深度长文：量子力学中，“意识”真的决定结果吗？（上，共3部）

提到量子力学，很多吃瓜群众会下意识地认为是“玄学”，毕竟那是一个门完全颠覆我们日常生活经验的学科。

爱因斯坦的相对论虽然也颠覆了我们的传统认知，但相对论仍旧属于经典物理学范畴，因为相对论遵循最基本的因果律和定域性（通俗理解就是光速限制）。相对论颠覆的只是我们对时空的传统认识，提出了全新的相对时空观。

但量子力学完全颠覆了我们的世界观和宇宙观，甚至连最基本的因果律都被颠覆了。举个最通俗的例子，我打你一耳光，然后你才会感觉到疼。如果说有这样一个世界，你先感觉到疼，然后我才打了你一耳光，你是不是觉得很疯狂？甚至觉得见鬼了？

而量子世界恰恰就是那样一个“不讲理”的世界。

还有，在我们的经典宏观世界里，一切都是真实客观存在的，比如说一辆小汽车停在路边，它就在那里，无论我们是否观测，它都会一直在那里。但如果我告诉你，在一个诡异的世界里，只有你观测了，汽车才会在那里。当你不观测时，汽车可能位于宇宙的任何地方，甚至同时存在两个不同的地方，你会有什么感想？

你肯定会认为我疯了！

但我告诉你，假设那辆汽车在量子世界，上面所讲的一切都会上演。汽车到底停在哪里，取决于你的观测，进一步来讲就是我们的“意识”。难道我们的意识可以影响客观世界？

不得不说，关于“意识”对量子世界的影响，在吃瓜种群中传得越来越玄乎了。其实对于物理学大佬来讲，在量子力学的一些诠释当中，虽然他们确实提到了“意识”的概念，但绝不像普通吃瓜群众想的那么简单。

物理学界大佬有极高的科学素养，他们才没有时间也没有心思去研究玄幻哲学等其他学科。事实上，关于“意识”在量子力学中的诠释，绝不能从字面意思去理解，而是有着更深层的逻辑链。

首先，量子力学中的所有诠释，都基于一点：观测。也就是说量子力学所有的问题根源，其实都源于“观测”。

量子世界拥有很多让我们感觉到匪夷所思的特点，比如说叠加态，不确定性，纠缠态等量子态，但是所有这些状态都只能存在理论上，当我们进行观测时，永远只能观测到某一个确定状态。

为什么会这样？从不确定状态到确定状态这个过程中，到底发生了什么？

理论是枯燥的，我们就用著名的思想实验“薛定谔的猫”来举例说明。

这个实验被我科普了无数次，具体过程就不讲了，总之就是，一只猫的生死紧密地与放射性元素是否衰变联系在一起。一旦衰变了，猫就会死，而如果没有衰变，猫就活着。

按照量子力学诠释，放射性元素衰变的概率为50%，具体来讲就是同时处于衰变与不衰变的“叠加态”。那么猫最终的状态也会是“生和死”的叠加态，也就是说，存在一只“既死又活”的猫。

显然，这并不符合我们的日常生活认知，现实中怎么可能存在“既死又活”的猫呢？

好奇心让我们看看“既死又活”的猫到底是什么样的。而当我们实施观测的一瞬间，猫就会从“既死又活”的“叠加态”坍缩为“要么死，要么活”的唯一确定状态。

也就是说，当我们没有观测时，量子事件是一片模糊的“概率云”事件，而当我们观测的一瞬间，概率云发生了“坍缩”，成为唯一的确定状态。

那么，是我们的观测行为改变了结果吗？或者说是我们的意识影响了最终的结果吗？

以玻尔为首的哥本哈根学派认为，谈论观测之前猫的状态没有任何意义，因为任何观测者和观测行为都必须是独立于理论外的特殊过程。

什么意思呢？

实际上就是“量子经典边界”问题，观测行为和观测者是经典的，但微观粒子属于量子，两者存在边界，观测行为必须跨越这个边界才行。

物理学家海森堡也提出了自己的“海森堡边界”，认为在边界的一边就是经典世界，那里的一切都是我们平时感知到的，都遵循经典物理法则，自然没有叠加态，也没有不确定性。而另一边遵循量子法则，到处充满了叠加态和不确定性。

