提到量子力學,不少人會下意識貼上 “玄學” 標簽 —— 畢竟這門學科的核心規律,幾乎完全背離了我們在宏觀世界積累的生活經驗。
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愛因斯坦的相對論雖也顛覆了傳統認知,但它仍隸屬于經典物理學范疇。因為相對論始終遵循兩大核心原則:因果律(事件的發生有明確的先后邏輯)和定域性(任何影響的傳播速度都無法超越光速)。相對論的革命性,本質是重構了我們對時空的理解,用 “相對時空觀” 取代了傳統的 “絕對時空觀”,但并未撼動宏觀世界的基本運行邏輯。
量子力學則不同,它幾乎推翻了我們對世界觀和宇宙觀的所有固有認知,甚至讓 “因果律” 都面臨挑戰。舉個通俗的例子:在宏觀世界,必然是 “我打你一耳光” 這個因,才會產生 “你感覺到疼” 這個果。可如果存在一個世界,你先感受到疼痛,之后我才做出打耳光的動作,你一定會覺得荒誕至極,仿佛 “見鬼了”。而量子世界,恰恰就是這樣一個看似 “不講理” 的領域。
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更顛覆認知的是 “觀測與存在” 的關系。在宏觀經典世界里,物體的存在是客觀且確定的:一輛汽車停在路邊,無論我們是否去看它、是否觀測它,它都會穩穩地停在那里。但如果告訴你,在某個詭異的世界里,汽車是否存在、停在哪里,完全取決于你的觀測 —— 不觀測時,它可能彌散在宇宙的任何角落,甚至同時出現在兩個不同的地方,你大概率會覺得這是天方夜譚。
但這正是量子世界的真實特性:如果那輛汽車處于量子尺度,上述所有 “詭異” 現象都會真實上演。物體的狀態由觀測決定,這不禁讓人產生疑問:難道意識真的能影響客觀世界?
關于 “意識操控量子” 的說法,在大眾層面越傳越玄,但物理學界的解讀,遠比我們想象的嚴謹復雜。物理學家們從未將量子力學與 “玄幻哲學” 綁定,他們提到的 “意識”,也絕非字面意義上的 “主觀意念”,而是有著完整的科學邏輯鏈。要理解這一點,我們必須從量子力學的核心矛盾 ——“觀測” 說起。
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量子世界有三個核心特性:疊加態(粒子同時處于多種狀態)、不確定性(無法同時精確測量粒子的位置和動量)、量子糾纏(兩個粒子無論相距多遠,狀態始終相互關聯)。但這些特性有一個共同的前提:僅在 “未被觀測” 時存在。一旦我們進行觀測,量子系統就會從模糊的 “多種可能” 坍縮為唯一的 “確定狀態”。
為什么觀測會改變量子狀態?從不確定到確定的過程中,到底發生了什么?我們可以用物理學中最著名的思想實驗 ——“薛定諤的貓” 來理解。
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這個實驗的核心邏輯很簡單:將一只貓、一個放射性元素裝置和一個毒藥瓶放入密閉盒子。放射性元素有 50% 的概率衰變,衰變后會觸發機關打碎毒藥瓶,貓就會死亡;如果不衰變,貓則存活。根據量子力學的疊加態原理,放射性元素會同時處于 “衰變” 和 “不衰變” 的疊加狀態,那么貓也會隨之處于 “既死又活” 的疊加態。
顯然,這與我們的宏觀經驗完全沖突 —— 現實中不可能存在 “既死又活” 的貓。而當我們打開盒子進行觀測的瞬間,這種疊加態會立刻坍縮,貓會變成 “要么死,要么活” 的唯一確定狀態。這就引出了量子力學的核心謎題:是觀測行為本身改變了結果?還是觀測者的意識在其中起到了關鍵作用?
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以玻爾為首的哥本哈根學派給出了第一個系統性解釋。他們認為,談論 “觀測前貓的狀態” 沒有任何科學意義 —— 因為觀測者和觀測行為是獨立于量子系統之外的 “特殊過程”。這背后其實是 “量子 - 經典邊界” 問題:微觀粒子遵循量子法則,而觀測者、觀測儀器屬于宏觀世界,遵循經典物理法則,兩者之間存在一條無形的 “邊界”,觀測行為必須跨越這條邊界才能完成。
物理學家海森堡進一步提出 “海森堡邊界” 的概念:邊界的一側是經典世界,有確定的狀態和因果律,不存在疊加態;另一側是量子世界,充滿疊加態和不確定性。但問題在于,這條邊界到底在哪里?
