深度長文：量子力學中，“意識”真的決定結果嗎？（上，共3部）

提到量子力學，很多吃瓜群眾會下意識地認為是“玄學”，畢竟那是一個門完全顛覆我們日常生活經驗的學科。

愛因斯坦的相對論雖然也顛覆了我們的傳統認知，但相對論仍舊屬于經典物理學范疇，因為相對論遵循最基本的因果律和定域性（通俗理解就是光速限制）。相對論顛覆的只是我們對時空的傳統認識，提出了全新的相對時空觀。

但量子力學完全顛覆了我們的世界觀和宇宙觀，甚至連最基本的因果律都被顛覆了。舉個最通俗的例子，我打你一耳光，然后你才會感覺到疼。如果說有這樣一個世界，你先感覺到疼，然后我才打了你一耳光，你是不是覺得很瘋狂？甚至覺得見鬼了？

而量子世界恰恰就是那樣一個“不講理”的世界。

還有，在我們的經典宏觀世界里，一切都是真實客觀存在的，比如說一輛小汽車停在路邊，它就在那里，無論我們是否觀測，它都會一直在那里。但如果我告訴你，在一個詭異的世界里，只有你觀測了，汽車才會在那里。當你不觀測時，汽車可能位于宇宙的任何地方，甚至同時存在兩個不同的地方，你會有什么感想？

你肯定會認為我瘋了！

但我告訴你，假設那輛汽車在量子世界，上面所講的一切都會上演。汽車到底停在哪里，取決于你的觀測，進一步來講就是我們的“意識”。難道我們的意識可以影響客觀世界？

不得不說，關于“意識”對量子世界的影響，在吃瓜種群中傳得越來越玄乎了。其實對于物理學大佬來講，在量子力學的一些詮釋當中，雖然他們確實提到了“意識”的概念，但絕不像普通吃瓜群眾想的那么簡單。

物理學界大佬有極高的科學素養，他們才沒有時間也沒有心思去研究玄幻哲學等其他學科。事實上，關于“意識”在量子力學中的詮釋，絕不能從字面意思去理解，而是有著更深層的邏輯鏈。

首先，量子力學中的所有詮釋，都基于一點：觀測。也就是說量子力學所有的問題根源，其實都源于“觀測”。

量子世界擁有很多讓我們感覺到匪夷所思的特點，比如說疊加態，不確定性，糾纏態等量子態，但是所有這些狀態都只能存在理論上，當我們進行觀測時，永遠只能觀測到某一個確定狀態。

為什么會這樣？從不確定狀態到確定狀態這個過程中，到底發生了什么？

理論是枯燥的，我們就用著名的思想實驗“薛定諤的貓”來舉例說明。

這個實驗被我科普了無數次，具體過程就不講了，總之就是，一只貓的生死緊密地與放射性元素是否衰變聯系在一起。一旦衰變了，貓就會死，而如果沒有衰變，貓就活著。

按照量子力學詮釋，放射性元素衰變的概率為50%，具體來講就是同時處于衰變與不衰變的“疊加態”。那么貓最終的狀態也會是“生和死”的疊加態，也就是說，存在一只“既死又活”的貓。

顯然，這并不符合我們的日常生活認知，現實中怎么可能存在“既死又活”的貓呢？

好奇心讓我們看看“既死又活”的貓到底是什么樣的。而當我們實施觀測的一瞬間，貓就會從“既死又活”的“疊加態”坍縮為“要么死，要么活”的唯一確定狀態。

也就是說，當我們沒有觀測時，量子事件是一片模糊的“概率云”事件，而當我們觀測的一瞬間，概率云發生了“坍縮”，成為唯一的確定狀態。

那么，是我們的觀測行為改變了結果嗎？或者說是我們的意識影響了最終的結果嗎？

以玻爾為首的哥本哈根學派認為，談論觀測之前貓的狀態沒有任何意義，因為任何觀測者和觀測行為都必須是獨立于理論外的特殊過程。

什么意思呢？

實際上就是“量子經典邊界”問題，觀測行為和觀測者是經典的，但微觀粒子屬于量子，兩者存在邊界，觀測行為必須跨越這個邊界才行。

物理學家海森堡也提出了自己的“海森堡邊界”，認為在邊界的一邊就是經典世界，那里的一切都是我們平時感知到的，都遵循經典物理法則，自然沒有疊加態，也沒有不確定性。而另一邊遵循量子法則，到處充滿了疊加態和不確定性。