但是这个边界到底在哪里？如何定义这样的边界？海森堡也不能解释清楚。

海森堡认为，这条边界是由我们研究的问题本身的性质决定的，这个物理过程不应该有不连续性，这条边界具体在什么位置具有完全的自由度。

可以看出，哥本哈根诠释对于“边界”的解释其实是很模糊的，有逃避关键问题的嫌疑。

不过，对于量子世界是如何过渡到经典世界这个问题，玻尔还提出了一个著名的原理：对应原理。该原理认为，量子力学必须在经典物理边界很自然地兼容。对应原理最大的问题是：到底什么是经典物理边界？

我们都清楚，像电子和光子等微观粒子，由于质量非常小，具有明显的量子效应，比如说叠加态，不确定性等。而在我们的经典世界里，由于经典世界的物体质量很大，比如一个篮球，只能表现出经典物理效应，量子效应表现不出来。

但如果我们把电子光子这样的微观尺度不断放大，结果就是量子效应逐渐转变为经典物理效应，这个过程的转变是非常自然的。

也就是说，不确定性在大质量物体上完全可以忽略不计，不确定性极小。而宏观物体由于质量很大，物质波的波长也非常短，短到几乎无法体现出波的特性，当然我们也察觉不到。于是，经典宏观世界当然就无法体现出量子效应了。

以上就是玻尔对量子效应过渡到经典物理效应的诠释。

但是，这样的解释看似合情合理，其实也有很大的漏洞，还拿薛定谔的猫这个思想实验来说，相当于把微观世界的诡异现象直接转移到了宏观世界，当然很难让人接受。

对应原理的问题具体来讲就是，既然量子效应会随着尺度不断增大最终转变为经典物理效应，那么所谓的微观与经典（也就是宏观）就不应该存在边界。

所谓“经典与微观”的对应关系，并不是经典状态与量子状态的对应，而是经典确定状态与微观不确定状态的统计平均之间的对应。

说白了，在经典物理世纪，诡异的量子效应并没有真的消失，只是看起来消失了而已。于是，在经典混沌系统中，这种矛盾就会不断被放大，不管我们如何增大尺度，量子效应都会出现线性，结果就不可能产生混沌现象。

但是，在我们的经典世界里，混沌现象到处存在。科学家们后来提出了退相干理论，否则玻尔的对应原理完全不能成立。何为退相干？简单讲就是，微观粒子与周围环境发生相互作用，从而导致量子效应消失。退相干，也就是“不再具有相干性”，不再具有量子效应。

而玻尔对于自己提出的对应原理表达了这样的思想，他认为量子效应并不是自然地转换为经典理论，只是在统计解释层面与经典理论吻合。说白了，量子力学的统计平均与经典物理的确定结果可以认为近似一致。

但是，量子力学与经典物理是截然不同的，是两个完全独立的理论，两者并不能从对方推导出来。

玻尔也表示，并不能从量子力学中推导出观测结果的合理诠释，这是因为我们生活在宏观世界，任何物体必然是经典的，我们使用的任何观测仪器当然也是经典的。于是，从经典到量子边界的观测过程就起到了迫使波函数坍缩的作用。

波函数属于微观领域，而我们的观测行为处在宏观世界，那么我们对波函数的观测，一定会让观测结果直接穿越边界本身，从量子转变为经典，也就是从叠加态转变为确定态。

但尴尬的是，这个边界到底在哪里？既然玻尔一直宣称存在这样一个边界，但始终不能说出这个边界在哪里，显然这是有问题的，给人敷衍的感觉。

还有，不管是我们人类自己，还是我们使用的任何观测仪器，都是由微观粒子组成的，为什么由微观粒子组成的我们或者仪器必须遵守不同于量子力学的特殊法则呢？

实际上，科学家们一直在寻找上述所谓的边界，还真的有效果，科学家们通过实验已经验证了在更大的尺度上存在量子效应，科学家们通过对双缝干涉实验的不断改进，已经做到了大分子尺度上的干涉现象，大分子由810个原子组成。可以确定的是，随着人类科技水平不断提升，会在更大的尺度上观测到量子效应，这意味着其实宏观物体也遵循量子力学。

这也是为什么冯诺依曼等科学家指出，量子力学一定会对所有现实世界都适用，不仅仅在微观世界适用，在经典的宏观世界同样有效。这意味着，量子世界与宏观经典世界根本就不存在所谓的边界，两个看起来井水不犯河水的世界，其实都可以用量子力学来描述。