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海森堡承認,邊界的位置并非固定不變,而是由研究問題的性質決定,具有極大的主觀性。這種模糊的解釋,難免讓人覺得有 “逃避核心問題” 的嫌疑。
為了說明量子世界如何過渡到經典世界,玻爾又提出了 “對應原理”:量子力學必須在宏觀尺度上與經典物理自然兼容。比如電子、光子等微觀粒子,質量極小,量子效應極其明顯;而籃球、汽車等宏觀物體,質量極大,量子效應被 “掩蓋”,只能表現出經典物理特性。按照這個邏輯,當微觀尺度不斷放大,量子效應會逐漸平滑過渡為經典物理效應,兩者之間不存在絕對的割裂。
但這個解釋同樣存在漏洞。薛定諤的貓實驗,本質是將微觀粒子的疊加態轉移到了宏觀的貓身上,直接暴露了 “對應原理” 的矛盾 —— 如果量子效應會隨尺度放大而自然消失,那么微觀與宏觀之間就不應該存在 “既死又活” 的中間狀態。
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更關鍵的是,經典世界中存在大量 “混沌現象”(比如天氣變化的不可預測性),而如果量子效應只是簡單地 “消失”,混沌現象就無法得到合理解釋。
直到 “退相干理論” 的出現,才彌補了對應原理的缺陷。所謂退相干,簡單來說,就是微觀粒子會與周圍環境(如空氣分子、光子)發生相互作用,這種相互作用會破壞粒子的量子特性,導致疊加態、糾纏態等量子效應 “消失”,粒子從而表現出經典物理特性。也就是說,量子效應并非真的不存在于宏觀世界,而是被環境的相互作用 “掩蓋” 了。
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玻爾后來也修正了對應原理的表述:量子力學與經典物理的兼容,并非 “量子效應自然轉換為經典效應”,而是在統計層面的吻合 —— 量子力學的統計平均結果,與經典物理的確定結果近似一致。但這并不意味著兩者可以相互推導:量子力學和經典物理是兩個獨立的理論體系,前者描述微觀粒子的概率性規律,后者描述宏觀物體的確定性規律,無法從一個理論直接推導出另一個。
玻爾還強調,我們永遠無法從量子力學中直接推導出觀測結果的完整詮釋 —— 因為我們本身生活在宏觀世界,使用的觀測儀器(如顯微鏡、探測器)也都是宏觀物體,遵循經典物理法則。當我們用經典儀器觀測量子系統時,觀測過程本身就會迫使量子系統從疊加態坍縮為確定態,完成從量子到經典的跨越。
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但這個解釋依然無法回避一個核心問題:如果觀測者和觀測儀器都是由微觀粒子組成的,為什么它們必須遵循經典物理法則,而不是量子力學法則?既然宏觀物體的本質是微觀粒子的集合,那么量子力學理應適用于所有尺度,而非僅局限于微觀世界。
越來越多的實驗證據,也在支持這一觀點。科學家們通過改進雙縫干涉實驗,已經在越來越大的尺度上觀測到了量子效應:從單個光子、電子,到原子、分子,甚至是由 810 個原子組成的大分子,都表現出了量子疊加態的特性。這意味著,宏觀物體并非 “不遵循量子力學”,而是由于其結構復雜,與環境的相互作用極強,量子效應被快速退相干,難以被我們觀測到。
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正是基于這些實驗證據,馮?諾依曼等科學家提出了一個更激進的觀點:量子力學是描述整個物理世界的普適理論,無論是微觀粒子、宏觀物體,還是觀測者本身,都遵循量子力學法則。所謂 “量子世界與經典世界的邊界”,其實并不存在 —— 兩個看似割裂的世界,本質上都是量子力學的應用場景,只是由于尺度和環境的不同,表現出了不同的物理特性。
