提到量子力學(xué)，許多人腦海中或許會(huì)浮現(xiàn)出 “玄學(xué)” 二字。這門學(xué)科全然顛覆了我們習(xí)以為常的日常生活經(jīng)驗(yàn)，打開了一扇通往奇異世界的大門。
愛因斯坦的相對論，同樣對傳統(tǒng)認(rèn)知發(fā)起了挑戰(zhàn)，它提出了全新的相對時(shí)空觀，革新了我們對時(shí)空的理解。但相對論仍歸屬于經(jīng)典物理學(xué)范疇，因?yàn)樗裱罨镜囊蚬珊投ㄓ蛐栽瓌t（簡單來說，即光速限制，任何信息和物質(zhì)的傳播速度都無法超越光速）。
量子力學(xué)則截然不同，它對我們的世界觀和宇宙觀帶來了根本性的沖擊，甚至連因果律這一經(jīng)典物理學(xué)的基石都受到了挑戰(zhàn)。
想象一下，在現(xiàn)實(shí)生活中，我們有著清晰的因果邏輯：我打你一耳光，隨后你才會(huì)感覺到疼痛。但在量子世界里，卻可能出現(xiàn)這樣令人匪夷所思的情景 —— 你先感覺到疼痛，然后我才打了你一耳光。這種違背常規(guī)因果的現(xiàn)象，是不是讓人覺得荒誕至極，仿佛踏入了一個(gè) “不講理” 的瘋狂世界？
在經(jīng)典宏觀世界里，我們對事物的認(rèn)知是直觀而確定的。
比如一輛小汽車停在路邊，無論我們是否關(guān)注它，它都客觀存在于那里，位置不會(huì)憑空改變。但量子世界卻充滿了不確定性。在這個(gè)奇異的世界中，事物的狀態(tài)往往取決于觀測。
以汽車為例，假如它處于量子世界，那么只有當(dāng)你進(jìn)行觀測時(shí)，汽車才會(huì)在某個(gè)確定的位置出現(xiàn)；而當(dāng)你未觀測時(shí)，汽車可能身處宇宙的任何角落，甚至可能同時(shí)出現(xiàn)在兩個(gè)不同的地方。這聽起來是不是讓人難以置信，仿佛意識(shí)能夠左右客觀世界的存在？
關(guān)于 “意識(shí)” 對量子世界的影響，在大眾的討論中愈發(fā)神秘化。
然而，對于物理學(xué)領(lǐng)域的專家而言，在量子力學(xué)的某些詮釋中，盡管確實(shí)涉及 “意識(shí)” 概念，但其中的內(nèi)涵絕非普通大眾所理解的那般簡單。物理學(xué)家們憑借著深厚的科學(xué)素養(yǎng)，專注于對自然規(guī)律的探索，并沒有精力涉足玄幻哲學(xué)等領(lǐng)域。實(shí)際上，量子力學(xué)中關(guān)于 “意識(shí)” 的詮釋，有著更為深層次的邏輯脈絡(luò)，不能僅僅從字面意思去解讀。
量子力學(xué)的諸多詮釋，都圍繞著一個(gè)核心 ——“觀測”。可以說，量子力學(xué)的所有謎題，根源都在于 “觀測” 這一行為。
量子世界具有許多令人難以理解的特性，諸如疊加態(tài)、不確定性、糾纏態(tài)等量子態(tài)。在理論層面，這些狀態(tài)能夠存在，但一旦我們進(jìn)行觀測，卻只能捕捉到某一個(gè)確定的狀態(tài)。這就引發(fā)了一系列問題：為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況？在從不確定狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榇_定狀態(tài)的過程中，究竟發(fā)生了什么？
為了更形象地說明這些抽象的概念，我們借助著名的思想實(shí)驗(yàn) “薛定諤的貓” 來一探究竟。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)想必很多人都有所耳聞，大致過程是這樣的：一只貓被關(guān)在一個(gè)密封的箱子里，箱子里裝有放射性元素、毒氣瓶等裝置。放射性元素有 50% 的概率發(fā)生衰變，一旦衰變，就會(huì)觸發(fā)機(jī)關(guān)打破毒氣瓶，貓就會(huì)死亡；若沒有衰變，貓則存活。
按照量子力學(xué)的詮釋，放射性元素在未被觀測時(shí)，處于衰變與不衰變的 “疊加態(tài)”。那么與之緊密關(guān)聯(lián)的貓，最終也會(huì)處于 “生和死” 的疊加態(tài)，也就是存在一只理論上 “既死又活” 的貓。但這顯然與我們?nèi)粘５恼J(rèn)知相悖，在現(xiàn)實(shí)生活中，怎么可能出現(xiàn)一只同時(shí)處于生死兩種狀態(tài)的貓呢？
