深層解讀量子力學，“意識”真的會影響結果嗎？（上）

提及量子物理，許多民衆會條件反射地聯想到“神秘莫測”，畢竟這一學科完全顛覆了我們對現實的日常理解。

相對論，愛因斯坦的另一個理論，儘管同樣震撼了我們的傳統認知，但它仍舊處在經典物理的領域中，因爲相對論仍然遵循了最基礎的因果關係和定域性（換言之，光速的限制）。相對論不過是將我們對時間和空間的理解更新到了一個全新的層次。

然而，量子力學卻徹底顛覆了我們的世界觀與宇宙觀，甚至對最基本的因果律也造成了衝擊。打個通俗的比方，我扇你一巴掌，你纔會感到疼痛。如果存在一個世界，你先感到了痛，而後我才扇了你一巴掌，你是不是會認爲不可思議？甚至覺得不可理喻？

量子世界，恰恰就是一個這樣的“不合邏輯”的世界。

另外，在我們的經典宏觀世界裡，一切都是實實在在的存在，例如一輛停在路邊的轎車，它就在那兒，不管我們是否觀察，它始終在那裡。但如果我告訴你，在某個奇異的領域，只有當你進行觀察時，轎車纔會在那裡。在你不觀察的時候，轎車可能位於宇宙的任何角落，甚至同時出現在兩個不同的地點，你會有何感想？

你肯定會認爲我精神錯亂！

然而，如果我告訴你，那輛轎車處於量子世界，上述的一切就可能發生。轎車究竟在哪裡，取決於你的觀察，或者說，是你的“意識”。我們的意識真的能影響客觀世界嗎？

不可否認，在吃瓜羣衆中，關於“意識”對量子世界的影響的討論愈加玄妙。但對於物理學的大師們而言，儘管在量子力學的某些解釋中他們確實提到了“意識”，但這與普通大衆所想的完全不同。

物理學界的專家們擁有極高的科學素養，他們沒有閒暇去研究神秘的哲學或其他學科。實際上，在量子力學中關於“意識”的解釋，決不能僅從字面意義上理解，而應深入其背後更深層次的邏輯。

首先，量子力學的所有解釋都基於一個核心：觀察。也就是說，量子力學中的一切疑問，源頭實際上都來自“觀察”。

量子世界擁有許多讓我們覺得不可思議的特性，例如疊加態、不確定性、糾纏態等，但這些狀態僅存在於理論中。當我們進行觀察時，我們只能觀察到某一確定的狀態。

爲什麼會這樣？從不確定狀態到確定狀態的過程中，到底發生了什麼？

理論是枯燥的，讓我們用著名的思維實驗“薛定諤的貓”來加以說明。

這個實驗我已解釋過無數次，具體細節就不贅述了，總之，一隻貓的生死與一個放射性元素是否衰變緊密相連。一旦衰變發生，貓就會死；若沒有衰變，貓則活着。

根據量子力學的解釋，放射性元素的衰變概率爲50%，也就是說，它同時處於衰變與不衰變的“疊加態”。因此，貓的最終狀態也會是“生與死”的疊加態，也就是說，存在一隻“既死又活”的貓。

顯然，這與我們的日常經驗不符，現實中怎可能有“既死又活”的貓？

好奇心驅使我們一探究竟，看看這“既死又活”的貓究竟是什麼樣子。當我們實施觀察的那一剎那，貓就會從“既死又活”的疊加態坍縮爲“要麼死，要麼活”的唯一確定狀態。

也就是說，在我們觀察之前，量子事件是一個模糊的“概率雲”，而當我們觀察的那一瞬間，概率雲發生了“坍縮”，形成了唯一的確定狀態。

那我們的觀察行爲是否真的改變了結果？或者說，我們的意識影響了最終的結果？

以玻爾爲首的哥本哈根學派認爲，在觀測之前討論貓的狀態是沒有意義的，因爲任何觀測者和觀測行爲都必須是獨立於理論之外的特殊過程。

這到底是什麼意思？

實際上，這就是“量子與經典之間的邊界”問題，觀測行爲和觀測者屬於經典範疇，而微觀粒子則屬於量子領域，兩者之間存在一條邊界，觀測行爲必須跨越這條邊界才能實現。

物理學家海森堡也提出了自己的“海森堡邊界”，認爲在這一邊界的一側是經典世界，那裡的一切都是我們日常生活中所感知的，遵循經典物理的法則，自然不存在疊加態和不確定性。而在另一側則是遵循量子法則的世界，充滿了疊加態和不確定性。