回到最初的問題:量子力學真的是 “玄學” 嗎?答案顯然是否定的。它之所以讓人覺得 “詭異”,只是因為我們的生活經驗被局限在宏觀世界,無法直觀感受量子尺度的規律。但量子力學的每一個結論,都建立在嚴格的數學推導和實驗驗證之上,是人類對宇宙規律最深刻的認知之一。
那些看似 “顛覆常識” 的特性 —— 疊加態、不確定性、觀測導致坍縮 —— 并非 “無厘頭的玄學”,而是量子世界的客觀規律。而關于 “意識與量子” 的爭論,本質上是對 “觀測” 這一概念的誤解:觀測并非 “主觀意念的介入”,而是量子系統與環境(包括觀測儀器、觀測者)的相互作用。
這個邏輯其實不難理解:觀測的核心是信息傳遞,而信息傳遞必然依賴相互作用 —— 只有當觀測對象與觀測者之間產生因果關聯,我們才能獲取到關于對象狀態的有效信息。因此,任何觀測過程都不可能脫離觀測者(或觀測工具)而獨立存在,觀測者本身就是觀測系統的一部分。
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回到薛定諤的貓這個經典思想實驗中,這意味著觀測者、貓、放射性元素、毒氣瓶等所有組件,本質上構成了一個不可分割的整體系統。這個系統會遵循量子力學的規律,進入一種復雜的 “糾纏疊加態”—— 放射性元素同時處于衰變與不衰變的狀態,貓也隨之處于生和死的疊加態。
但這個結論與我們的現實經驗嚴重沖突:現實中從未存在過 “既死又活” 的貓。常識告訴我們,一定有某個過程打破了這種疊加態,讓系統從 “多種可能” 坍縮為 “唯一確定狀態”。那么,這個關鍵過程到底是什么?
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不少科學家提出了一個核心前提:物理法則應當具有普適性。既然宏觀世界的所有物體(包括人類自身)都是由微觀粒子構成的,而微觀粒子遵循量子力學規律,那么宏觀物體理應也服從量子力學 —— 量子力學的普適性不應局限于微觀尺度,而應覆蓋整個物理世界。
按照這個邏輯推導:放射性元素的疊加態會傳遞給貓,讓貓處于生死疊加態;當我們用眼睛或儀器觀測時,觀測工具(乃至觀測者本身)也會融入這個系統,與貓形成糾纏,理論上也會處于 “看到活貓” 和 “看到死貓” 的疊加態。更關鍵的是,這個疊加態并不會在信息傳遞過程中消失 —— 眼睛捕捉到的疊加態信息,會通過視神經傳遞給大腦,整個過程中,量子疊加態始終存在,并未發生坍縮。
但現實經驗卻恰恰相反:無論這個信息傳遞過程多么復雜、多么漫長,我們最終只能感知到 “貓活著” 或 “貓死亡” 中的一種確定狀態,而非疊加態。這就引出了量子力學中最棘手的問題之一:在整個觀測鏈條中,到底哪個環節打破了量子疊加態,導致了波函數坍縮?
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既然物理法則的普適性在物質世界中得到了廣泛驗證,那么是否存在一種可能性:這種普適性并不延伸到物質之外的領域 —— 比如意識和精神?盡管 “意識” 的概念早已存在,但科學界對其本質的認知至今仍十分膚淺。基于這一猜想,馮?諾依曼等物理學家提出了一個大膽的假設:意識或許就是打破疊加態的關鍵鏈條,它可能并不遵循物理世界的基本法則,而是波函數坍縮的 “幕后黑手”,是物質之外的神秘 “觀測者”。
但這個假設會引出一個更令人困惑的結論:意識決定物質。從本質上看,這依然屬于哥本哈根詮釋的延伸,只是將原本模糊的 “量子 - 經典邊界” 問題,直接歸因于 “意識” 的作用。而這個結論又會引發新的尖銳疑問:如果觀測能導致波函數坍縮,那么薛定諤的貓本身是否具有 “觀測能力”?它的自我觀測會不會提前讓疊加態坍縮?
