量子力學和意識到底有沒有關系？這篇文章將側重討論，量子力學中比較偏玄學的意識假說，只有了解這些假說建立的基礎邏輯，才能不被網上鋪天蓋地的信息誤導！

2022年物理學諾獎揭曉之后，很多小朋友對量子力學產生了感興趣，但現(xiàn)在的網絡上對量子力學的誤解十分嚴重，基本上淪為營銷號的狂歡。最嚴重的誤解就是意識與量子力學的關系。

量子力學之所以能和意識牽扯上關系，基本上都是從觀察者效應延伸出來的。意識導致波函數(shù)崩塌的鼻祖就是馮·諾依曼，本期內容將主要解讀馮·諾依曼的意識假說思想。

我們知道，在微觀世界，粒子就是一種物質波，這種波并非聲波和水波那樣的機械波，而是一種概率波。

什么是概率波？

微觀粒子在不被觀察或者外界干擾的情況下，總是會處于多個位置的疊加狀態(tài)。如果我們將這些位置能一一列舉出來，就會發(fā)現(xiàn)，粒子經常出現(xiàn)的這些位置，會呈現(xiàn)出類似波的形態(tài)。

由于我們無法精確描繪出粒子所處位置的精確值，只能用概率大致描述粒子可能的位置狀態(tài)，巧好這些位置狀態(tài)疊加在一起就是類似波的形態(tài)，所以我們才將粒子位置出現(xiàn)的概率歸納成概率波。其實概率波本質上并不是傳統(tǒng)意義上的波。

如果用數(shù)學形式量化概率波，那就是的波函數(shù)。

我們知道微觀粒子的運動十分詭異，既有波粒二象性，又有疊加態(tài)，又遵守不確定性原理。但是這些現(xiàn)象的本質都具有更深層的一致性。波函數(shù)就能夠很好地量化這種一致性。

其實波粒二象性的波態(tài)就是概率波，粒子態(tài)就是波包。

粒子在不被測量時，粒子會在一個比較寬泛的空間范圍內隨機出現(xiàn)。描繪這些位置出現(xiàn)的圖像就很像一個由“波”組成的包。

觀察粒子的運動，就需要發(fā)射一些粒子撞擊被觀察粒子，“被觀察粒子”被撞擊后就會吸收能量，進而導致粒子出現(xiàn)的空間范圍縮小，波包收縮，波包越密集，越像粒子，導致波粒二象性表現(xiàn)成具體的粒子性。這也就是測量坍塌效應的體現(xiàn)。也叫觀察者效應。

在哥本哈根學派看來，只要時間足夠長，任何粒子的疊加狀態(tài)終會坍塌成具體的本征態(tài)。導致波函數(shù)疊加態(tài)坍塌一般有兩種方式，第一種就是測量，第二種就是自發(fā)坍塌，簡單來說，自發(fā)坍塌是由于波函數(shù)與外界環(huán)境作用的必然結果。

而這種兩種方式的本質都是由于孤立系統(tǒng)的波函數(shù)與外界能量擾動導致的坍塌。

這就解釋了為什么宏觀物體沒有疊加態(tài)。

因為宏觀物體都是由無數(shù)個微觀粒子構成的，微觀粒子越多，它們之間就會相互干擾，每一個單獨的粒子都會受到其他所有粒子的干擾而坍塌掉。

宏觀物體內部的各個微觀粒子彼此干擾，最終導致所有粒子的波函數(shù)坍塌，所以由無數(shù)個波函數(shù)已經坍塌過的微觀粒子構成的宏觀物體必然不具有疊加態(tài)，所以宏觀物體才能這么穩(wěn)定。

在多個微觀粒子組成的系統(tǒng)內，微觀粒子越多，相互干擾的強度就越大，隨著粒子數(shù)量的增多，系統(tǒng)內粒子的疊加態(tài)相繼坍塌，隨后就慢慢過渡到宏觀世界的確定狀態(tài)。這就是量子退相干現(xiàn)象。

在這里不得不補充一點，我們一般認為量子力學研究的是比原子還小的微觀粒子。這些粒子擁有疊加態(tài)，波粒二象性等量子世界獨有的特性。

但后來發(fā)現(xiàn)，分子尺度也會出現(xiàn)量子效應。只要物體的量子退相干效應還沒有顯著地表現(xiàn)出來，那么物體會一直遵守微觀世界的量子特性。

