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深度長文:量子力學中,“意識”真的決定結果嗎?(中,共3部)

2024-01-29 18:25:56

所謂的觀測或者測量,只不過是被觀測的物件與觀測者(或者觀測所用到的實驗儀器)之間的相互作用。

上述觀點其實相當合理,因為觀測本身說白了就是相互作用,只有相互作用才會讓觀測物件與觀測者產生因果關係,然後讓資訊得以傳遞。所以,任何觀測過程不可能不考慮觀測者本身。

說到底,在薛定諤的貓這個思想實驗裡,觀測者,貓,放射性元素,毒氣瓶等所有的物體,其實是一個進入了糾纏疊加態,整個系統是按照量子力學去演化的。

不過演化結果讓我們詫異,畢竟現實中不可能存在既死又活的貓。現實生活經驗告訴我們,一定是發生了某種過程,讓系統疊加態發生了“坍縮”,從而成為確定狀態。

有科學家表示,在整個系統裡,根本沒有我們眼裡的“經典”物體,所有的物體,包括我們自身,都是由微觀粒子構成的,那麼所有這些物體當然要遵循量子力學。

所以, 放射性元素處於衰變與不衰變的疊加態,貓自然也處於生和死的疊加態。當我們觀測時,會發生什麼呢?

我們的眼睛或者說觀測儀器本身也自然會與實驗本身合為一個系統,看到貓處於生和死的疊加態,但這僅僅是開始,眼睛看到的並非是我們真實感受到的。什麼意思呢?

眼睛看到的資訊會經過視神經處理,視神經仍舊會接受到生和死疊加態這種資訊,最終會傳輸給大腦。而在這個過程中,生與死的疊加態一直存在,沒有發生坍縮。

但是,生活經驗告訴我們,不管上述過程有多長,有多複雜,最終我們只能觀測到某一種狀態,而不是疊加態。

也就是說,整個過程中,一定存在某個鏈條,打破了量子力學的疊加態,問題就在於,到底哪個鏈條出現了問題呢?

科學家們認為,物理法則應該具有普適性,不過這種普適性很可能只在物質世界有效。那麼,既然宏觀世界物體都是由微觀粒子組成的,那麼宏觀物體就一定要遵循量子力學。也就是說,量子力學應該是普適的,不管是在微觀世界還是在宏觀世界,都是適用的。

但是,量子力學的這種普適性不應該延伸到物質之外的現象,比如說意識和精神。雖然意識的概念早就出現了,但是科學家們對於意識本質的認知其實還很膚淺。

所以,物理學家馮諾依曼等科學家就表示,大機率是意識在起作用。說白了,意識或許就是那個出現問題的“鏈條”,意識本身可能真的不遵循物理法則。也就是說,正是意識導致了波函式坍縮,意識是物質之外的神秘“觀測者”。

但果真如此的話,就會出現更加尷尬的問題:將會導致意識決定物質的“詭異”結論。這個結論的本質其實還屬於哥本哈根詮釋,不同的是,“意識決定論”把原本模糊不清的量子效應影響問題直接用“意識”來詮釋。

之後科學家又提出了這樣一個尖銳的問題:量子力學表明觀測可以導致波函式坍縮,那麼那隻貓的觀測是不是也會導致波函式坍縮呢?

當然,我們很難去求證這件事,畢竟貓不是人,它不會向我們表達自己的感受。於是,科學家對薛定諤的貓這個實驗進行了改進,把一個人和貓一起關進密閉的箱子裡,讓這個人進行觀測。

當然,科學家做實驗不可能以犧牲這個人的生命為代價,所以為了避免這個人被毒氣毒死,科學家給他佩戴了防毒面具。而這個人只是在那裡觀測,無論看到貓是死是活,都不會進行任何干涉。

能夠看出,這個升級的實驗與原來的實驗本質上沒有任何區別,只是增加了一個觀測者。按照哥本哈根詮釋,只有被觀測的現實才是客觀存在的,那麼很明顯,那隻貓仍舊會處於既死又活的疊加態。箱子裡面的人自然也會看到可能讓他精神分裂的“既死又活”的貓。

但是從這個人的角度分析,他自身的觀測也會導致波函式坍縮,所以他只會看到死貓或者活貓的唯一狀態,而不是看到既死又活的“疊加態”,當然他也不會成為精神分裂者。

那麼,問題就出現了:位於箱子外面的我們,與箱子裡面的這個人就發生了衝突,到底誰錯了呢?