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由于我們無法直接獲取貓的主觀感受,科學家們對實驗進行了升級:將一名佩戴防毒面具的人與貓一起關進密閉箱子,讓這個人作為 “內部觀測者”。從實驗邏輯來看,這與原始實驗并無本質區別 —— 按照哥本哈根詮釋,箱子未被外部觀測者打開時,整個系統(包括人和貓)仍應處于疊加態,內部的人理論上會看到 “既死又活” 的貓,甚至自身也會處于 “看到活貓” 和 “看到死貓” 的疊加態。
但從內部觀測者的視角出發,情況卻完全不同:他的觀測行為必然會讓疊加態坍縮,最終只會感知到貓的一種確定狀態,絕不會陷入 “精神分裂” 的困境。這就產生了一個矛盾:箱子外部的我們認為系統處于疊加態,而箱子內部的觀測者卻感知到了確定狀態,到底誰的認知是正確的?
有物理學家試圖通過界定 “觀測的本質” 來解決這個矛盾:觀測并非簡單的物理相互作用,而是意識形成印象的過程。我們感知到 “活貓” 或 “死貓” 的結果,本質上是大腦對信息的加工與呈現 —— 脫離了意識的印象,觀測本身就失去了意義。而量子力學中的 “波函數”,更像是一種描述事物可能性的數學工具:當我們與周圍環境發生相互作用時,意識會根據獲取的信息形成特定認知,這種認知更新的過程,就相當于 “波函數坍縮”—— 與當前認知相悖的其他可能性,會被意識自動屏蔽。
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用這個邏輯重新解讀薛定諤的貓實驗就會變得清晰:在打開箱子之前,貓的 “生死疊加態” 并非客觀存在的物理狀態,而是我們意識中對 “貓可能狀態” 的數學描述 —— 兩種可能性同時存在于我們的認知中,這對于意識層面的 “印象” 而言,其實并不矛盾。就像你向朋友詢問貓的狀態時,朋友的回答會瞬間傳遞確定信息,你的意識會立刻更新認知,排除另一種可能性 —— 這個過程就是意識層面的 “波函數坍縮”,而非物理世界的某種神秘變化。
但新的矛盾又隨之而來:如果朋友告訴你 “貓活著”,你進一步追問 “在我問你之前,貓是什么狀態”,朋友大概率會回答 “它一直活著”。這就與 “之前處于疊加態” 的結論沖突 —— 在你詢問之前,貓到底是已經處于確定狀態,還是直到被朋友觀測才坍縮?
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若將朋友視為一臺 “有意識的觀測儀器”,這個矛盾會更加突出:按照量子力學,無意識的儀器可以與系統形成疊加態,但有意識的人類卻能迫使疊加態坍縮。這意味著,有意識的生命與無意識的機器在量子系統中扮演著完全不同的角色 —— 深層結論就是:意識是波函數坍縮的 “罪魁禍首”。
這一觀點被稱為 “馮諾依曼 - 魏格納詮釋”:馮諾依曼首次提出意識與波函數坍縮可能存在關聯,魏格納則進一步將這種關聯具體化,認為意識的介入是波函數坍縮的必要條件。但這個詮釋依然存在致命的模糊性:到底什么是意識?判斷一個觀測者是否具有意識的標準是什么?是人類的主觀體驗?還是某種復雜的神經活動?動物是否具有意識?人工智能未來能否產生意識?
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這些問題至今仍沒有標準答案。但不可否認的是,“意識與波函數坍縮” 的爭論,本質上是量子力學對 “客觀實在” 與 “主觀認知” 關系的深刻拷問。它讓我們不得不重新思考:在量子世界中,客觀世界的存在是否真的獨立于觀測者的意識?意識作為一種非物質現象,是否真的能影響物理世界的運行規律?
我們默認人類擁有意識,但這道界定 “意識” 的邊界,究竟該劃在哪里?豬牛羊、貓狗這類與人類親緣關系較近的高等動物,是否具備足以影響量子系統的意識?蟑螂、螞蟻乃至結構更簡單的單細胞生物,是否存在某種原始的 “感知能力”,能夠打破量子世界的疊加態?