出于好奇，我們試圖打開箱子一探究竟，看看這只 “既死又活” 的貓究竟是什么模樣。然而，就在我們實(shí)施觀測的瞬間，神奇的事情發(fā)生了，貓會(huì)從 “既死又活” 的疊加態(tài) “坍縮” 為 “要么死，要么活” 的唯一確定狀態(tài)。
這似乎表明，在我們沒有觀測時(shí)，量子事件如同一片模糊的 “概率云”，充滿了不確定性；而當(dāng)我們進(jìn)行觀測的那一刻，概率云瞬間坍縮，變成了一個(gè)確定的結(jié)果。
是我們的觀測行為改變了最終的結(jié)果嗎？難道真的是我們的意識(shí)在影響客觀世界？
以玻爾為首的哥本哈根學(xué)派認(rèn)為，在觀測之前去探討貓的狀態(tài)沒有實(shí)際意義，因?yàn)槿魏斡^測者和觀測行為都屬于獨(dú)立于理論之外的特殊過程。這其中涉及到 “量子經(jīng)典邊界” 的問題。
觀測行為和觀測者遵循經(jīng)典物理規(guī)律，而微觀粒子屬于量子范疇，兩者之間存在著一道邊界，觀測行為必須跨越這道邊界才能生效。物理學(xué)家海森堡也提出了 “海森堡邊界” 的概念，他認(rèn)為在邊界的一側(cè)是經(jīng)典世界，一切都遵循我們熟悉的經(jīng)典物理法則，不存在疊加態(tài)和不確定性；而另一側(cè)則是量子世界，充滿了疊加態(tài)和不確定性。
但這個(gè)邊界究竟在哪里，又該如何定義，海森堡也無法給出確切的解釋。他只是指出，這條邊界由我們所研究問題的性質(zhì)決定，并且物理過程不應(yīng)存在不連續(xù)性，邊界的具體位置具有一定的自由度。可以看出，哥本哈根詮釋對于 “邊界” 的解釋較為模糊，有回避核心問題之嫌。
為了解釋量子世界如何過渡到經(jīng)典世界，玻爾還提出了著名的 “對應(yīng)原理”。
該原理認(rèn)為，量子力學(xué)在經(jīng)典物理邊界處應(yīng)能自然地與之兼容。然而，這一原理最大的問題在于：所謂的 “經(jīng)典物理邊界” 究竟該如何界定？我們知道，像電子、光子等微觀粒子，由于質(zhì)量極小，會(huì)表現(xiàn)出明顯的量子效應(yīng)，如疊加態(tài)、不確定性等。
而在經(jīng)典世界中，物體質(zhì)量較大，例如一個(gè)籃球，主要表現(xiàn)出經(jīng)典物理效應(yīng)，量子效應(yīng)難以顯現(xiàn)。但如果我們逐步放大微觀尺度，會(huì)發(fā)現(xiàn)量子效應(yīng)會(huì)逐漸向經(jīng)典物理效應(yīng)轉(zhuǎn)變，且這個(gè)轉(zhuǎn)變過程是較為自然的。
這意味著，在大質(zhì)量物體上，不確定性極小，幾乎可以忽略不計(jì)。宏觀物體由于質(zhì)量大，物質(zhì)波的波長極短，短到難以展現(xiàn)出波的特性，所以我們在日常生活中難以察覺到量子效應(yīng)。這便是玻爾對于量子效應(yīng)過渡到經(jīng)典物理效應(yīng)的詮釋。
但這種解釋看似合理，實(shí)則存在漏洞。
以薛定諤的貓為例，這個(gè)思想實(shí)驗(yàn)將微觀世界的詭異現(xiàn)象延伸到了宏觀世界，讓人難以接受。對應(yīng)原理的具體問題在于，既然量子效應(yīng)會(huì)隨著尺度增大逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)典物理效應(yīng)，那么微觀與宏觀之間似乎不應(yīng)存在明確的邊界。
所謂的 “經(jīng)典與微觀” 的對應(yīng)關(guān)系，并非經(jīng)典狀態(tài)與量子狀態(tài)的簡單對應(yīng)，而是經(jīng)典確定狀態(tài)與微觀不確定狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)平均之間的對應(yīng)。也就是說，在經(jīng)典物理世界中，詭異的量子效應(yīng)并非真正消失，只是從表象上看似乎消失了。
在經(jīng)典混沌系統(tǒng)中，這種矛盾會(huì)被不斷放大，無論我們?nèi)绾卧龃蟪叨?，量子效?yīng)都會(huì)以某種線性方式出現(xiàn)，導(dǎo)致無法產(chǎn)生混沌現(xiàn)象。但在現(xiàn)實(shí)的經(jīng)典世界中，混沌現(xiàn)象卻隨處可見。為了解決這一問題，科學(xué)家們提出了退相干理論。簡單來說，退相干就是微觀粒子與周圍環(huán)境發(fā)生相互作用，致使量子效應(yīng)消失，不再具有相干性，也就是不再表現(xiàn)出量子特性。