但是，這條邊界到底在哪裡？又如何定義這條邊界？海森堡也無法給出明確的解釋。

海森堡認爲，這條邊界是由我們所研究的問題的性質決定的，物理過程本身不應有不連續性，邊界的具體位置具有完全的自由度。

可以看出，哥本哈根詮釋對於“邊界”的問題實際上相當模糊，似乎有意迴避關鍵問題。

然而，對於量子世界是如何過渡到經典世界的問題，玻爾還提出了一個著名的原理：對應原理。該原理認爲，量子力學必須在經典物理的邊界上自然地與經典物理相容。對應原理的最大問題在於：什麼是經典物理的邊界？

我們都清楚，像電子和光子這樣的微觀粒子，由於質量極小，具有顯著的量子效應，如疊加態、不確定性等。而在我們的經典世界裡，由於物體質量較大，如籃球，只能顯示出經典物理的效應，量子效應則無法顯現。

如果我們將電子光子這樣的微觀尺度不斷放大，量子效應會逐漸轉變爲經典物理效應，這個過程非常自然。

也就是說，不確定性在質量較大的物體上幾乎可以忽略不計，不確定性極小。由於宏觀物體質量較大，其物質波的波長也非常短，短到幾乎無法表現出波的特性，我們自然無法感知。因此，經典宏觀世界自然無法顯示出量子效應。

以上就是玻爾對量子效應如何過渡到經典物理效應的解釋。

然而，儘管這個解釋看似合理，實際上卻存在很大的漏洞。以薛定諤的貓這個思想實驗爲例，它似乎是將微觀世界的詭異現象直接轉移到了宏觀世界，這自然難以讓人接受。

對應原理的問題在於，如果量子效應會隨着尺度的增大最終轉變爲經典物理效應，那麼微觀與經典（即宏觀）之間就不應該存在邊界。

所謂“經典與微觀”的對應關係，並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。

換句話說，在經典物理世界中，詭異的量子效應並沒有真正消失，只是看似如此。因此，在經典混沌系統中，這種矛盾會被不斷放大，不管我們如何增大尺度，量子效應都會呈現出線性，結果就不會產生混沌現象。

然而，在我們的經典世界中，混沌現象無處不在。後來，科學家們提出了退相干理論，否則玻爾的對應原理將無法成立。退相干意味着，微觀粒子與周圍環境相互作用，導致量子效應消失。退相干，即“失去相干性”，不再具有量子效應。

玻爾關於自己提出的對應原理表達了這樣的觀點，他認爲量子效應並不是自然地轉變爲經典理論，只是在統計解釋層面與經典理論相吻合。換句話說，量子力學的統計平均與經典物理的確定結果可以認爲是近似一致的。

然而，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，兩者不能互相推導。

玻爾還表示，不能從量子力學中推導出觀測結果的合理詮釋，因爲我們生活在宏觀世界，任何物體必然是經典的，我們使用的觀測儀器也是經典的。因此，從經典到量子的觀測過程迫使波函數坍縮。

波函數屬於微觀領域，而我們的觀測行爲發生在宏觀世界，因此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，從量子轉變爲經典，即從疊加態轉變爲確定態。

但尷尬的是，這個邊界到底在哪裡？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裡，這顯然是有問題的，給人一種敷衍了事的感覺。

此外，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，爲什麼由微觀粒子組成的我們或儀器必須遵循不同於量子力學的特殊法則？

實際上，科學家們一直在尋找上述所謂的邊界，並且已經有了成果。通過實驗，科學家們已經驗證了在更大的尺度上存在量子效應，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，隨着人類科技水平的提高，將在更大的尺度上觀測到量子效應，這意味着實際上宏觀物體也遵循量子力學。

這也解釋了爲什麼馮·諾依曼等科學家認爲，量子力學肯定適用於所有現實世界，不僅在微觀世界適用，在經典的宏觀世界也同樣有效。這意味着，量子世界與宏觀經典世界實際上不存在所謂的邊界，兩個看似互不相關的世界，其實都可以用量子力學來描述。