這個看似簡單的 “意識邊界” 問題,直接戳中了量子力學最經典的思想實驗 —— 薛定諤的貓的核心矛盾。
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1935 年,奧地利物理學家薛定諤提出這一實驗,本意是質疑量子力學在宏觀尺度上的合理性,卻意外成為探討意識與量子關系的核心載體。實驗的核心邏輯并不復雜:將一只貓、一個放射性元素裝置、一個毒藥瓶一同放入密閉箱子。放射性元素有 50% 的概率在一小時內衰變,衰變后會觸發機關打碎毒藥瓶,貓隨之死亡;若不衰變,貓則存活。按照量子力學的疊加態原理,在箱子未被打開、未被觀測的情況下,放射性元素會同時處于 “衰變” 和 “不衰變” 的疊加狀態,進而導致貓也處于 “既死又活” 的疊加態。
但如果我們引入 “意識” 的概念,這個實驗的邏輯就會立刻陷入困境。如果貓擁有意識,那么它的自我觀測 —— 無論是感知周圍環境的變化,還是單純的生命感知 —— 都會成為一種 “觀測行為”,按照哥本哈根詮釋的核心邏輯,這種觀測會導致波函數坍縮,那么貓就不可能處于 “既死又活” 的疊加態,而是在放射性元素是否衰變的瞬間,就已經確定了生死狀態。
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可問題在于,我們如何判斷貓是否擁有意識?生物學上,貓具備復雜的神經系統,能夠表現出情緒、記憶和自主決策能力,從行為學角度看,它無疑擁有某種形式的 “意識”;但從量子力學的角度,這種 “意識” 是否足以觸發波函數坍縮?
反過來,如果我們堅持只有人類的意識才算 “真正的意識”,才能成為量子系統的 “有效觀測者”,那么一個更荒誕的結論便會浮出水面:人類為何能成為宇宙中如此特殊的存在?難道客觀世界的存在,本質上是人類意識的產物?這種 “人類中心主義” 的量子詮釋,不僅與科學所追求的普適性原則相悖,更會引發一系列邏輯上的連鎖矛盾。
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順著這個邏輯推演下去,宇宙的 138 億年歷史將變得匪夷所思。根據宇宙大爆炸理論,宇宙誕生于 138 億年前的奇點爆炸,而生命的出現則是在宇宙誕生后約 100 億年 —— 地球誕生于 45 億年前,最簡單的生命形式出現在 35 億年前,而具備復雜意識的人類,不過是數百萬年前才出現在地球上。
如果意識是波函數坍縮的唯一誘因,那么在宇宙誕生后的前 100 億年里,由于沒有任何意識體存在,整個宇宙應該處于一片模糊的 “概率云” 狀態:沒有確定的星系,沒有確定的恒星,甚至沒有確定的時空結構,所有的物理參數都處于多種可能性的疊加之中。這種混沌狀態會一直持續到宇宙中第一個意識體出現 —— 當它首次 “觀測” 宇宙的瞬間,整個宇宙的波函數會突然坍縮,138 億年的演化歷史仿佛被 “回溯性” 地確定下來,形成了如今我們看到的星系分布、物理規律和時空結構。
更極端的推測是,宇宙大爆炸本身或許就是某個未知意識體的一次觀測造就的 —— 在那個意識體 “看” 向奇點的瞬間,奇點的波函數坍縮,宇宙隨之誕生。
這樣的結論徹底顛覆了科學對宇宙的基本認知,也正是哥本哈根學派刻意回避意識話題的根本原因。以玻爾為首的哥本哈根詮釋,是量子力學的第一個系統性詮釋,其核心觀點包括:量子系統的狀態由波函數描述,波函數的平方代表粒子在某一位置出現的概率;觀測行為會導致波函數坍縮,從疊加態轉變為確定態;觀測者與被觀測系統之間存在一條 “量子 - 經典邊界”,觀測者和觀測儀器屬于經典世界,遵循經典物理法則,而微觀粒子屬于量子世界,遵循量子力學法則。
