意识和量子纠缠 (意识和量子有联系吗)

●摘要:意识是什么?意识是真实存在的事物吗?意识能够影响现实世界吗?如果可以,那我们是否可以实现"念力移物"呢?如果可以,那么马克思主义理论是否会被*翻推**?想要回答这个问题,不妨从自然界最神秘的现象——量子现象入手。两三百年前,科学家们试图通过双缝干涉实验来得出量子现象背后的本质,并建立了量子力学。直到21世纪,物理学的发展已经到了"万物理论"的阶段,即试图寻找一些基本规律来描述宇宙中从微观到宏观的物理现象。与此同时,一位科学家似乎证明了意识可以对量子现象产生一定的干扰,这或许会在寻找"万物理论"的路途上踏出重要的一步。。。

根据统一理论,或者说,这同样是大众所懂得的道理,那就是,任何一个存在于概念上的东西,无论是客观存在的东西,还是只停留于定义上的东西,无论是未知的东西还是已知的东西,都具有或多或少的研究价值。而那些距离我们目前已知的世界越远的事物,如果在这些事物中取得一定的研究成果,那往往是足以撼动整个科学界的。然而,问题就在于,那些越是偏离目前人类已知科学理论的问题,比如灵魂是否存在,死后的世界(天堂、地狱等)是否存在,研究起来就越发困难和不现实——纵使知道它们和目前的科学理论必定存在着一定的关系,但也使我们无从下手,因为一个科学理论的建立,必然要从现象层面上的观察开始,然后再经过层层严谨的实验论证才能站稳脚跟。

因此,研究那些既是最接近目前已有的科学理论的但又未知的东西,是目前人类探索未知世界可以说是最重要的手段,因为这些事物,处于一种比较尴尬的位置,它们并不像鬼神那样偏离科学,又不包括目前已知的一切科学理论,是一种新的方向。而这些事物的研究是推动人类文明发展的一种重要的途径,许多因研究这些事物,并取得了突破性进展的科学家也获得了科学界的最高奖项——诺贝尔奖。

而我们今天要研究的主题,便是意识,和意识和量子理论之间存在什么联系。

对我而言,所谓的科学研究,无非是从若干个看似毫无关联的事物中,找出必然的联系。

我们先来看看意识是什么东西。

●意识是客观存在的东西,还是仅仅是主观存在的东西?

这个问题也可以表述为:意识是可以像物体的质量,一个物体包含的院子的数目那样可以被量化和测量的,而且是像空气分子,食物那样看得见(用显微镜看得见)摸得着(只是太轻感觉不到)的东西,还是仅仅是停留在人们口头上定义的东西?

这个问题偏向于心理哲学,但和哲学的两大基本问题(1.意识和物质是否具有统一性?2.意识和物质何者才是世界的本源)却同样是无数科学家讨论了上千年也没有讨论出结果的问题。

意识是什么?心理学对意识的定义为:意识是大脑对内外表象的觉察,或者说外界事物(客观事物)在人的大脑中的反映。通俗一点来说,意识就是我们知道有什么东西在哪里,什么东西在我们脑子里是怎样的,我知道自己是什么,而且我知道我所处的环境和我所做的事情是什么。比如,一听到北京,我们就能意识到,它是中国的首都;一听到某个词,我们就知道它是什么意思后天学习的结果;看到一颗苹果,我们就知道那是一个苹果,可以吃。意识,也可被称为"觉知"或"觉察",是个体对自我和周围环境的觉察。

从定义上来看,意识确实是一个比较难研究的东西。原因显而易见,它并不像一个苹果,或者一个原子或分子那样,看得见,摸得着,能清楚各项参数,比如质量、颜色、体积等,是客观存在的,可以被感知的东西,而更像是一种人们用来描述一个心理学概念,方便研究心理学的其他概念而提出的一种定义,是一种仅存在主观上的东西。

回答意识究竟是什么这个问题,或许目前还没有人能够做到,但是,许多科学家试图通过研究一些类似的问题,来寻找一个能够抵达意识内部的切入点从而更好地研究意识,其中一个最重要的问题就是,意识是怎样产生的?