玻爾對于自己提出的對應(yīng)原理表達(dá)了這樣的觀點(diǎn)：量子效應(yīng)并非自然地轉(zhuǎn)換為經(jīng)典理論，只是在統(tǒng)計(jì)解釋層面與經(jīng)典理論相吻合。
換句話說，量子力學(xué)的統(tǒng)計(jì)平均結(jié)果與經(jīng)典物理的確定結(jié)果在一定程度上近似一致。但需要明確的是，量子力學(xué)與經(jīng)典物理是兩個(gè)截然不同的理論體系，它們相互獨(dú)立，無法從其中一個(gè)推導(dǎo)出另一個(gè)。
玻爾還表示，無法從量子力學(xué)中推導(dǎo)出觀測結(jié)果的合理解釋，原因在于我們生活在宏觀世界，所有物體本質(zhì)上都是經(jīng)典的，我們所使用的觀測儀器自然也遵循經(jīng)典物理規(guī)律。因此，從經(jīng)典到量子邊界的觀測過程，會(huì)促使波函數(shù)發(fā)生坍縮。
波函數(shù)屬于微觀領(lǐng)域的概念，而我們的觀測行為處于宏觀世界，當(dāng)我們對波函數(shù)進(jìn)行觀測時(shí)，觀測結(jié)果必然會(huì)跨越邊界，從量子態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)典態(tài)，即從疊加態(tài)變?yōu)榇_定態(tài)。但尷尬的是，玻爾始終未能明確指出這個(gè)邊界究竟位于何處，這難免給人一種敷衍的感覺。
此外，無論是我們?nèi)祟愖陨?，還是所使用的觀測儀器，都是由微觀粒子組成的，那么為什么由微觀粒子構(gòu)成的我們和儀器，卻要遵循與量子力學(xué)不同的特殊法則呢？
實(shí)際上，科學(xué)家們一直在努力尋找這個(gè)所謂的邊界，并且取得了一定成果。
通過實(shí)驗(yàn)，科學(xué)家們已經(jīng)驗(yàn)證了在更大尺度上存在量子效應(yīng)。
以雙縫干涉實(shí)驗(yàn)為例，經(jīng)過不斷改進(jìn)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了在由 810 個(gè)原子組成的大分子尺度上觀察到干涉現(xiàn)象?？梢灶A(yù)見，隨著科技的不斷進(jìn)步，我們將在更大尺度上觀測到量子效應(yīng)，這意味著宏觀物體同樣可能遵循量子力學(xué)規(guī)律。
馮諾依曼等科學(xué)家指出，量子力學(xué)應(yīng)該具有普適性，不僅適用于微觀世界，在經(jīng)典宏觀世界同樣有效。這表明，量子世界與宏觀經(jīng)典世界之間或許并不存在絕對的邊界，兩個(gè)看似截然不同的世界，或許都可以用量子力學(xué)來進(jìn)行描述。所謂的觀測或測量，本質(zhì)上是被觀測對象與觀測者（或觀測儀器）之間的相互作用。
上述觀點(diǎn)具有一定的合理性，因?yàn)橛^測本身就是一種相互作用，只有通過相互作用，觀測對象與觀測者之間才能產(chǎn)生因果聯(lián)系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信息的傳遞。所以，任何觀測過程都無法脫離觀測者而獨(dú)立存在。
回到薛定諤的貓這個(gè)思想實(shí)驗(yàn)，觀測者、貓、放射性元素、毒氣瓶等所有物體，實(shí)際上構(gòu)成了一個(gè)相互糾纏的疊加態(tài)系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)按照量子力學(xué)的規(guī)律進(jìn)行演化。但這個(gè)演化結(jié)果卻讓我們感到詫異，畢竟在現(xiàn)實(shí)生活中，不可能出現(xiàn)既死又活的貓。根據(jù)我們的生活經(jīng)驗(yàn)，必然存在某種過程，使得系統(tǒng)的疊加態(tài)發(fā)生 “坍縮”，從而轉(zhuǎn)變?yōu)榇_定狀態(tài)。
有科學(xué)家認(rèn)為，在整個(gè)系統(tǒng)中，并不存在我們傳統(tǒng)認(rèn)知中的 “經(jīng)典” 物體，所有物體，包括我們自身，都是由微觀粒子構(gòu)成，因此都應(yīng)遵循量子力學(xué)規(guī)律。