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哥本哈根詮釋的成功之處在于,它能夠很好地解釋絕大多數量子實驗現象,并為量子力學的應用奠定了基礎。但它的致命缺陷也恰恰在于對 “觀測” 和 “邊界” 的模糊定義。玻爾深知,在嚴謹的物理學中引入 “意識” 這種定義模糊、無法量化、且不屬于物理范疇的概念,會讓理論陷入玄學的泥潭,失去科學的客觀性和可驗證性。因此,哥本哈根學派在談論觀測問題時,總是小心翼翼地將 “觀測” 定義為 “觀測儀器與量子系統的相互作用”,刻意回避觀測者的意識參與。
但矛盾的是,只要對哥本哈根詮釋刨根問底,最終必然會導向 “意識導致波函數坍縮” 這一無法回避的結論。因為觀測儀器本身也是由微觀粒子組成的,按照量子力學的普適性原則,它也應該遵循量子力學法則,處于疊加態。那么,為什么觀測儀器與量子系統的相互作用就能導致波函數坍縮?答案只能是觀測儀器背后的 “觀測者”—— 也就是人類的意識。如果沒有意識的參與,觀測儀器與量子系統的相互作用不過是兩個量子系統的糾纏,只會形成更復雜的疊加態,而不會出現 “坍縮” 到確定態的結果。
為了揭露哥本哈根詮釋的這種不自洽,物理學家們設計了一個更具沖擊力的思想實驗 ——“箱子里的人” 實驗。這個實驗是薛定諤的貓實驗的升級版:將一名佩戴防毒面具的觀測者與貓、放射性元素、毒氣瓶一同關進密閉箱子。按照哥本哈根詮釋,在箱子未被外部觀測者打開的情況下,整個系統(觀測者 + 貓 + 放射性元素 + 毒氣瓶)應該處于疊加態,內部的觀測者會同時處于 “看到活貓” 和 “看到死貓” 的疊加狀態。
但從觀測者的主觀視角出發,他必然只能感知到一種確定的狀態 —— 要么看到活貓,要么看到死貓,絕不可能同時感知到兩種狀態。這就形成了邏輯閉環的斷裂:外部觀測者認為系統處于疊加態,內部觀測者卻感知到確定態,到底哪個結論是正確的?
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哥本哈根詮釋無法解決這種邏輯矛盾,因為它既堅持 “觀測導致坍縮”,又無法明確 “觀測者” 的定義 —— 如果內部觀測者的意識能導致坍縮,那么系統在他觀測的瞬間就已經確定了狀態,外部觀測者看到的只會是確定態;如果內部觀測者的意識不算 “有效觀測”,那么他就會處于疊加態,這與主觀體驗相悖。這種不自洽的根源,在于哥本哈根詮釋試圖在量子世界和經典世界之間劃分一條明確的邊界,卻又無法解釋這條邊界的位置和本質。
正是在這種邏輯困境下,一種更大膽、更具顛覆性的量子力學詮釋 —— 多世界詮釋應運而生。多世界詮釋由物理學家休?埃弗萊特在 1957 年首次提出,其核心突破在于徹底否定了 “觀測者的特殊性” 和 “波函數坍縮” 的概念,認為量子力學是描述整個物理世界的普適理論,無論是微觀粒子、宏觀物體,還是觀測者本身,都遵循量子力學法則。
多世界詮釋的核心觀點可以概括為三點:第一,觀測的本質是觀測者與被觀測系統之間的量子相互作用,這種相互作用完全可以用量子力學描述,觀測者與觀測儀器沒有任何本質區別,都只是量子系統的一部分;第二,量子力學的疊加態和量子糾纏是普適的,會導致系統中所有物體的 “獨立性” 消失,形成一個不可分割的整體;第三,所謂的 “波函數坍縮” 并不存在,疊加態的所有可能性都會真實發生,只是分散在不同的平行世界中,觀測者的意識會隨著世界的分裂而分裂,每個分支世界中的觀測者都會感知到一種確定的結果。
回到薛定諤的貓實驗,多世界詮釋給出了清晰而顛覆性的解釋:當我們試圖將觀測者與箱子系統割裂開來時,其實就已經犯了錯誤。觀測者在實施觀測的瞬間,就已經與貓、放射性元素、毒氣瓶等組件形成了量子糾纏,觀測者與貓都不再具備獨立的狀態,而是成為了一個更大的量子系統的一部分。此時,“貓到底是死是活” 這個問題本身就失去了意義 —— 因為貓的狀態與觀測者的狀態相互綁定,兩者相對彼此而存在,脫離觀測者的狀態去談論貓的狀態,就像脫離坐標系談論物體的位置一樣荒謬。