接下来我们结合科学家们已知的研究来讨论几个有关意识的有意思的问题。

●"万物皆有灵"意识是所有生物都有的吗?

有一个统治了这个问题很久的观点是,意识是人类独有的,其他动物并不具备意识。通俗一点来讲,就是只有我们人类,才能够认识到自己是什么,能够知道自己现在在做什么,能够认识到周围的环境是怎样的,而其他动物则并不能够认识到自己和周围的事物是怎样的,或者说,它们的一切行为,都基于本能。

直到Gordon G. Gallup, Jr.做了一个著名的"黑猩猩照镜子"的实验,这个观点才被*翻推**。在1969年的夏天,盖洛普第一次给黑猩猩照镜子,黑猩猩在镜子面前的行为令许多人感到震惊:在十几天的时间里,他将两个黑猩猩单独关在两个笼子,并在每个笼子里摆一面镜子,实验时间八个小时。通过墙上的洞,盖洛普观察到黑猩猩行为的转变。起先,两只黑猩猩会将镜像当作一只同类,并出现社交、性以及攻击行为。但一段时间后,它们开始利用镜子来探索自己的身体。盖洛普说:“它们会用镜子来查看自己的口腔,对着镜子做鬼脸,检查性器官,抹掉眼角的粘液。”

盖洛普确信这些黑猩猩学会了从镜中识别自己,但他不认为单凭他的描述就能说服其他研究者。所以他又进一步设计了两个阶段性实验。他将黑猩猩麻醉,在它们一侧眉骨和对侧耳朵上点上无味无感的红色颜料。盖洛普知道,如果黑猩猩真的能认出它们自己会发生什么——“如果我在镜子里看到我脸上有标记,我会去查看那些标记。”而黑猩猩正是这么做的。

这就证明了,除了人类之外,黑猩猩很可能也具有自我意识。

同时,盖洛普还发现,除了黑猩猩之外,猴子也出现了类似的结果,但猴子的反应和黑猩猩的有所不同。于是,他推断人类的*亲近**和我们共享一种其他动物所没有的自我认识,甚至可以说是自我意识。

但除了人类的*亲近**以外,还有其他的动物也出现了类似自我意识的现象,

20世纪90年代初,盖洛普的学生罗瑞·马里诺和加利福尼亚非洲美国海洋世界的黛安娜·瑞斯一同深入探索这个问题。她向水族馆里的两只宽吻海豚展示一面镜子。和黑猩猩类似,海豚学会了多种使用镜子的方式,甚至“在镜子前*交性**,我们称之为海豚色情录像带”,马里诺说。之后,这三位研究者发表了结果,称海豚的这些行为可能说明他们具备镜像自我识别的能力。

后来,瑞斯和马里诺还在纽约水族馆设计了一个修改版测试。她们在海豚身体的不同部位用黑色墨水进行标记。海豚跃起并扭转身体以试图看清标记。这说服了研究人员和许多人,海豚可以认出镜中的自己。

这些实验足够说明,除了人类以外,其他动物也具有意识。而这不仅让我们联想到另一个更加有争议的问题。

意识是否是进化的产物?大脑结构和思维足够发达的动物才能产生意识?

看了这几个实验并且有比较强的思考能力的小伙伴可能会质疑:大猩猩和海豚,都是智商比较高的动物,那么其他智商比较低的动物,比如螳螂,虫子就不存在自我意识了。

这个观点具有一定的道理。许多科学家提出,意识是经过了长期发展和进化的产物,是大脑结构进化到一定阶段产生的高级形式,想要具备意识有一定的智力门槛,大脑的发达程度,思维的复杂程度低于这个门槛,就不能产生自我意识。

盖洛普并非是第一个想到“能从镜像中识别出自己具有重大意义”的人。查理斯·达尔文在做类似的实验的时候,他的研究对象红毛猩猩却并不能"意识"到镜子里是怎么回事。达尔文还注意到,他的孩子们在刚出生的几年中,也无法识别出他们自己的镜像。

