确定性



啥意思呢?

就是说,世界分支的速度非常非常快,退相干是10的负20次方秒级别的,但我们的意识产生速度是毫秒级的,差了十几个数量级。

也就是说,当你打开箱子的时候,世界瞬间就分好支了,两个“你”都已经存在了。但你的意识反应慢,你还不知道自己处在哪个分支里。

对你来说,结果就是不确定的,你有50%的概率发现自己在活猫分支,50%的概率在死猫分支。

这就好比你蒙着眼睛被人推进一个房间,房间里有左右两扇门,左边门后是猫,右边门后是狗。你知道两扇门后面是什么,但你不知道自己面对的是哪扇门。

对你来说,“打开门看到猫的概率是50%”。 不是门后面的东西不确定,是你不知道自己在哪。概率来源于你的无知,不是世界的随机。

在多世界里就是这样。

世界本身是完全决定论的,所有可能都发生了,没有任何随机的地方。

所谓的概率,只是“你”不知道自己属于哪个分支而已。 等你打开箱子看了一眼,你就知道自己在哪个分支了,不确定性就消失了。

这就是所谓的“波函数坍缩”,根本不是什么物理坍缩,是你获得了信息,更新了自己对位置的认知。

还有人把这个想法再往深推了一步:这不只是自定位的问题,这是自定义的问题。

“我”是谁?“我”不是一个预先存在的实体,“我”是被意识自己定义出来的。

当你产生自我意识的时候,你就把自己和世界分开了,你就选择了一个视角,定义了“我”这个概念。 而每一个可能的视角,对应一个意识分支。

你觉得“我”是唯一的,只是因为你只能感受到这一个视角而已。 所以概率的本质,其实是“我将会把自己定义成哪一个我”的问题。这是一个自我定义带来的不确定性。

这个想法很哲学,但它确实是从量子力学的数学里推导出来的。它把“意识”“自我”“概率”这些东西串在了一起,给出了一个很奇妙的视角:我们看到的世界,其实是我们的意识自己“选”的视角,但不是主动创造,是被动定义。

聊到这儿,你可能会说:这些都是诠释,公说公有理婆说婆有理,又没法做实验验证,说了等于白说。

还真不是。

2018年,两个科学家Frauchiger和Renner提出了一个思想实验,并且证明了一个定理,相当于在测量问题的争论里扔了一颗炸弹。

这个定理叫Frauchiger-Renner定理,它的结论很简单:如果量子力学是普适的,那么单一世界的诠释就不可能自洽。

这个实验很复杂,咱就不细讲过程了,大概意思是:假设有两个观察者,各自在一个箱子里观察一个量子系统,然后外面还有人观察他们两个。

如果量子力学对所有系统都成立,并且只有一个世界,那么最后会推出矛盾的结果。

说白了就是,你要么承认量子力学不是普适的(有边界),要么承认有多个世界。二选一,没有中间路。

这个定理一出,哥本哈根诠释就很尴尬了。

哥本哈根说有量子经典边界,但又说不出来边界在哪,也证明不了边界存在。现在定理告诉你,要是没有边界,那单一世界就不自洽。

你哥本哈根既想说量子力学好用,又想说只有一个世界,还不想说边界在哪,天底下哪有这么好的事?

而VW诠释其实也是单一世界,坍缩之后就只剩一个结果了,那它也面临同样的问题:要么承认意识是物理之外的东西,量子力学不适用于意识;要么就不自洽。

反倒是多世界诠释,完美符合这个定理。

因为多世界本来就不是单一世界,所以矛盾根本不存在。 也正是因为这个定理,最近这些年,多世界诠释的接受度越来越高。很多年轻一代的物理学家,都更倾向于多世界,而不是传统的哥本哈根。

当然,定理也不是绝对的。

你可以质疑它的前提,比如量子力学是不是真的普适,或者有没有其他隐变量。



但至少到目前为止,所有的实验结果都符合量子力学,没有发现隐变量,贝尔不等式也被一次次违反。

多世界的地位,确实越来越稳固了。

聊了这么多诠释,最后咱得说点实在的:现在主流物理学界,到底怎么看“意识”和量子力学的关系? 答案是:大部分物理学家认为,两者没啥关系。

网上很多人张口就来“观察者效应证明意识决定物质”,这其实是把两个完全不同的概念搞混了。

第一个叫“测量扰动”,也叫观察者效应。

这个是真实存在的,而且是纯粹的物理过程,和意识半毛钱关系都没有。 比如你想测一个电子的位置,你得用光子去照它对吧?光子有能量,一照就把电子撞飞了,所以你测不准它的速度。这就是测量带来的扰动,是仪器和被测粒子之间的物理相互作用。

哪怕你放个摄像机在那录,没人看,该扰动还是扰动。哪怕是个石头挡在那,只要和电子有相互作用,效果也是一样的。这跟你有没有意识、看没看,一点关系都没有。

第二个才是我们前面聊的“波函数坍缩”问题,这才是和意识沾边的地方。



但这也只是众多诠释中的一种,而且是小众诠释。 大部分物理学家相信,坍缩要么是退相干导致的(只是看起来像坍缩,其实是分支了),要么是有某种我们还没发现的物理机制(比如引力导致的坍缩),总之肯定是物理过程,和意识没关系。

只有很少一部分人支持VW诠释,认为意识和坍缩有关。而且就算是他们,也不会说“意识能改变世界”“心念创造现实”这种话,那都是自媒体瞎编的。

所以下次再看到有人说“量子力学证明意识决定物质”,你就可以问他: “你说的是测量扰动?那是物理作用,和意识无关。

你说的是波函数坍缩?那你说的是哥本哈根、VW、还是多世界? VW诠释是小众观点,而且也不是你想的那个意思。”

其实,“量子力学里的意识”之所以能传得这么神,本质上是因为我们有两个最大的未解之谜:一个是量子测量的本质,一个是意识的本质。

我们不知道波函数为什么会从叠加变成确定,也不知道意识到底是怎么从一堆原子里产生的。两个黑箱凑到一块儿,人们就很容易产生联想:是不是这个黑箱里的东西,能解释那个黑箱?

但科学就是科学,不知道就是不知道。我们可以提出各种诠释,可以大胆猜想,但不能把猜想当事实,更不能瞎脑补成玄学。

量子力学很奇妙,但它的奇妙从来不是“你想啥就是啥”。

它不会告诉你意识有多伟大,也不会给你灌心灵鸡汤。它只会告诉你:世界比你想象的更宏大,你的认知有局限,很多常识都是错的。 至于意识到底在量子力学里扮演什么角色?也许等我们真正搞懂意识是什么的那天,才能有最终答案。

在那之前,还是让子弹再飞一会儿吧。

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