更關鍵的是,任何量子系統都無法與宇宙環境完全隔絕。即便我們能將箱子內部抽成絕對真空,清除所有可見物質,也無法消除引力場、電磁場和宇宙微波背景輻射 —— 這些無處不在的場會與箱子內部的系統發生相互作用;再加上量子糾纏是一種長程作用,理論上可以跨越無限遠的時空,這意味著箱子系統最終必然與整個宇宙形成糾纏,成為宇宙不可分割的一部分。
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因此,宇宙本身也存在一個 “總波函數”,當觀測行為發生時,宇宙的總波函數會分裂成多個分支:一個分支中,放射性元素未衰變,貓活著,觀測者看到了活貓;另一個分支中,放射性元素衰變,貓死亡,觀測者看到了死貓。這兩個分支都是真實存在的,對應著兩個平行的世界,它們在數學上處于高維度的希爾伯特空間中,彼此之間的重疊概率趨于零,就像兩條平行線永遠不會相交,我們永遠無法感知到其他世界的存在。
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為了更好地理解多世界詮釋的數學基礎,我們可以用一個通俗的比喻:宇宙的總波函數就像一個高維度的骰子,這個骰子有無數個面,每個面都對應一個經典世界。我們生活在低維度空間中,只能看到這個高維骰子的一個 “投影”—— 也就是我們所處的這個世界。
理論上,這個高維骰子可以有無數種投影角度,對應無數個平行世界,每個世界都遵循相同的物理規律,但由于量子疊加態的不同選擇,呈現出不同的歷史軌跡。例如,在某個平行世界中,薛定諤的貓活著;在另一個平行世界中,貓死亡;在更遠的平行世界中,可能存在著與我們截然不同的生命形式,甚至不同的物理常數。
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按照多世界詮釋,根本不存在 “波函數坍縮” 的過程 —— 疊加態的所有可能性都真實發生了,只是分散在不同的平行世界中。每個世界里的 “你” 都是真實的,都在見證一種可能性的實現。但這又引出了新的核心問題:哪個世界的 “你” 才是 “真正的你”?這個問題直接觸及了意識的本質特性。
意識之所以能成為意識,最關鍵的一點是它必須是確定的、能認知自我的經典存在。一個與外界無限糾纏、狀態不確定的 “意識”,根本無法區分 “自我” 與 “外界”,也就不能稱之為真正的意識。
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例如,如果你處于 “看到活貓” 和 “看到死貓” 的疊加態,那么你的意識也會處于兩種狀態的疊加,你無法確定自己是 “看到活貓的你” 還是 “看到死貓的你”,這種不確定的意識狀態,與我們對 “自我” 的認知完全相悖。因此,多意識理論作為多世界詮釋的補充,進一步提出:世界本身并沒有分裂,分裂的是觀測者的意識。意識會從不同視角觀測宇宙的波函數,每個視角對應一個確定的觀測結果,而 “你” 只是隨機選擇了其中一個視角,從而感知到了當前這個世界。
多意識理論的核心邏輯是,意識的本質是一種 “經典化” 的認知過程,它只能感知到確定的狀態,而無法感知疊加態。因此,當宇宙的總波函數分裂成多個分支時,觀測者的意識也會同步分裂成多個 “意識分支”,每個意識分支對應一個世界分支,并且只能感知到該分支中的確定狀態。從外部視角看,宇宙分裂成了多個平行世界;但從觀測者的主觀視角看,自己并沒有分裂,只是感知到了一個確定的結果。這種 “主觀確定性” 與 “客觀多世界” 的統一,正是多意識理論的精妙之處。
那么,量子力學中的 “概率” 該如何解釋?在哥本哈根詮釋中,概率是波函數的核心屬性,例如放射性元素衰變的概率是 50%,電子出現在某個位置的概率由波函數的平方決定。但在多世界詮釋中,所有可能性都必然發生,不存在 “概率” 的問題 —— 為什么我們在實驗中會觀測到概率性的結果?