到1972年,发展心理学家开始使用与盖洛普标记测试相似的方式,确定儿童开始能从镜子中辨识自己的年龄:18到24个月。

这些来自科学家们对意识的实验都在告诉我们,意识并非人类特有,而是大脑进化到一定阶段的产物。

●影响意识的因素

意识是客观事物在人脑中的反映,那么,有没有什么东西会影响我们的意识?或者说,有没有什么东西,会对我们对客观事物的认识产生影响?答案是显然的。

1.极少数缺陷症患者

这类个例通常比较明显,比如先天性耳聋、永久性嗅觉丧失或先天性失明,会导致客观事物的其中一些最重要的特性——诸如颜色,形状,气味不能在这些缺陷症患者中得到呈现,那么,这一类人即使拥有健全的大脑,他们的意识和没有患有这些疾病的正常人的意识,肯定是不同的。

2.心理学因素

事实表明,对于同一个客观事物,不同的人在不同的情况下对它的看法是有所不同的。在这里我们无需讨论对一些人而言已经已知的事物,比如一群人在观察一个苹果时有着不同的看法——这个现象不足以说明意识层面上的不同。在这里我们从心理学角度来讨论那些未知的事物对于不同的人的看法。

曾经有心理学家做过一些有趣的心理学实验,其中一个较为经典的,就是心理学家将一群实验者分为数量相同的两批,然后拿一张某个人的照片给两组实验者观看,并询问两组实验者对照片上的人的性格的猜想。第一个实验中,当研究者将面相和善的人提供给实验者看时,大多数人认为这个人是个性格温和的善良的人,而当研究者将一位长得凶神恶煞的人拿给实验者观看时,大多数都认为照片里的人性格一定很粗鲁和凶狠。

如果说这个实验还不足以展示心理学因素对意识的影响的话,那么第二个实验将更加深刻地展现出这种影响。在第二个实验中,研究者给两组实验者观看一篇相同的论文,并提前告知他们,第一组告知这篇论文是一位来自世界顶尖大学的教授所撰写,而第二组则告知这是一位来自一所普通的在读大学生撰写的。结果,第一组实验者对论文给予了极高的评价,纷纷从各方面来称赞这篇论文;而第二组则大多数表示这篇论文写的普普通通,没有任何亮点,只有少数人觉得这篇论文写的有精彩和独特之处。

显然,从心理学的角度来看,影响人们的意识的因素(特别是对那些还不熟悉具体真实情况的未知事物的意识)往往在于自身的态度,观点,甚至是情感。那么,这是否引出了另一个影响意识的因素,而这个因素,将对意识的影响起到决定性的作用。

●观测

即使在心理学层面的基础上,不同的人对某个客观存在的东西会产生不同的看法,但是,所有的认识都取决于一个基础,没有了这个基础,就不可能产生任何看法,甚至不可能产生意识,这个基础,就是观测。

通俗地来讲,当你意识到某种事物时,你必须先能够观测到这个事物,因为意识的对象是客观存在的事物,没有了观测,就不能将事物称为"客观事物"。你能看到的一切东西,都是客观事物,比如一个苹果,月球,一本书等等;还未被发现的事物则暂时不能将其称为客观事物,比如上帝,造物主或鬼魂。对非客观事物所产生的"意识",是毫无意义的。

那么,从观测作为基础的角度出发,在我们观察某个客观存在的事物之前,"观测"对事物的影响将是决定性的。比如,我们可以说,在你对一个随机放在你面前的任何事物做出观测之前,你不可能完全确定,这个事物究竟是什么。

●观测对于"确定但又无法确定"的事物

让我们继续从观测出发,来讨论一些常见的,但又令所有人都匪夷所思的东西。

第一个要介绍的实验是我们日常生活中经常能看到的,而且也是很常见的实验——抛硬币。

从一般的角度来说,抛一枚硬币,它只能出现两种情况,那就是正面和反面,而且不出我们所料,出现正面和反面的概率,从理论上来说是各占一半,从实际情况来看,其也大概如此。

纵使在宏观层面来讲,类似抛硬币的例子也有很多,如果我们要仔细去想想,影响抛硬币的结果的因素究竟有什么,那么我们也可以根据高中所学的物理规律来得出许多常见的结论:比如抛硬币的力度,硬币离手的那一瞬间直至某一面落在手掌上的那一瞬间(在空中)受到的各种阻力等等。但是,我还是应该问感兴趣的朋友们一个问题,那就是在你打开遮盖住硬币的手之前,你真的能够以某种方式来准确预测到硬币是正面还是反面吗?或者说,假如能够有一台仪器,能够哦哟计算你抛出的力度,当地的重力加速度以及各种常见因素,就能准确预测到抛硬币的结果吗?