所以，放射性元素處于衰變與不衰變的疊加態(tài)，貓自然也處于生和死的疊加態(tài)。當(dāng)我們進(jìn)行觀測時(shí)，會(huì)發(fā)生什么呢？我們的眼睛或觀測儀器會(huì)與實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)融為一體，理論上會(huì)看到貓?zhí)幱谏退赖寞B加態(tài)，但這僅僅是第一步。
眼睛看到的信息需要經(jīng)過視神經(jīng)的處理，在這個(gè)過程中，視神經(jīng)接收到的仍是生和死的疊加態(tài)信息，并將其傳輸給大腦。然而，根據(jù)我們的生活經(jīng)驗(yàn)，無論這個(gè)過程多么復(fù)雜，最終我們只能觀測到貓的某一種確定狀態(tài)，而不是疊加態(tài)。
這就意味著，在整個(gè)信息傳遞過程中，必然存在某個(gè)環(huán)節(jié)打破了量子力學(xué)的疊加態(tài)，問題的關(guān)鍵在于，這個(gè)出現(xiàn)問題的環(huán)節(jié)究竟在哪里呢？
科學(xué)家們普遍認(rèn)為，物理法則應(yīng)具有普適性，但這種普適性可能僅在物質(zhì)世界有效。
既然宏觀世界的物體由微觀粒子組成，那么宏觀物體理應(yīng)遵循量子力學(xué)規(guī)律，即量子力學(xué)具有普適性，在微觀和宏觀世界都適用。但量子力學(xué)的這種普適性或許不應(yīng)擴(kuò)展到物質(zhì)之外的現(xiàn)象，比如意識(shí)和精神。盡管意識(shí)這一概念早已存在，但目前科學(xué)家們對其本質(zhì)的理解仍較為膚淺。因此，物理學(xué)家馮諾依曼等提出，很可能是意識(shí)在其中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。
也就是說，意識(shí)或許就是那個(gè)打破疊加態(tài)的 “神秘鏈條”，意識(shí)本身可能并不遵循傳統(tǒng)的物理法則，正是意識(shí)導(dǎo)致了波函數(shù)的坍縮，成為物質(zhì)之外的神秘 “觀測者”。
但如果真的如此，就會(huì)引發(fā)一個(gè)更為棘手的問題：這將導(dǎo)致 “意識(shí)決定物質(zhì)” 的結(jié)論。從本質(zhì)上講，這一結(jié)論仍屬于哥本哈根詮釋的范疇，不同之處在于，“意識(shí)決定論” 直接用 “意識(shí)” 來解釋原本模糊不清的量子效應(yīng)影響問題。
隨后，科學(xué)家們又提出了一個(gè)尖銳的問題：量子力學(xué)表明觀測會(huì)導(dǎo)致波函數(shù)坍縮，那么實(shí)驗(yàn)中的貓自己的 “觀測” 是否也會(huì)導(dǎo)致波函數(shù)坍縮呢？由于貓無法像人類一樣表達(dá)自身感受，這個(gè)問題很難得到確切驗(yàn)證。于是，科學(xué)家們對薛定諤的貓實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，將一個(gè)人和貓一同關(guān)進(jìn)密閉箱子，并為這個(gè)人配備防毒面具，讓其在不干預(yù)實(shí)驗(yàn)的前提下進(jìn)行觀測。
這個(gè)升級(jí)后的實(shí)驗(yàn)與原實(shí)驗(yàn)本質(zhì)相同，只是增加了一個(gè)觀測者。
按照哥本哈根詮釋，只有被觀測的現(xiàn)實(shí)才是客觀存在的，那么貓依然會(huì)處于既死又活的疊加態(tài)。但從箱子里的人的角度來看，他自身的觀測會(huì)導(dǎo)致波函數(shù)坍縮，所以他只會(huì)看到貓的一種確定狀態(tài)，即死貓或者活貓，而不會(huì)看到既死又活的疊加態(tài)，也不會(huì)因此精神分裂。這樣一來，問題就出現(xiàn)了：箱子外的我們和箱子內(nèi)的觀測者對于貓的狀態(tài)認(rèn)知產(chǎn)生了沖突，究竟誰的認(rèn)知是正確的呢？
有物理學(xué)家認(rèn)為，物質(zhì)和意識(shí)是兩種截然不同的存在方式，觀測行為應(yīng)該是可以被明確界定的，并非像玻爾提出的那樣模棱兩可。所謂觀測，實(shí)際上是人們的意識(shí)形成印象的過程。
我們看到活貓或者死貓的結(jié)果，只是大腦產(chǎn)生的一種印象。如果離開了這種印象，觀測行為就失去了意義。波函數(shù)只是一種用于描述周圍事物的數(shù)學(xué)工具，當(dāng)人們與周圍環(huán)境發(fā)生相互作用時(shí)，會(huì)在意識(shí)中產(chǎn)生某種感覺，這就是觀測的本質(zhì)。