多世界詮釋給出了清晰的答案:概率的本質是 “自我定位的不確定性”。這里存在一個 “后觀測過程”,其核心是退相干與意識感知的速度差異。退相干是指量子系統與外部環境發生相互作用后,量子疊加態快速消失,系統表現出經典特性的過程。退相干的速度極快,通常在 10?2?秒內就能完成 —— 也就是說,在觀測行為發生后的瞬間,世界分支就已經形成并確定;而人類意識的反應速度是毫秒級(10?3 秒),遠慢于退相干速度。
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這就意味著,在我們觀測之后的極短時間內,世界早已分裂成多個分支,但由于意識的反應存在 “滯后性”,我們無法立刻知道自己身處哪個分支。當意識最終感知到觀測結果時,就會產生 “這個結果是隨機發生的” 錯覺,而這種錯覺正是量子概率的根源。
例如,在雙縫干涉實驗中,當電子穿過兩條狹縫時,宇宙的總波函數會分裂成兩個分支:一個分支中電子穿過左縫,另一個分支中電子穿過右縫。由于退相干的速度極快,這兩個分支在電子穿過狹縫的瞬間就已經形成;但我們的意識需要一段時間才能感知到電子的落點,在感知到結果之前,我們無法確定自己身處哪個分支,因此會認為電子穿過左縫和右縫的概率各為 50%。而當我們最終看到電子的落點時,其實是意識完成了 “自我定位”,確定了自己所處的世界分支。
更深層次的思考,最終會指向哲學上的 “自我定義” 命題。“我” 之所以為 “我”,核心是擁有獨立、確定的自我意識,能夠與外界明確區分。如果 “我” 與整個宇宙完全糾纏,“我即世界,世界即我”,那么 “我” 的概念就會消解,世界也會失去意義。
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這意味著,單個世界中的量子力學必然是不自洽的 —— 如果量子力學是普適的,能描述所有物理現象,那么平行世界就必須存在;反之,如果平行世界不存在,量子力學就無法自洽地描述觀測者本身,必須引入一個獨立于量子系統之外的 “特殊觀測者”,而這又會回到哥本哈根詮釋的困境。
這種 “非此即彼” 的抉擇,正是量子力學詮釋的核心爭議所在。哥本哈根詮釋為了保留單世界的認知,犧牲了量子力學的普適性,引入了模糊的 “量子 - 經典邊界” 和潛在的 “意識坍縮”;而多世界詮釋為了維護量子力學的普適性和自洽性,接受了平行世界的存在。這兩種詮釋在數學上是等價的,都能準確解釋量子實驗現象,但它們對宇宙本質的描述卻截然不同。
那么,我們該如何判斷哪種詮釋是正確的?
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從科學的角度來看,一個理論的正確性需要通過實驗驗證,但由于平行世界之間無法相互感知,多世界詮釋目前還無法通過實驗直接驗證。同樣,哥本哈根詮釋中的 “意識坍縮” 也無法通過實驗證實或證偽,因為意識本身是無法量化和測量的。因此,這兩種詮釋的爭議,本質上已經超出了物理學的范疇,進入了哲學思辨的領域。
但這并不意味著這場爭議沒有意義。恰恰相反,這場爭議推動著我們不斷追問 “自我” 與 “宇宙” 的本質關系。量子力學的終極謎題,終究是 “我是誰”“世界的本質是什么” 的謎題。當我們從 “自我意識” 的視角審視這一切時,會發現一個奇妙的共識:拋開所謂的 “客觀現實”,多世界理論與單世界理論其實是協調一致的 —— 無論宇宙是否分裂,“我” 感知到的,永遠是一個確定的、屬于 “我” 的世界。
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在多世界詮釋中,每個平行世界中的 “你” 都是真實的,都有著自己的人生軌跡和自我認知。但這并不意味著 “自我” 的概念被消解了,因為每個 “你” 的意識都是確定的,都能清晰地感知到自己的存在。從這個角度來看,“真正的你” 并不是某個特定世界中的個體,而是所有意識分支的集合 —— 但由于這些分支之間無法相互感知,每個分支中的 “你” 都認為自己是唯一的 “真正的你”。這種 “自我認知的唯一性”,正是意識的核心特性。
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而從哲學層面來看,“自我定義” 的邏輯不完美性,恰恰是量子世界不確定性的根源。我們之所以會感知到世界的概率性,正是因為 “自我” 的定義需要一個確定的視角,而量子世界的疊加態本質上是 “無視角” 的 —— 當意識選擇了一個視角,就意味著排除了其他所有視角,這種 “選擇” 本身就帶來了不確定性。
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