答案是否定的。因为,虽然是简单的抛硬币,但在这个过程中存在的不可控(未知)因素,或许是你永远也无法预测到的。比如,硬币在空中时,受到的力是否不变(通常是变化的),或者是否会出现其他突发情况影响结果,比如在硬币刚落到你手上的时候,突然发生地震使你的手颤抖了一下,改变了结果;亦或是硬币在空中的时候突然出现一只鸟叼走了它——即使这种情况的概率很小,但你却做不到忽视它。。。

那么,或许在一个硬币除了受你将它弹出去那一刻的作用力以外不受任何其他力影响的情况下,你永远也无法准确预测它的结果——在你观测它之前。

这是宏观层面上的一个简单而经典的例子。而在微观层面上,却有一个更加经典,但却是令无数科学家都匪夷所思的例子。这个例子便是双缝干涉实验。

●双缝干涉实验历史

人们对光的认识最初还停留在粒子的阶段。早在十八世纪初期,当时最著名的科学家牛顿在他的经典著作《光学》中主张光的微粒说。根据他的观点,光是由极小的粒子或微粒组成,而普通物质由较大的粒子或微粒组成。即使伟大的科学家牛顿做出的这般理论,连现在的普通人可能都会觉得未免有些荒谬,因为我们都知道,所有的物质,都是由一些特定的基本粒子(比如原子,分子等)组成,不存在较小的物质就由小粒子组成,较大的物质就由大粒子组成,但是,正如那句著名的谚语"巧妇难为无米之炊",受制于那时观测仪器和手段的落后,因此牛顿的观点在那时依然被人们奉为科学的圣经。以至于上百年来,都无人敢挑战他的权威。

直到1802年托马斯·杨用双缝干涉实验,才最终证明了光的波动性——即使杨的实验在他那个年代被认为是最具争议和反直觉的。或许在现在,双缝实验对人们的震撼程度也依然不减当年,因为自打物理学诞生以来,几乎没有一个现象,如同双缝干涉实验一般对科学界充满了挑战。

1801年,托马斯·杨做了一个实验,实验的原理如图所示

意识与量子力学关系,意识和量子有联系吗

在这个实验中,如果光是像牛顿所说的只具有粒子性,那么毋庸置疑,由光源发出的光经过S1,S2两条狭窄的缝隙之后最终在观察屏幕会呈现出两道光斑,其结果就像一个众人皆知的实验,如下图所示(这个实验也是由托马斯·杨所做,被称作是*弹子**的双缝干涉实验)

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当2号孔闭合时,*弹子**只能通过一号孔。即使在两个孔都不闭合的情况下,*弹子**通过两个孔的概率都是互不相干的(就像我们平常的直觉)。我们不妨将一颗*弹子**击中屏幕上x点的概率用p1表示,如曲线p1所示,最大值x出现在枪和1号孔连成的直线上。如果将大量*弹子**射向屏幕时,分布(与命中屏幕的*弹子**总数的比值)如曲线p1所示。当1号孔闭合时,*弹子**只能穿过二号孔,得到对称的分布曲线p2。当两个孔都打开时,*弹子**可以穿过1号孔或2号孔,则*弹子**在屏幕上的分布是

p12=p1+p2

这个概率是二者的代数和,即两个孔都打开时的效果仅仅是每个孔分别打开时的代数和。在后来,这种结果也通常被称为"无干涉"结果。

然而,回到最初的那个实验,如果光仅仅是粒子的话,那么结果也必然是无干涉的,即在屏幕上只能显示两个光点,但实验结果却令杨无比震惊:屏幕上竟然出现了许多个光点!