由于量子退相干現(xiàn)象是漸進過渡的過程，所以微觀和宏觀世界的界限就開始變得模糊起來。

如今的物理學已經放棄了將“次原子”定義為量子世界的說法。而是采用量子退相干界定量子世界（微觀）和經典世界（宏觀）的標尺。

其實觀察者效應的本質就是一種人工制造的量子退相干效應。

不管是單光子雙縫干涉實驗還是升級版的延遲選擇量子擦除實驗，都是由于觀察者發(fā)射的粒子干擾了原來孤立系統(tǒng)的波函數(shù) 導致的坍塌。

哥本哈根學派不解釋這種坍塌為何發(fā)生，而是將波函數(shù)坍塌視為微觀世界的基礎現(xiàn)象。

所以在哥本哈根學派看來，波函數(shù)坍塌和人的意識沒有關系，只要是外界環(huán)境干預了孤立系統(tǒng)的波函數(shù)，就必然會引起坍塌。

但是總有物理學家對這種解釋感到不滿?，F(xiàn)代計算機之父—馮?諾依曼就率先發(fā)難哥本哈根學派。

在馮看來，觀測儀器發(fā)射的也只不過是微觀粒子，而這些微觀粒子也是波函數(shù)，用具有波函數(shù)的微觀粒子干擾另一個具有波函數(shù)的微觀粒子，其坍塌的過程應該是非絕對隨機的！

因為波函數(shù)的本質就是一種概率。但到目前為止，沒有任何物理理論能夠解釋波函數(shù)坍塌的過程是如何發(fā)生的，這種絕對隨機的事件不符合量子力學的基本準則。

什么是絕對隨機？

在量子力學中。波函數(shù)的坍塌是隨機的，也就是說我們無法精確預測波函數(shù)何時坍塌。

但是觀察者的行為會讓波函數(shù)坍塌這種隨機事件絕對發(fā)生。雖然哥本哈根學派用外界能量攝入解釋這種絕對隨機事件的發(fā)生。但是坍塌的具體細節(jié)卻無法得知。

所以馮諾依曼就認為：引起這種絕對隨機的事物應該不被物理法則限制，于是大膽推測，引起測量坍塌的應該就是人的意識。因為人的意識可能包含著絕對隨機。

并且進一步解釋說：觀察的本身就包含信息的傳遞。而信息的傳遞是確定的物理過程，不應該被忽略。

人的意識在沒有得知波函數(shù)的信息前不知道坍塌的結果。而觀察之后，意識就多出來一個波函數(shù)坍塌的信息。意識中多出來的這個信息必然是要被列入計算的。因為人的意識來自于神經元，而神經元的電信號很有可能來自量子世界。

人腦中的微觀粒子也是疊加態(tài)的，這種疊加態(tài)可能會與外部的粒子形成某種糾纏。意識對信息攝入的過程，就是糾纏態(tài)坍塌的過程。

波函數(shù)坍塌了，波函數(shù)原來的信息就轉移到人的意識當中了。這才是導致波函數(shù)坍塌的本質原因。

但對于動物來說，情況可能就有所不同。因為測量分為完美測量和不完美測量。

比如豬，豬雖然也具有意識，但是當豬完成一次觀察，大腦可能會獲取到測量坍塌的信息，但是這時候豬的意識可能是混亂的，無法在豬腦中獲得精確的信息，這就是不完美測量，所以豬的意識可能無法引起測量坍塌效應。

而人具有高度發(fā)達的意識，所以人腦的獲取的測量信息就是完美測量。

人腦的完美測量就相當強量子退相干效應。而豬腦的不完美測量就相當弱量子退相干效應。

1961年，物理學家魏格納發(fā)表名為《關于身心問題的評論》的文章

并且指出，大部分物理學家都是徹底的唯物主義者，他們堅信意識這類東西是虛幻的。所以他們從不相信意識可以決定波函數(shù)的坍塌。并提成了“魏格納的朋友”的思想實驗支持馮諾依曼。

但到了1987年，魏格納推翻了自己的說法，認為意識并不會導致波函數(shù)坍塌。

2011年，在一次量子會議上的調查中顯示。包括物理學家，數(shù)學家，哲學家在內的33位參與者中，只有兩個人支持意識引起波函數(shù)坍塌的假說。

事實上，在物理學界，絕大部分物理學家并不認可意識引起波函數(shù)坍塌的說法。嚴格來說，一切無法用實驗證偽的理論都不屬于物理學的范疇，意識假說和弦論一樣，一直游離在物理學和玄學的邊緣！

況且，在堅信“如無必要，勿增實體”的物理學家看來，哥本哈根學派已經用外界能量攝入解釋過測量坍塌效應了，沒必要再引入這種玄學假說，這只會讓量子力學更加冗雜。