量子物理中“意识”导致波函数坍缩，这里的“意识”到底指的是什么？
2012-01-19 17:54:08   来源：   点击：

8 个答案

• 答案 1：

  受邀。先介绍量子退相干[1]，在双缝实验中可以很明显的观察到，只要试图观测，相干性就会消失。目前的解释是量子系统与环境（比如探测器）相互作用[2]，干涉项衰减[1]。退相干后，系统的波函数仍然是几个本征函数的叠加，但是不再有相干项。也就是说，观测者只能得到经典的結果（比如猫要么是死要么是活），而不可能得到量子的結果（又死又活）。量子状态变成了按一定概率分布的几个经典状态。这解释了为什么看上去波函数坍缩了。退相干是比较成熟的，也是普遍接受的。1996年巴黎高师的研究组成功地实验观察了退相干的过程。退相干后，薛定谔的猫的死活几乎就像是扔硬币那样经典了，但是这并没有完全解决测量的问题，只解释了从量子到经典的过渡过程。系统的波函数，就算是算上探测器一起考虑，也仍然是几个本征函数的叠加。而人读数之后只有一个結果，退相干后的波函数是怎么进一步坍缩成一个本征函数的，就成了争论的焦点。“意识导致波函数坍缩”[3]是其中一个观点，它认为量子系统和整个环境都要相互作用，包括观察者的神经系统。在神经系统中所做的测量动作导致了波函数的坍缩。其他观点包括多世界[4]，是与之竞争的，它认为坍缩没有发生。退相干后，世界分裂成两个，猫死了的世界，和猫活着的世界。观测者也分裂进入这两个世界。一个思想实验是Wigner"s Friend[5]，薛定谔的猫的拓展版。Wigner和一个朋友，和Wigner一起做猫的实验。这位老兄在Wigner离开后进行了测量，知道猫是死是活。Wigner回来后从他口中得知了結果。问：波函数是在什么时候坍缩的，是Wigner知道答案时，还是他的朋友做测量时？Wigner希望通过这个思想实验说明意识的作用。如果把他的朋友换成一个仪器，那仪器测量后系统仍然在叠加的状态，坍缩发生在Wigner知道結果时。但是因为他朋友是有意识的，所以坍缩发生在测量时。所以意识不是物质仪器。但是多世界的观点也给出了解释，猫在测量中分裂成“活”和“死”两个世界，他朋友也分裂进入这两个世界，Wigner得知答案时也分裂进入这两个世界。特别指出一下，“意识导致波函数坍缩”并没有说意识第一性，物质第二性。[1]en.wikipedia.org/wiki...[2]zhihu.com/question...[3]en.wikipedia.org/wiki...[4]en.wikipedia.org/wiki...[5]en.wikipedia.org/wiki...