于是,为了验证实验结果的准确性,他又做了个介于光和*弹子**两者之间的实验,这个实验被称作是电子的杨氏双缝干涉实验。如下图所示

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狭缝2闭合时,电子只能通过狭缝1,单个电子在x位置撞击屏幕的概率为p1,如图(b)所示。当狭缝1闭合时,电子只能通过狭缝2,得到对称的曲线p2,目前来说,这些曲线和*弹子**射到屏幕上的曲线相同。

当两条狭缝都打开时会发生什么?电子是像

*弹子**那样呈现粒子性还是会像光那样产生"反直觉"的现象呢?结果如下图所示

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当发射100个电子后,屏幕上的电子看上去比较随机,此时还未能观察到有波动性的现象。当发射1000个电子后,屏幕上的有些区域电子似乎要比其他区域的要密集,但是仍然还很难得出电子具有波动性特征的结论。

但当发射了一万个电子后,屏幕上出现了明显的干涉图样,有多个(大于两个)的条纹出现在屏幕中,而且条纹之间还颇有规律地隔着黑色的条纹区域。

杨氏双缝干涉实验充分证明了粒子具有波动性而非只有粒子特征,这是物理学历史上最重要的发现之一,宣告了经典物理统治了物理学几千年历史的终结,同时也标志着一个新的,决定着物理学命运的领域——量子力学的诞生。

量子力学基础

我们前面说到,在*弹子**的双缝干涉实验中,设孔2关闭,孔1打开时,*弹子**射在屏幕中x位置的概率为p1;孔1关闭,孔2打开时,*弹子**射在位置x的概率为p2;那么当两个孔同时打开,*弹子**落在位置x的概率为两者概率的代数和,即p1+p2。

那么,在电子双缝干涉实验中,我们又该怎样用具体的量来表示粒子的这种反直觉的行为呢?

因为我们知道,在实验中,我们貌似已经难以准确描述粒子落在某个点的概率,因此,我们不妨设一个新的函数ψ(r),来描述粒子的行为,这个函数我们通常将其称为"波函数"。

设当狭缝2闭合时,电子经过屏幕中某个位置t的波函数为ψ1(r),当狭缝1闭合时,电子经过屏幕中相同的位置的波函数为ψ2(r),并且当狭缝2闭合时电子经过屏幕中位置t的概率设为|ψ1(r)|²,狭缝1闭合时电子经过位置t的概率设为|ψ2(r)|²,那么,当两个缝都打开时,电子射到位置t的概率为电子分别在两个孔关闭时射到位置的概率的相干叠加,其波函数表示为

ψ(r)=ψ1(r)+ψ2(r)

发现电子的概率表示为

p12=|ψ1+ψ2|²=|ψ1|²+|ψ2|²+(ψ1*ψ2+ψ1ψ2*)

=|ψ1|²+|ψ2|²+2|ψ1||ψ2|cosθ

其中,ψ1=|ψ1|exp(iθ1)(复数理论),ψ2=|ψ2|exp(iθ2),角度取决于屏幕上的位置。最后一项是干涉项,取决于θ。

同时,根据数学统计理论,我们可以知道,粒子通过空间每一个位置的概率总和为1,即

∫|ψ(r)|²d³r=1

d³r=dxdydz,这个式子的意义是粒子在三维空间各点的概率总和为1。

●电子是否具有"意识"?

如果说前面几个实验还不足以提现量子力学那无穷的魅力与神秘感,而仅仅体现了微观粒子具有波动性这一特征的话,那么接下来科学家做过的一些实验,将更加颠覆了人们的认知。

在杨氏双缝干涉实验之后,许多科学家将"当一粒一粒的电子打在屏幕上,随着数量不断增加,会产生波的行为"的现象不仅仅归结为波粒二象性的结论,而试图进一步寻找这其中的本质——即电子在这个过程中到底去了哪?电子的真实路径究竟是怎样的?

于是,在1961年,克劳斯·约翰松做了一个实验

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如图所示。在这个实验中,两条狭缝间放一个光源。当电子穿过狭缝时,光会被电子散射并提供路径信息。那么,在电子会暴露其路径信息的情况下,我们还能观察到许多条干涉条纹的结果吗?

答案是不能!实验的结果是干涉条纹消失了,屏幕的图样成了和*弹子**双缝干涉实验一样的无干涉现象!这真是一个令人无法理解的现象!