當(dāng)我們獲取外界信息時(shí)，會(huì)更新對外部世界的認(rèn)知，同時(shí)自動(dòng)屏蔽與該信息相悖的其他信息。通俗來講，所謂的波函數(shù)坍縮，其實(shí)就是人類大腦中的信息更新過程。
仍以薛定諤的貓為例，在我們打開箱子之前，貓的狀態(tài)處于疊加態(tài)，也就是說，貓 “既死又活” 的印象同時(shí)存在于我們的意識(shí)之中。這種狀態(tài)在現(xiàn)實(shí)中難以理解和接受，但在意識(shí)印象層面卻并非無法想象。
例如，當(dāng)你詢問朋友貓的狀態(tài)時(shí)，朋友告知你貓死了或者活著，這個(gè)瞬間，朋友傳遞給你的信息就確定了貓的狀態(tài)，同時(shí)在你的意識(shí)中自動(dòng)排除了其他可能性。準(zhǔn)確地說，在朋友告知你的那一刻，貓的狀態(tài)在你的意識(shí)里發(fā)生了坍縮。這樣的解釋相對簡單，也更容易被接受。在朋友告知你之前，波函數(shù)本身并沒有明確的現(xiàn)實(shí)意義，只是對意識(shí)印象的一種數(shù)學(xué)描述。
但如果你進(jìn)一步追問朋友：“在我問你之前，貓到底是死是活呢？” 朋友可能會(huì)回答 “我早就告訴過你貓是活（死）的了”。這就產(chǎn)生了矛盾，在你首次詢問之前，貓?zhí)幱诩人烙只畹寞B加態(tài)，而再次詢問時(shí)，朋友卻表示貓?jiān)缫烟幱诖_定狀態(tài)。
現(xiàn)在，我們將朋友看作一臺(tái)測量儀器，會(huì)發(fā)現(xiàn)什么呢？結(jié)果是，在我們首次用儀器觀測之前，貓和儀器本身都處于既死又活的疊加態(tài)。但如果觀測者是你的朋友，他怎么可能看到處于疊加態(tài)的貓呢？
這顯然既奇怪又矛盾，因?yàn)閺谋举|(zhì)上講，一只貓和你的朋友在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中的角色并沒有本質(zhì)區(qū)別。而作為你自己，你自然會(huì)認(rèn)為朋友與你有著相同的感覺和印象，即朋友不應(yīng)該看到貓的疊加態(tài)，而應(yīng)看到確定狀態(tài)。否則，你很容易陷入 “唯我論”，從邏輯上無法證實(shí)別人和你的印象是否一致，甚至可能徹底否定別人的意識(shí)存在?？茖W(xué)家們自然不愿意陷入這樣的困境，因此通常會(huì)認(rèn)為，在你發(fā)現(xiàn)貓的狀態(tài)坍縮之前，貓其實(shí)早已在朋友觀測的瞬間發(fā)生了坍縮。
也就是說，對于沒有意識(shí)的機(jī)器而言，它可以處于疊加態(tài)；但對于擁有意識(shí)的人類個(gè)體來說，意識(shí)會(huì)使疊加態(tài)發(fā)生坍縮。簡單來講，有意識(shí)的生命和無意識(shí)的機(jī)器在這個(gè)過程中表現(xiàn)出了截然不同的作用。進(jìn)一步得出的深層結(jié)論是：意識(shí)就是導(dǎo)致波函數(shù)坍縮的 “罪魁禍?zhǔn)住薄?/p>
這就是 “馮諾依曼 - 魏格納詮釋”，馮諾依曼首次提出意識(shí)與坍縮之間可能存在某種聯(lián)系，魏格納則將這種可能的聯(lián)系進(jìn)一步具體化。
然而，這個(gè)詮釋仍然存在諸多模糊之處。其中最大的問題在于：究竟什么是意識(shí)？判斷某個(gè)觀測者是否具有意識(shí)的標(biāo)準(zhǔn)又是什么？
通常情況下，我們認(rèn)為人類具有意識(shí)，但其他物種呢？豬牛羊貓等動(dòng)物是否有意識(shí)？蟑螂、螞蟻等昆蟲呢？
如果密封箱子里的貓有意識(shí)，那么它自身的觀測就會(huì)導(dǎo)致波函數(shù)坍縮，即貓自己將自己的狀態(tài)從疊加態(tài)變?yōu)榇_定態(tài)。
但如果只有人類的意識(shí)才被認(rèn)可為意識(shí)，那么問題就更加復(fù)雜了：為什么人類如此特殊，能夠使自然界的疊加態(tài)坍縮？這似乎意味著現(xiàn)實(shí)世界的客觀存在依賴于人類的意識(shí)。
也就是說，如果意識(shí)真的能導(dǎo)致波函數(shù)坍縮，那么不僅是當(dāng)下的宇宙，甚至 138 億年的宇宙歷史都可能是意識(shí)的產(chǎn)物。這樣一來，矛盾就出現(xiàn)了：在宇宙早期，尚無生命存在，也就不存在能夠?qū)е掠钪?“波函數(shù)坍縮” 的因素，那么當(dāng)時(shí)的宇宙應(yīng)該處于完全模糊的狀態(tài)，如同一片充滿不確定性的概率云。