有物理學家認為,物質和意識肯定是兩個截然不同的存在方式,觀測行為是能被嚴格界定的東西,並不是玻爾提出的那種模稜兩可的詮釋。

也就是說,所謂觀測,只不過是人們的意識形成印象的過程,我們看到活貓或者死貓的結果,也只不過是大腦產生的印象罷了,如果離開這種印象,所謂的觀測將變得沒有任何意義。

而波函式只不過是一種數學工具,用這種工具可以描述周圍事物。人們與周圍環境產生相互作用,會在意識裡創造出某種感覺,這就是所謂的觀測。當我們獲取到外界資訊時,就會形成外界認知的更新,然後與這種資訊相悖的其他資訊就會自動被遮蔽掉。

通俗來講,所謂的波函式坍縮不過是人類大腦裡的資訊更新罷了。

還拿薛定諤的貓這個思想實驗來講,在我們開啟箱子之前,貓的狀態是“疊加態”,也就是說,那隻貓“既死又活”的印象同時存在我們的意識當中。這種狀態在現實中確實很難讓人理解並接受,但對於意識中的印象,一點也不難。

就好比,如果你問你的朋友貓的狀態,朋友說貓死了或者活著,朋友的回答資訊瞬間就向你傳遞了確定資訊,然後在你的意識裡自動排除了其他可能性。說白了,在朋友告訴你的那一刻,貓的狀態就發生了坍縮,準確來講在你的意識裡坍縮了。這樣解釋起來並不是讓我們感到太奇怪,也更加簡單。

而在你的朋友告訴你之前,所謂的波函式其實並沒有什麼現實以,只不過是意識印象中的數學描述而已。但是如果你繼續問你朋友第二個問題:“在我問你貓的狀態之前,貓到底是死是活呢?”

你的朋友該如何回答呢?很可能會說“我早就告訴過你貓是活(死)的了”。但這就出現了矛盾,在你首次問你朋友之前,貓處於既死又活的疊加態,而當你再次問你朋友貓的狀態時,他告訴你貓早就處於確定的狀態了。

現在,把你的朋友當做一臺測量儀器,會發生什麼呢?

結果就是,在我們首次用儀器觀測結果之前,貓的狀態就是既死又活的疊加態,當然儀器本身也是。但是如果事實觀測的是你的朋友,他怎麼可能看到處於疊加態的貓呢?這顯得既奇怪又矛盾。因為本質來講一隻貓與你的朋友不應該有區別。

而作為你本人來講,你當然會非常自然地認為你的朋友一定與你有相同的感覺和印象,也就是說,你的朋友不應該看到貓的疊加態,而是確定狀態。不然的話,你很容易就會陷入“唯我論”,也就是說,邏輯上講無論如何你都無法證實別人和你的印象是否一致,然後徹底否定別人的意識。

科學家們當然不願走進這個死衚衕,因此會很自然地認為,在你發現貓的狀態坍縮之前,其實貓早已經“被坍縮”了,在你朋友觀測的那一瞬間就坍縮了。

也就是說,對於沒有意識的機器來講,它可以處於疊加態,但對於我們某個人來講,擁有意識的人類一定會讓疊加態發生坍縮。

說白了,有意識的生命與沒有意識的機器會表現出完全不同的作用。深層結論就是:意識就是波函式發生坍縮的“罪魁禍首”。

實際上這就是“馮諾依曼-魏格納詮釋”,前者首次提出意識很可能與坍縮有某種關係,而後者把這種可能存在的關係具體化了。

不過這個詮釋其實仍舊是相當模糊的,比如說,最大的問題就是:到底什麼是意識?判斷某個觀測者是否具有意識的標準是什麼?

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