也就是说,当我们不刻意去观察并追踪电子的行为时,电子就会出现干涉现象,当我们试图观测并用手段追踪电子的路径时,电子就不出现干涉现象。电子似乎"能意识到"我们在观察它一样,并和科学家们玩起了*猫猫躲**。

然而,这个"*猫猫躲**"游戏一直持续了几百年,直到现在,人们在这个基础上建立了伟大的量子力学理论,却再也没有其他惊人的新发现了。或许,这个*猫猫躲**游戏是上帝给我们设置的,他可能不想让这个宇宙的终极真理被我们早早发现。试想一下,如果在观测电子路径的情况下,屏幕也能呈现出干涉现象,那么电子的路径信息将颠覆所有人!

电子也具有"意识"吗?它怎么知道我们在观察它?当我们观察它的时候,它为什么要"躲起来"呢?为了更一步地验证这些问题,之后科学家们又做了一个更严谨的实验,而这个实验的结果,却更加颠覆了人们的认知。

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这个实验大概是这样的:将一个入射光子分为1和2两份,其中1会打在屏幕A上,产生干涉或无干涉现象,因为光子1和2属于同一个光子,那么他们处于纠缠态,即知道了光子2的行为,便能推测光子1的行为。那么当我们不去观察光子1,而对光子2进行实验时,结果依然是,当对光子2进行观测时,屏幕A上就不会产生干涉现象,当我们不去观测光子2时,屏幕1就会产生干涉条纹。这就像一对拥有心灵感应的双胞胎一样,当其中一个发生什么大事时,便会被另一个感应到。

更加匪夷所思的还在后头。科学家们于是将光子2再一分为二,分为2'和2'',并将它们通过一个拥有复杂的随机路口的迷宫中,迷宫的路径可以很长,以至于光子2'或2''和光子1不能同时到达终点,也就是说,当我们对光子2'或2''进行观测时,观测行为对光子1来说属于过去现象,光子1会比光子2'和2''先一步到达屏幕。在这种条件下,科学家们惊讶地发现,实验结果就和前几个实验一样,当我们试图记录光子2'的路径信息时,屏幕A中还是没有干涉条纹,当我们不去观测光子2''时,屏幕A中就能出现干涉条纹。也就是说,光子2貌似"坐时光机"提前到达终点,然后将科学家们有没有观测它们这件事情"告诉"了光子1,进而决定了光子1是否出现干涉条纹。

究竟是什么在影响实验结果,还是说,电子的这种令人匪夷所思的行为,本身是和万有引力现象一样,属于自然界的必然现象,只是它可能比较反直觉而已。科学家们对此有两种猜想。

第一种猜想便是观测决定结果,正如刚才实验所述,当我们试图观察电子时,它便会隐藏自己的路径,不出现干涉;当我们不去观察它时便会出现观测。

如果这种猜想成立的话,那么就可能出现这种情况(在二十世纪早期科学家德布罗意证明了不仅微观粒子具有波动性,而且宏观物体也具有波动性),当我们不去观察一个物体时,这个物体的存在与否,就会变为未知。比如,当一个苹果放在你的眼前时,你便知道你的面前有一个苹果,然而,当你闭上眼睛的时候,你面前的这个苹果,可能就不是一个苹果了!再回到我们刚才讨论过的抛硬币的实验,正如不确定因素充满了这个过程,当你抛出一枚硬币的时候,由于各种不确定因素(即使有些概率很小,但你却做不到完全忽视它)的存在,你无法绝对准确地预测到硬币的正反面——在你打开手看结果之前;只是根据量子力学原理,这些不确定因素将被统统归结为一种新的解释。

●量子叠加态

从双缝干涉实验出发,著名科学家,量子力学理论的鼻祖薛定谔提出了一个思想实验。在这个实验中,将一只猫关在装有少量镭和氰化物的密闭容器里,如果镭发生衰变,会触发机关打碎装有氰化物的瓶子,猫就会被毒死;如果镭不发生衰变,就不会触发机关打碎瓶子,猫就会存活。由于镭衰变与否的几率无法准确预测且只存在两种情况,忍无可忍的科学家们最终提出了一种新的理论试图解释它。