這種模糊狀態(tài)將一直持續(xù)到宇宙中首個(gè)意識(shí)體出現(xiàn)，在意識(shí)體觀測的瞬間，整個(gè)宇宙才坍縮成為如今的模樣。
甚至可以推測，138 億年前宇宙的誕生，或許就是某個(gè)意識(shí)體的一次觀測，使得宇宙瞬間誕生。如果真是這樣，將會(huì)對人類的認(rèn)知產(chǎn)生顛覆性的影響。因此，哥本哈根詮釋在探討這類問題時(shí)，總是試圖通過各種方式小心翼翼地避開意識(shí)話題，因?yàn)橐圆枮槭椎母绫竟鶎W(xué)派深知，在物理學(xué)中引入意識(shí)概念可能帶來諸多難以解決的問題。
但現(xiàn)實(shí)情況是，無論是否愿意，只要對哥本哈根詮釋進(jìn)行深入探究，最終都可能導(dǎo)向 “意識(shí)導(dǎo)致波函數(shù)坍縮” 這一結(jié)論。
實(shí)際上，物理學(xué)家們提出將人放入密封箱子進(jìn)行觀測的思想實(shí)驗(yàn)，并非為了證明意識(shí)對疊加態(tài)的影響，而是為了質(zhì)疑哥本哈根詮釋，揭示其內(nèi)在的不自洽性。那么，如何解釋哥本哈根詮釋的不自洽呢？
有物理學(xué)家提出了更為大膽的 “多世界詮釋”。
多世界詮釋指出，觀測并非我們?nèi)粘Ｋ斫獾暮唵涡袨?，它有著明確的物理意義，本質(zhì)上是觀測者與被觀測系統(tǒng)之間的相互作用，而這種相互作用必須借助量子力學(xué)的語言來加以描述。在這個(gè)框架下，觀測者并不具備特殊地位，與測量儀器并無本質(zhì)區(qū)別，觀測行為以及所產(chǎn)生的結(jié)果，都完全遵循量子力學(xué)的規(guī)則。
量子力學(xué)中顯著的疊加態(tài)和糾纏態(tài)現(xiàn)象，會(huì)致使物體喪失其獨(dú)立性狀態(tài)。
以經(jīng)典的薛定諤的貓思想實(shí)驗(yàn)為例，當(dāng)我們試圖將觀測者與密封箱子里的貓及整個(gè)系統(tǒng)分離開來看待時(shí)，就已經(jīng)踏入了錯(cuò)誤的認(rèn)知路徑。實(shí)際上，觀測者在實(shí)施觀測的那一剎那，便與貓以及整個(gè)系統(tǒng)緊密地糾纏在一起，無論是觀測者自身，還是那只命運(yùn)神秘的貓，都不再具有獨(dú)立的狀態(tài)。
這也就表明，當(dāng)我們執(zhí)著于追問 “貓到底是死是活” 時(shí)，這個(gè)問題本身的意義已經(jīng)悄然改變。因?yàn)橛^測者和貓不再彼此獨(dú)立，整個(gè)系統(tǒng)處于糾纏之中。所以，我們對貓狀態(tài)的任何描述，都必須基于觀測者已經(jīng)呈現(xiàn)出的某個(gè)狀態(tài)。簡單來說，貓和觀測者的狀態(tài)相互依存，相對彼此而存在。從通俗的角度理解，整個(gè)系統(tǒng)的所有疊加態(tài)都是真實(shí)存在的，只不過它們的存在是相對于觀測者而言的。
所以，無論觀測者在何時(shí)進(jìn)行觀測，觀測者自身的狀態(tài)都已經(jīng)與貓的某一種狀態(tài)建立起了特定聯(lián)系，而這一結(jié)論能夠通過薛定諤方程嚴(yán)謹(jǐn)?shù)赝茖?dǎo)得出。這意味著，觀測者并非以獨(dú)立個(gè)體的形式進(jìn)行觀測，而是以 “疊加態(tài)” 的方式參與其中，觀測者的這種疊加態(tài)分別對應(yīng)著貓的疊加態(tài)。
或許你會(huì)覺得這樣的描述如同繞口令，讓人困惑不已，進(jìn)而忍不住質(zhì)疑：我不想陷入如此復(fù)雜的理解，只想知道貓到底是死還是活。但很遺憾，在多世界詮釋的視角下，你所探尋的那只 “貓”，其自身都無法明確自己的狀態(tài)。通俗來講，這只貓已不再是我們傳統(tǒng)認(rèn)知中具有獨(dú)立實(shí)體意義的貓，它僅僅是與整個(gè)箱子系統(tǒng)乃至整個(gè)宇宙相互糾纏的波函數(shù)的一部分。
更為關(guān)鍵的是，無論是貓還是觀測者，都根本無法與宇宙環(huán)境完全隔絕開來。即便我們擁有超凡的能力，能夠?qū)⒄麄€(gè)系統(tǒng)中的所有物質(zhì)，包括可見與不可見的，全部清除干凈，但引力場、其他各類場以及宇宙微波背景輻射，卻始終無法被徹底消除。