• 答案 2：

  谢谢邀请，这意识，是人的意识，或者说是观察者的意识。马里兰大学的卡洛尔.阿雷（Carroll O Alley）和其同事当真做了一个延迟实验，其结果真的证明，我们何时选择光子的“模式”，这对于实验结果是无影响的 。这说明，宇宙的历史，可以在它实际发生后才被决定究竟是怎样发生的！这样一来，宇宙本身由一个有意识的观测者创造出来也不是什么不可能的事情。虽然宇宙的行为在道理上讲已经演化了几百亿年，但某种“延迟”使得它直到被一个高级生物所观察才成为确定。我们的观测行为本身参予了宇宙的创造过程！这就是所谓的“参予性宇宙”模型。宇宙本身没有一个确定的答案，而其中的生物参予了这个谜题答案的构建本身！而且，波函数无需“坍缩”，去随机选择左还是右，事实上两种可能都发生了！只不过它表现为整个世界的叠加：生活在一个世界中的人们发现在他们那里电子通过了左边的狭缝，而在另一个世界中，人们观察到的电子则在右边！量子过程造成了“两个世界”！这就是量子论的“多世界解释”（Many Worlds Interpretation，简称MWI）。按照埃弗莱特的看法，波函数从未坍缩，而只是世界和观测者本身进入了叠加状态。当电子穿过双缝后，整个世界，包括我们本身成为了两个独立的叠加，在每一个世界里，电子以一种可能出现。这样一来，薛定谔的猫也不必再为死活问题困扰。只不过是宇宙分裂成了两个，一个有活猫，一个有死猫罢了。对于那个活猫的宇宙，猫是一直活着的，不存在死活叠加的问题。对于死猫的宇宙，猫在分裂的那一刻就实实在在地死了。严格地说，历史和将来一切可能发生的事情，都已经实际上发生了，或者将要发生。只不过它们在另外一些宇宙里，和我们所在的这个没有任何物理接触。这些宇宙和我们的世界互相平行，没有联系，根据奥卡姆剃刀原理，这些奇妙的宇宙对我们都是没有意义的。多世界理论有时也称为“平行宇宙”（Parallel Universes）理论。请看我写的小鸟的科学与神学zhihu.com/question...然后再结合濒死体验里人们描述的看到光，自己的思想，灵魂要飞进光里。小鸟的逻辑继续，我这存在是我吗？按照理论，只要在有计算能力的宇宙中我就可以生存，而我的状态也可以是多样的。把我的信息存储起来，应该可以通过信息的传播媒介，像一个存储器 （U盘），或者，是直接通过光(互联网）传递我的信息，然后在另外一个宇宙（ipad,android,windows)中释放一个我现有的存在，保留所有的信息。所以我对平行宇宙的理解是如同愤怒小鸟可以在多种，多个计算平台中，我们有类似的存在形式。回到我们的问题上来：什么是意识？意识是组成脑的原子群的一种“组合模式”！我们脑的物质基础和一块石头没什么不同，是由同样的碳原子、氢原子、氧原子……组成的。构成我们脑的电子和构成一块石头的电子完全相同，就算把它们相互调换，也不会造成我们的脑袋变成一块石头的奇观。我们的意识，完全建筑在我们脑袋的结构模式之上！只要一堆原子按照特定的方式排列起来，它就可以构成我们的意识，就像只要一堆字母按照特定的方式排列起来，就可以构成《老人与海》一样。这里并不需要某个非物质的“灵魂”来附体，就如你不会相信，只有当“海明威之魂”附在一堆字母上才会使它变成《老人与海》一样。单个脑细胞显然不能意识到任何东西，但是许多脑细胞按照特定的模式组合起来，“意识”就在组合中产生了。好，到此为止，大部分人还是应该对这种相当唯物的说法感到满意的。但只要再往下合理地推论几步，许多人可能就要觉得背上出冷汗了。如果“意识”完全取决于原子的“组合模式”的话，第一个推论就是：它可以被复制。出版社印刷成千上万本的《老人与海》，为什么原子不能被复制呢？假如我们的技术发达到一定程度，可以扫描你身体里每一个原子的位置和状态，并在另一个地方把它们重新组合起来的话，这个新的“人”是不是你呢？他会不会拥有和你一样的“意识”？或者干脆说，他和你是不是同一个人？假如我们承认意识完全基于原子排列模式，我们的回答无疑就是YES！这和“克隆人”是两个概念，克隆人只不过继承了你的基因，而这个“复制人”却拥有你的意识，你的记忆，你的感情，你的一切，他就是你本人！只要有某种复杂的系统可以包含我们“意识模式”的主要信息或者与其等价，显然我们应该认为，意识并不一定要依赖于我们这个生物有机体的肉身而存在！假设我们大脑的所有信息都被扫描而存入一台计算机中，这台计算机严格地按照物理定律来计算这些分子对于各种刺激的反应而最终求出相应结果以作出回应，那么从理论上说，这台计算机的行为完全等同于我们自身！我们是不是可以说，这台计算机实际上拥有了我们的“意识”？对于许多实证主义者来说，判定“拥有意识”或者“能思考”的标准便严格地按照这个“模式结构理论”的方法。意识只不过是某种复杂的模式结构，或者说，是在输入和输出之间进行的某种复杂算法。任何系统只要能够模拟这种算法，它就可以被合理地认为拥有意识。和冯.诺伊曼同为现代计算机奠基人的阿兰.图灵（Alan Turin）在1950年提出了判定计算机能否像人那般实际“思考”的标准，也就是著名的“图灵检验”。他设想一台超级计算机和一个人躲藏在幕后回答提问者的问题，而提问者则试图分辨哪个是人哪个是计算机。图灵争辩说，假如计算机伪装得如此巧妙，以致没有人可以在实际上把它和一个真人分辨开来的话，那么我们就可以声称，这台计算机和人一样具备了思考能力，或者说，意识（他的原词是“智慧”）。现代计算机已经可以击败国际象棋大师（可怜的卡斯帕罗夫！），真正骗倒一个测试者的日子不知还有多久才能来到，大家自己估计一下好了。计算机在复杂到了一定程度之后便可以实际拥有意识，持这种看法的人通常被称为“强人工智能派”。在他们看来，人的大脑本质上也不过是一台异常复杂的计算机，只是它不由晶体管或者集成电路构成，而是生物细胞而已。但细胞也得靠细微的电流工作，就算我们尚不完全清楚其中的机制，也没有理由认为有某种超自然的东西在里面。就像薛定谔在他那本名扬四海的小册子《生命是什么》中所做的比喻一样，一个蒸汽机师在第一次看到电动机时会惊讶地发现这机器和他所了解的热力学机器十分不同，但他会合理地假定这是按照某些他所不了解的原理所运行的，而不会大惊小怪地认为是幽灵驱动了一切。你也许不相信这种说法，但你只要承认“意识”只是在物质基础上的一种排列模式，你便很难否认我们说到的一些奇特性质。甚至连“意识是否可能在死后继续存在”这样的可怕问题，我们的答案也应该是在原则上肯定的！这就好比问，《第九交响曲》在音乐会结束后是不是还继续存在？显然我们只要保留了这个排列信息的资料，我们随时可以用不同的方法把它具体重现出来（任何时候都不缺碳原子、氢原子……）。当然，在我们的技术能力还达不到能够获得全部组合信息并保留它们之前（可能我们永远也没有这个技术），人死后自然就没有意识了，就像音乐会后烧毁了所有的乐谱一样，这个乐曲自然就此“失传”了或者，像只愤怒小鸟按照理论，只要在有计算能力的宇宙中我就可以生存，而我的状态也可以是多样的。把我的信息存储起来，应该可以通过信息的传播媒介，像一个存储器 （U盘），或者，是直接通过光(互联网）传递我的信息，然后在另外一个宇宙（ipad,android,windows)中释放一个我现有的存在，保留所有的信息。