在薛定谔的猫实验中,当我们打开盒子后,便能清楚猫要么还活着,要么死了,但当盒子处于关闭的状态时时,我们不如干脆称猫"既死又活",处于一种"死"和"活"的叠加态中。

意识与量子力学关系,意识和量子有联系吗

因此便有了一种新的理论解释:

ψ>=c1|不衰变>|活猫+c2|衰变>|死猫

其中,系数c1和c2是幅度。那么|c1|²和|c2|²分别表示原子不衰变猫活着的概率和原子衰变猫死的概率。这个式子用来描述猫所处的叠加态。

即使这实在是太反直觉了——你见过一个既是死的又是活的猫咪吗?没见过,但理论上是存在的。但是,科学家们用的这个理论,却完美地解释了这些问题,之后还利用他们提出的这些理论,产生了无数伟大的发明,如量子计算机等。

好,从理论上来说,假设,你的面前,还是放有一块苹果,并且你能看到它,并能够意识到这个苹果的存在,那么,当你闭上眼睛时,这个苹果就处于一种"既有既无"的叠加态了。换个例子来说,当你闭上眼睛的时候,不只是苹果,就连这个世界,都不一定还保持着它原本的样貌!

如果事情真是这样的话,那么会对一个伟大的理论产生巨大的挑战——那就是马克思主义理论。

马克思主义理论认为,物质是世界的本源,物质决定意识,有了客观事物的存在,我们才能意识到它,物质是意识的基础。

于是,科学家们对影响实验观测结果提出了第二个猜想,那就是意识是否会影响观测结果?

●你眼中的世界一定是真实的吗?

美国的一位著名心理学家迪恩·雷丁做了一个实验:他招募了137人来参加这个实验,并将这些参与实验的人分为两组,其中一组的人经常进行冥想,是经验丰富的冥想者,能够快速进入冥想专注的状态,而另一组的人则没有进行过冥想,对自己意识的注意的集中是普通人的水平。

雷丁开展了两百五十多次实验。每次实验,都有一些人在一个较为安静,比较不容易受干扰的空间里进行冥想,在他们冥想的同时,在场地的某个位置开启双缝干涉实验设备。在某个时间,实验人员指挥冥想者,将注意力集中到双缝干涉实验上,然后过了三十秒左右,实验人员又要求冥想者将注意力从实验上移开。每次实验,都重复这个步骤四十次。为了实验具有严谨性和真实性,雷丁还做了250次对照实验,就是没有冥想者在场。

结果是怎样呢?当冥想者将注意力集中到双缝时,干涉图样的光谱能量就会衰减;换句话来说,当冥想者把注意力集中到双缝屏幕中时,干涉条纹会变得稍微不那么明显。而当把注意力移开时,干涉图样就会相对清晰,光谱能量也会更强一点。而且,那些经验丰富的冥想者,对干涉图样的影响会比普通的,平时不怎么冥想的人要明显一些。

这个实验结果对于科学界来说,无疑是爆炸性的。然而,不幸的是,由于雷丁的实验对于物理学界还"太过于超前"而且他本人的研究领域是超心理学领域,同时,处于其他偶然性的原因,科学家们对实验的结果并不那么看好,人们也采取了谨慎的态度。但是这个发现,无疑是非常具有研究价值的,因此,科学家希望能够进行更多类似的实验来验证意识能影响客观世界的结论。。。。

现在,你已经来到物理学(科学)认知的最前沿的某个点,想从这个点再踏出哪怕是半步都似乎显得无比艰难。不过,我们或许可以站在前人的肩膀上,借助前人实验的结论和理论,来试图寻找新的发现。

●猜想1

如果说,意识真的可以影响客观世界,那么一个最有可能而且是最可靠的猜想就是假定意识是一种客观存在的,一种复合物,并且它以一种特定的,并且是常见的桥梁和现实世界产生沟通,而这个桥梁,便是力与能量。

这一次,我们从雷丁的实验出发,探究两者之间通过"力和能量"这个桥梁所产生的联系。从直观上来看,当把注意力集中时,干涉图样会变得不那么明显,也就是说,意识的集中产生了某种作用力进而干涉了实验结果。