但是這個邊界到底在哪里？如何定義這樣的邊界？海森堡也不能解釋清楚。

海森堡認為，這條邊界是由我們研究的問題本身的性質決定的，這個物理過程不應該有不連續性，這條邊界具體在什么位置具有完全的自由度。

可以看出，哥本哈根詮釋對于“邊界”的解釋其實是很模糊的，有逃避關鍵問題的嫌疑。

不過，對于量子世界是如何過渡到經典世界這個問題，玻爾還提出了一個著名的原理：對應原理。該原理認為，量子力學必須在經典物理邊界很自然地兼容。對應原理最大的問題是：到底什么是經典物理邊界？

我們都清楚，像電子和光子等微觀粒子，由于質量非常小，具有明顯的量子效應，比如說疊加態，不確定性等。而在我們的經典世界里，由于經典世界的物體質量很大，比如一個籃球，只能表現出經典物理效應，量子效應表現不出來。

但如果我們把電子光子這樣的微觀尺度不斷放大，結果就是量子效應逐漸轉變為經典物理效應，這個過程的轉變是非常自然的。

也就是說，不確定性在大質量物體上完全可以忽略不計，不確定性極小。而宏觀物體由于質量很大，物質波的波長也非常短，短到幾乎無法體現出波的特性，當然我們也察覺不到。于是，經典宏觀世界當然就無法體現出量子效應了。

以上就是玻爾對量子效應過渡到經典物理效應的詮釋。

但是，這樣的解釋看似合情合理，其實也有很大的漏洞，還拿薛定諤的貓這個思想實驗來說，相當于把微觀世界的詭異現象直接轉移到了宏觀世界，當然很難讓人接受。

對應原理的問題具體來講就是，既然量子效應會隨著尺度不斷增大最終轉變為經典物理效應，那么所謂的微觀與經典（也就是宏觀）就不應該存在邊界。

所謂“經典與微觀”的對應關系，并不是經典狀態與量子狀態的對應，而是經典確定狀態與微觀不確定狀態的統計平均之間的對應。

說白了，在經典物理世紀，詭異的量子效應并沒有真的消失，只是看起來消失了而已。于是，在經典混沌系統中，這種矛盾就會不斷被放大，不管我們如何增大尺度，量子效應都會出現線性，結果就不可能產生混沌現象。

但是，在我們的經典世界里，混沌現象到處存在。科學家們后來提出了退相干理論，否則玻爾的對應原理完全不能成立。何為退相干？簡單講就是，微觀粒子與周圍環境發生相互作用，從而導致量子效應消失。退相干，也就是“不再具有相干性”，不再具有量子效應。

而玻爾對于自己提出的對應原理表達了這樣的思想，他認為量子效應并不是自然地轉換為經典理論，只是在統計解釋層面與經典理論吻合。說白了，量子力學的統計平均與經典物理的確定結果可以認為近似一致。

但是，量子力學與經典物理是截然不同的，是兩個完全獨立的理論，兩者并不能從對方推導出來。

玻爾也表示，并不能從量子力學中推導出觀測結果的合理詮釋，這是因為我們生活在宏觀世界，任何物體必然是經典的，我們使用的任何觀測儀器當然也是經典的。于是，從經典到量子邊界的觀測過程就起到了迫使波函數坍縮的作用。

波函數屬于微觀領域，而我們的觀測行為處在宏觀世界，那么我們對波函數的觀測，一定會讓觀測結果直接穿越邊界本身，從量子轉變為經典，也就是從疊加態轉變為確定態。

但尷尬的是，這個邊界到底在哪里？既然玻爾一直宣稱存在這樣一個邊界，但始終不能說出這個邊界在哪里，顯然這是有問題的，給人敷衍的感覺。

還有，不管是我們人類自己，還是我們使用的任何觀測儀器，都是由微觀粒子組成的，為什么由微觀粒子組成的我們或者儀器必須遵守不同于量子力學的特殊法則呢？

實際上，科學家們一直在尋找上述所謂的邊界，還真的有效果，科學家們通過實驗已經驗證了在更大的尺度上存在量子效應，科學家們通過對雙縫干涉實驗的不斷改進，已經做到了大分子尺度上的干涉現象，大分子由810個原子組成。可以確定的是，隨著人類科技水平不斷提升，會在更大的尺度上觀測到量子效應，這意味著其實宏觀物體也遵循量子力學。

這也是為什么馮諾依曼等科學家指出，量子力學一定會對所有現實世界都適用，不僅僅在微觀世界適用，在經典的宏觀世界同樣有效。這意味著，量子世界與宏觀經典世界根本就不存在所謂的邊界，兩個看起來井水不犯河水的世界，其實都可以用量子力學來描述。