而且，與宏觀物體之間短程、相對簡單的相互作用不同，量子糾纏是一種長程作用，理論上它能夠跨越無限遙遠(yuǎn)的時(shí)空，使相關(guān)物體始終保持糾纏狀態(tài)。如此一來，整個(gè)系統(tǒng)想要完全斷絕與宇宙環(huán)境的相互作用，幾乎是不可能的。這就表明，系統(tǒng)本身最終必然會(huì)與宇宙發(fā)生相互作用，成為一個(gè)不可分割的整體。
進(jìn)一步而言，宇宙中的所有疊加態(tài)都注定會(huì)與觀測者的狀態(tài)產(chǎn)生糾纏。也就是說，宇宙本身也存在 “波函數(shù)”，當(dāng)波函數(shù)坍縮時(shí)，某個(gè)坍縮結(jié)果對應(yīng)的宇宙中貓是死的，而另一個(gè)對應(yīng)的宇宙中貓則是活的。從數(shù)學(xué)領(lǐng)域來看，高維度希爾伯特空間中的某一個(gè)側(cè)面，實(shí)際上就是宇宙波函數(shù)坍縮后的一種可能結(jié)果。
當(dāng)然，這樣的結(jié)果絕非單一，至少可以分為兩種，這便構(gòu)成了所謂的不同的兩個(gè)世界，也就是多世界。通過對希爾伯特高維空間的數(shù)學(xué)分析可知，兩個(gè)世界之間出現(xiàn)重疊的可能性幾乎為零。簡單來講，我們無法從一個(gè)世界去感知另一個(gè)世界的存在，不同的兩個(gè)世界就如同兩條永遠(yuǎn)不會(huì)相交的平行線。
基于此，我們可以認(rèn)為量子力學(xué)實(shí)際上就是對希爾伯特高維空間的矢量描述，在這個(gè)體系中，并不存在我們傳統(tǒng)意義上所理解的經(jīng)典狀態(tài)，并且所有的疊加方式在本質(zhì)上都是等價(jià)的。因此，我們能夠以任意形式來描述波函數(shù)。
例如，一只活貓或者死貓的狀態(tài)，完全可以看作是 “活貓與死貓” 這兩種狀態(tài)的疊加。具體來講，波函數(shù)就類似于希爾伯特高維空間中的矢量。為了更好地理解這一抽象概念，我們可以打個(gè)比方：想象一個(gè)高維空間的骰子，骰子的每一個(gè)面就如同一個(gè)經(jīng)典世界，而處于低維空間的我們，只能看到骰子在低維空間的投影。
理論上，骰子能夠從任意角度投影到低維空間，只有在極為特殊的角度下，我們才能看到骰子某個(gè)確定的面，而在其他絕大多數(shù)角度，我們所看到的都是骰子多個(gè)面的疊加狀態(tài)。從理論分析，我們看到某個(gè)確定面的概率非常低，更多時(shí)候看到的是多個(gè)面的疊加情況。
由此可見，按照多世界詮釋，并不存在疊加態(tài)坍縮為單一確定態(tài)的過程。因?yàn)榀B加態(tài)所蘊(yùn)含的所有可能性實(shí)際上都已經(jīng)發(fā)生，在不同的世界中，有著不同的 “你”，他們各自見證了疊加態(tài)中的每一種可能性。那么，新的問題隨之而來：眾多世界中的 “你”，究竟哪一個(gè)才是 “真正的你” 呢？由于每個(gè)世界中的 “你” 都擁有意識(shí)，這一問題最終演變成了 “多意識(shí)” 問題。
然而，意識(shí)之所以能夠被稱為意識(shí)，其關(guān)鍵在于它必須是確定的、符合經(jīng)典認(rèn)知的，并且能夠清晰地認(rèn)知自我。否則，一個(gè)與外界處于糾纏狀態(tài)、無法明確區(qū)分 “自我” 的意識(shí)，根本不能被視為真正的意識(shí)。
這也就意味著，多世界是真實(shí)存在的，多世界詮釋中的疊加態(tài)和不確定性與我們所生活的確定的經(jīng)典世界一樣真實(shí)。不同之處在于，多世界是由于從不同角度進(jìn)行觀測，導(dǎo)致宇宙波函數(shù)坍縮而形成的不同側(cè)面。從數(shù)學(xué)范疇來看，那些非經(jīng)典的所有側(cè)面所對應(yīng)的狀態(tài)，無法形成自我意識(shí)，自然也就不存在意識(shí)。而能夠被我們認(rèn)知的側(cè)面，必定是在具有確定意識(shí)的視角下所呈現(xiàn)出來的。
所以，多意識(shí)理論認(rèn)為，世界本身并沒有發(fā)生分裂，真正發(fā)生分裂的是觀測者的意識(shí)。是意識(shí)從不同的視角進(jìn)行觀測，在導(dǎo)致波函數(shù)坍縮之后，產(chǎn)生了不同的觀測結(jié)果。而 “你” 僅僅是隨機(jī)選擇了某個(gè)觀測視角，從而看到了相應(yīng)的某個(gè)結(jié)果。
還有一個(gè)值得深入探討的問題，既然多世界詮釋似乎意味著我們能夠預(yù)測未來世界的分支走向，那么又該如何解釋量子力學(xué)中令人困惑的概率問題呢？