这种作用力,就很类似万有引力那样,看不见摸不着,而且作用距离无限,和其他三种相互作用有着明显的区别。

我们可以从最基础的物理理论出发,如果说意识通过某种超距作用力来影响干涉图样,并使得其光谱能量下降,那么,从这点出发,这种超距作用力对电子做了功,产生了能量的转化。

从力的角度出发,如果意识产生的作用力和万有引力类似,并且和其他三种相互作用——电磁相互作用,若相互作用力,强相互作用力可以用量度来描述,我们可以从证实万有引力存在的实验来参考。

1789年,卡文迪许利用扭秤,成功地测出了引力常量的数值。他做出的扭秤实验,原理是多次放大并利用等效思想,将小型物体间非常微弱的引力等效为计算它们因引力相互吸引而偏转经精确的激光笔而留下的距离从而便能够间接得出万有引力存在的结论。这也正是这个实验的巧妙之处。

那么,如果要验证意识和客观世界间存在着作用力,而且在雷丁实验中我们可以看到,这种相互作用力是极其微小的情况下,是否也可以做一个臆想实验来定量地验证这种作用力的存在呢?

我们应该清楚,这个实验是无比艰难的。因为,相较于测定万有引力的实验中,两个物体间存在的引力作用取决于它们的质量以及距离,我们难以找出影响意识和物体之间存在的作用力的因素进而测出意识力常数,同时,每个人的注意深度,和一个人在每一时刻的注意深度都会有所不同。不过庆幸的是,我们可以通过一些简单的对照实验,来证明意识作用力的存在。

这个实验只需要一名参与实验的人,而需要几台完全相同的双缝干涉实验装置,实验装置进行的发射电子的步骤、数量都是完全相同的,将这几台实验装置以相同的距离间隔放置在距实验者一定的位置,然后让实验者进行冥想,通过计算每台实验仪器产生的光谱能量来测定意识力的存在。

对照实验,则是一个人、两个人、三个人以及更多人对只有一台实验仪器的影响;一群等量的有着丰富冥想经验的人和普通人对同一台实验仪器的影响。

记录实验结果极其结论:分别用曲线记录每种实验后,实验装置的光谱能量极其趋势,便能得出意识是否会对观测结果产生影响的结论。

●猜想2

许多科学家猜想,意识也是一种量子现象,并试图从生物学与神经科学的角度来寻找产生意识的生物学因素极其意识和量子力学的联系。著名数学家,诺贝尔奖得主罗杰·彭罗斯有着一种猜想,认为意识来源于量子力学,提出一种量子意识模型,认为意识就是大脑中量子活动的结果,大脑中量子叠加态的坍缩导致了意识的产生,这是一个真实的物理过程。彭罗斯在他1994年出版的《意识的阴影》中确认意识产生所涉及的生物结构是一种被称为"微管"的蛋白质聚合物,这些微管蛋白存在于大部分人体细胞中,包括大脑中的神经元,意识的活动就是发生在大脑细胞中的微管结构。而微管蛋白的振动会在表面形成量子叠加态,当达到一定的临界值,叠加态函数便会坍缩,在微管中形成瞬间的意识,因此,彭罗斯认为人类的大脑就是一个量子脑。然而,虽然这种猜想具有一定的物理学和生物学理论依据,然而却有许多局限性和缺陷,比如大脑的湿润和温度环境并不支持量子现象的产生,因此这种猜想一段时间内难以得到证实。不过,试图将意识和量子力学通过生物学层面联系起来,也是彭罗斯付出的一大努力。

不可否认的是,人类文明和科技一直都在迅速的发展,就连伟大到能够获得诺贝尔奖的科学家在面对未知的问题时都显得"过时";有关意识和客观世界到底存在何种联系的问题,也不仅仅只涉及到一个简简单单的双缝干涉实验,其背后隐藏着一整个体系,一个新的科学体系和领域。意识与客观世界,意识与量子力学之间究竟存在着何种联系,对这个问题的研究极其结论,或将在科学界引起一场新的革命,其精彩程度,不亚于二十世纪爱因斯坦和玻尔间的大战,让我们拭目以待。。。。