所谓的观测或者测量,只不过是被观测的对象与观测者(或者观测所用到的实验仪器)之间的相互作用。
上述观点其实相当合理,因为观测本身说白了就是相互作用,只有相互作用才会让观测对象与观测者产生因果关系,然后让信息得以传递。所以,任何观测过程不可能不考虑观测者本身。
说到底,在薛定谔的猫这个思想实验里,观测者,猫,放射性元素,毒气瓶等所有的物体,其实是一个进入了纠缠叠加态,整个系统是按照量子力学去演化的。
不过演化结果让我们诧异,毕竟现实中不可能存在既死又活的猫。现实生活经验告诉我们,一定是发生了某种过程,让系统叠加态发生了“坍缩”,从而成为确定状态。
有科学家表示,在整个系统里,根本没有我们眼里的“经典”物体,所有的物体,包括我们自身,都是由微观粒子构成的,那么所有这些物体当然要遵循量子力学。
所以, 放射性元素处于衰变与不衰变的叠加态,猫自然也处于生和死的叠加态。当我们观测时,会发生什么呢?
我们的眼睛或者说观测仪器本身也自然会与实验本身合为一个系统,看到猫处于生和死的叠加态,但这仅仅是开始,眼睛看到的并非是我们真实感受到的。什么意思呢?
眼睛看到的信息会经过视神经处理,视神经仍旧会接受到生和死叠加态这种信息,最终会传输给大脑。而在这个过程中,生与死的叠加态一直存在,没有发生坍缩。
但是,生活经验告诉我们,不管上述过程有多长,有多复杂,最终我们只能观测到某一种状态,而不是叠加态。
也就是说,整个过程中,一定存在某个链条,打破了量子力学的叠加态,问题就在于,到底哪个链条出现了问题呢?
科学家们认为,物理法则应该具有普适性,不过这种普适性很可能只在物质世界有效。那么,既然宏观世界物体都是由微观粒子组成的,那么宏观物体就一定要遵循量子力学。也就是说,量子力学应该是普适的,不管是在微观世界还是在宏观世界,都是适用的。
但是,量子力学的这种普适性不应该延伸到物质之外的现象,比如说意识和精神。虽然意识的概念早就出现了,但是科学家们对于意识本质的认知其实还很肤浅。
所以,物理学家冯诺依曼等科学家就表示,大概率是意识在起作用。说白了,意识或许就是那个出现问题的“链条”,意识本身可能真的不遵循物理法则。也就是说,正是意识导致了波函数坍缩,意识是物质之外的神秘“观测者”。
但果真如此的话,就会出现更加尴尬的问题:将会导致意识决定物质的“诡异”结论。这个结论的本质其实还属于哥本哈根诠释,不同的是,“意识决定论”把原本模糊不清的量子效应影响问题直接用“意识”来诠释。
之后科学家又提出了这样一个尖锐的问题:量子力学表明观测可以导致波函数坍缩,那么那只猫的观测是不是也会导致波函数坍缩呢?
当然,我们很难去求证这件事,毕竟猫不是人,它不会向我们表达自己的感受。于是,科学家对薛定谔的猫这个实验进行了改进,把一个人和猫一起关进密闭的箱子里,让这个人进行观测。
当然,科学家做实验不可能以牺牲这个人的生命为代价,所以为了避免这个人被毒气毒死,科学家给他佩戴了防毒面具。而这个人只是在那里观测,无论看到猫是死是活,都不会进行任何干涉。
能够看出,这个升级的实验与原来的实验本质上没有任何区别,只是增加了一个观测者。按照哥本哈根诠释,只有被观测的现实才是客观存在的,那么很明显,那只猫仍旧会处于既死又活的叠加态。箱子里面的人自然也会看到可能让他精神分裂的“既死又活”的猫。
但是从这个人的角度分析,他自身的观测也会导致波函数坍缩,所以他只会看到死猫或者活猫的唯一状态,而不是看到既死又活的“叠加态”,当然他也不会成为精神分裂者。
那么,问题就出现了:位于箱子外面的我们,与箱子里面的这个人就发生了冲突,到底谁错了呢?
有物理学家认为,物质和意识肯定是两个截然不同的存在方式,观测行为是能被严格界定的东西,并不是玻尔提出的那种模棱两可的诠释。
也就是说,所谓观测,只不过是人们的意识形成印象的过程,我们看到活猫或者死猫的结果,也只不过是大脑产生的印象罢了,如果离开这种印象,所谓的观测将变得没有任何意义。
而波函数只不过是一种数学工具,用这种工具可以描述周围事物。人们与周围环境产生相互作用,会在意识里创造出某种感觉,这就是所谓的观测。当我们获取到外界信息时,就会形成外界认知的更新,然后与这种信息相悖的其他信息就会自动被屏蔽掉。
通俗来讲,所谓的波函数坍缩不过是人类大脑里的信息更新罢了。
还拿薛定谔的猫这个思想实验来讲,在我们打开箱子之前,猫的状态是“叠加态”,也就是说,那只猫“既死又活”的印象同时存在我们的意识当中。这种状态在现实中确实很难让人理解并接受,但对于意识中的印象,一点也不难。
就好比,如果你问你的朋友猫的状态,朋友说猫死了或者活着,朋友的回答信息瞬间就向你传递了确定信息,然后在你的意识里自动排除了其他可能性。说白了,在朋友告诉你的那一刻,猫的状态就发生了坍缩,准确来讲在你的意识里坍缩了。这样解释起来并不是让我们感到太奇怪,也更加简单。
而在你的朋友告诉你之前,所谓的波函数其实并没有什么现实以,只不过是意识印象中的数学描述而已。但是如果你继续问你朋友第二个问题:“在我问你猫的状态之前,猫到底是死是活呢?”
你的朋友该如何回答呢?很可能会说“我早就告诉过你猫是活(死)的了”。但这就出现了矛盾,在你首次问你朋友之前,猫处于既死又活的叠加态,而当你再次问你朋友猫的状态时,他告诉你猫早就处于确定的状态了。
现在,把你的朋友当做一台测量仪器,会发生什么呢?
结果就是,在我们首次用仪器观测结果之前,猫的状态就是既死又活的叠加态,当然仪器本身也是。但是如果事实观测的是你的朋友,他怎么可能看到处于叠加态的猫呢?这显得既奇怪又矛盾。因为本质来讲一只猫与你的朋友不应该有区别。
而作为你本人来讲,你当然会非常自然地认为你的朋友一定与你有相同的感觉和印象,也就是说,你的朋友不应该看到猫的叠加态,而是确定状态。不然的话,你很容易就会陷入“唯我论”,也就是说,逻辑上讲无论如何你都无法证实别人和你的印象是否一致,然后彻底否定别人的意识。
科学家们当然不愿走进这个死胡同,因此会很自然地认为,在你发现猫的状态坍缩之前,其实猫早已经“被坍缩”了,在你朋友观测的那一瞬间就坍缩了。
也就是说,对于没有意识的机器来讲,它可以处于叠加态,但对于我们某个人来讲,拥有意识的人类一定会让叠加态发生坍缩。
说白了,有意识的生命与没有意识的机器会表现出完全不同的作用。深层结论就是:意识就是波函数发生坍缩的“罪魁祸首”。
实际上这就是“冯诺依曼-魏格纳诠释”,前者首次提出意识很可能与坍缩有某种关系,而后者把这种可能存在的关系具体化了。
不过这个诠释其实仍旧是相当模糊的,比如说,最大的问题就是:到底什么是意识?判断某个观测者是否具有意识的标准是什么?
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