• 答案 3：

  就个人而言，很不喜欢“意识”导致波函数坍缩的说法，因为意识的边界在哪里？黑猩猩往薛定谔猫盒中看一眼会造成波函数坍缩吗？想象当中应该可以，那么一直蚂蚁可以吗？这个分界线在哪里？另外，很难设想宇宙大爆炸后就是一团未坍缩的波函数，直到宇宙中第一个意识产生。所以，如果根本不同意量子力学的这个诠释，自然也就不用去思考这里“意识”指的是什么了，相当于没有问“对”问题。量子力学个人认为最难以解释的就是测量一个量以前这个量不确定（也就是说测量才导致坍缩）。上面陈浩用退相干做了解释，但是这个解释需要的“粗粒化”同样也存在一个边界问题，所以也不是所有人都同意。我的看法是，不管是哥本哈根诠释、多宇宙论、退相干、隐变量等等各色理论，只要这些理论对于所有的量子现象所得出的结果都是一致的，那么无论哪种方法都可以，只要计算方便就行（正如矩阵方法和波函数方法在数学上是等价的，一种如果是错误的，那么另一种也就是错的，所以只需要在不同的问题是选择方便的计算方法即可），如果能找到这些个理论对同一现象能得出不同的结果，那才是令人兴奋的，那就是判决性试验了（正如贝尔不等式的验证证明了爱因斯坦对量子力学的看法是不正确的）。

• 答案 4：

  把自己最近的一些思考说一下，希望大家指正。我觉得意识就是个体对外界作用于自身的“感受”。不只是生物有这种“感受”，非生物也有。猜想一面墙被一块石头击中，这面墙也能“感受”到自身被击中，并能了解到击中时和击中后的信息。在此人不是墙也不是石头，所以对于这面墙能不能理解这些信息，就不得而知了。当人观察一面墙被石头击中这件事时，墙的“感受”和石头的“感受”都会传递给人。所以我认为“意识”是普遍存在的。再看“薛定谔的猫”实验中，猫也是有意识的，它也在观察试验结果，只是当它已经看到结果时人还没有看到。

• 答案 5：

  不赞同“意识”导致波函数坍缩这个概念。认同“测量”导致塌缩。测量仪器的介入，导致塌缩到某可能的态。

• 答案 6：

  具体来说。 是“你”的“意识”。 所谓的观测。 不过是一种量子纠缠。 如果我用一个机器去观测 然后隔绝我和机器的连接。 那么该机器事实上是进入了一个新的量子纠缠。 事实上 我让一个有“意识”的人去观测 也是同样的效果。 他进入了一种 薛定谔的猫的状态。如果他和你之间没有观测的可能 那么对于你来说 波函数还是没有坍缩。不过是变得更复杂了而已。只有当"你"被卷入的时候.对于“你” 来说 波函数才是真正的坍缩了。

• 答案 7：

  哪有波啊？更没有“塌缩”。波函数没有实体对应，只是计算测量结果的工具。

• 答案 8：

  简单来说就是“有人看一眼就会塌缩”——也即量子力学最神棍的一点。 目前暂时把“有意识的观察者”定义为人类。