多世界詮釋給出的答案是，我們并不能確切地預(yù)測自身將會(huì)出現(xiàn)在哪一個(gè)分支世界，這恰恰是不確定性和概率存在的根本原因。這里涉及到一個(gè) “后觀測過程” 的概念。
所謂退相干，簡單來說就是量子系統(tǒng)與外部環(huán)境發(fā)生相互作用，進(jìn)而導(dǎo)致量子效應(yīng)消失的過程，這個(gè)過程極為迅速，通常在 10 的負(fù) 20 次方秒內(nèi)就能瞬間完成。也就是說，在如此短暫的時(shí)間里，世界分支便已經(jīng)形成并確定下來。
然而，與之形成鮮明對比的是，人們意識(shí)的產(chǎn)生速度要慢得多，通常僅為毫秒級(jí)別。這就表明，在我們完成觀測后的某個(gè)瞬間，世界分支實(shí)際上已經(jīng)形成，只是我們當(dāng)時(shí)并不知曉。經(jīng)過相對較長的時(shí)間（當(dāng)然，這里的 “長” 是相對于退相干的瞬間而言），我們才會(huì)逐漸意識(shí)到自己處于哪個(gè)世界分支之中。這就是我們在量子力學(xué)中觀察到概率和不確定性的根源所在。
按照多意識(shí)理論，人們所觀測到的每一種結(jié)果，實(shí)際上都是我們某個(gè)意識(shí)從特定觀測視角所獲得的。當(dāng)意識(shí)在選擇觀測視角的同時(shí)，也就等同于對自我進(jìn)行了定義。
那么，“我” 到底是什么呢？首先，“我” 必然是某種自我意識(shí)，并且這種自我意識(shí)必須是與外界完全區(qū)分開來的、確定的存在。否則，如果 “我” 與整個(gè)世界處于糾纏不清的狀態(tài)，陷入 “我即世界，世界即我” 的混沌之中，那么 “我” 的概念便不復(fù)存在，整個(gè)世界也將因此失去意義。
從上述對多世界詮釋以及相關(guān)概念的描述中，我們可以得出這樣的結(jié)論：在單個(gè)世界的框架下，量子力學(xué)必然存在不自洽性。
這也就意味著，如果量子力學(xué)想要成為一個(gè)具有普適性的理論，多世界的存在就是必然的。反之，如果否定多世界的存在，量子力學(xué)自身的理論體系就無法實(shí)現(xiàn)自洽。這種不自洽性可能體現(xiàn)在，例如我們總是需要一個(gè)獨(dú)立于量子力學(xué)之外的觀測者。簡單來說，量子力學(xué)難以在保證自身理論自洽的同時(shí)，又對使用該理論進(jìn)行觀測的觀測者進(jìn)行合理描述。
歸根結(jié)底，在單個(gè)世界量子力學(xué)的自洽性與多世界詮釋之間，我們必須做出選擇，而且只能選擇一個(gè)。
在量子力學(xué)的研究中，我們常常會(huì)遇到這樣的問題：某個(gè)事件在這個(gè)世界發(fā)生的概率究竟有多大？
而在多世界詮釋的語境下，這個(gè)問題就轉(zhuǎn)變?yōu)?“在所有的世界分支里，哪一個(gè)我才是真實(shí)的我”。從多意識(shí)理論的角度出發(fā)，又進(jìn)一步演變?yōu)?“在所有的意識(shí)分支里，如何才能準(zhǔn)確地定義我自己”。這樣的問題如果繼續(xù)深入探討下去，很可能會(huì)偏離量子力學(xué)的核心主題，甚至上升到哲學(xué)的高度。
但無論如何，我們都無法回避這些問題，因?yàn)?“我” 這個(gè)概念在我們的日常生活中無處不在，頻繁地被使用。也正是因?yàn)槲覀儗?“我” 這個(gè)字太過熟悉，以至于常常忽略了對其背后深刻內(nèi)涵的思考。
實(shí)際上，這已經(jīng)涉及到哲學(xué)領(lǐng)域中關(guān)于 “自我定義” 的思想，而這種思想在邏輯上注定是不完美的。這也從側(cè)面反映出，我們所處的世界必然是不確定的，充滿了概率性。
當(dāng)我們從 “我” 的角度出發(fā)進(jìn)行觀測時(shí)，所謂的意識(shí)坍縮與多世界理論或者多意識(shí)理論實(shí)際上已經(jīng)緊密地融合在一起。因此，當(dāng)我們拋開傳統(tǒng)意義上所追求的 “客觀現(xiàn)實(shí)”，純粹從 “我” 的獨(dú)特視角去審視一切時(shí)，原本看似完全無法兼容的多世界理論與單世界理論，最終竟然呈現(xiàn)出驚人的一致與協(xié)調(diào)。
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