意识能解释量子力学吗?

意识能解释量子力学吗?

量子力学最令人困惑的方面之一是,微小的亚原子粒子似乎不会 "选择 "一种状态,直到外部观察者对它进行测量。测量的行为将所有可能发生的模糊的可能性转换为明确的、具体的结果。虽然量子力学的数学为这一过程提供了规则,但数学并没有真正解释这在实际中意味着什么。

一种观点认为,意识—对我们自己以及我们对周围环境的影响的认识  —在测量中起着关键作用,是我们对宇宙的体验将其从单纯的想象转化为真正的真实。

但如果是这样的话,那么人类的意识是否有可能解释量子力学的一些怪异现象?

量子测量

量子力学是支配构成宇宙的亚原子粒子的动物园的规则。量子力学告诉我们,我们生活在一个基本的非决定性世界。换句话说,至少在涉及到微小粒子的世界时, 无论科学家们在实验设计上多么聪明,或者他们对该实验的初始条件了解得多么完美,都不可能肯定地预测任何实验的结果。知道作用在质子上的力吗?没有一个固定的位置,它肯定会在几秒钟后出现—只有一组它可能出现的概率。

值得庆幸的是,这种不确定性只浮现在亚原子世界中;在宏观世界中,一切都按照决定性的物理定律运行(不,我们并不完全确定为什么会发生这种分裂,但这是另一个问题了)。

当物理学家对量子系统进行实验时(例如,试图测量原子中电子的能量水平),他们从来没有完全确定他们会得到什么答案。相反,量子力学的方程预测了这些能级的概率。然而,一旦科学家实际进行实验,他们就会得到其中一个结果,突然间,宇宙又变得确定了;例如,一旦科学家知道了电子的能量水平,他们就确切地知道它要做什么,因为它的 "波函数 "崩溃了,粒子选择了某种能量水平。

这种从不确定主义到确定主义的翻转是彻头彻尾的怪事,物理学中没有其他理论能以同样的方式运作。是什么让测量行为如此特别?宇宙中无时无刻不在发生无数的量子相互作用。那么,这些相互作用是否经历了同样的翻转,即使没有人在看?

意识的作用

量子力学的标准解释,即哥本哈根解释,说要忽略这一切,只专注于获得结果。在这种观点中,亚原子世界从根本上说是不可捉摸的,人们不应该试图对正在发生的事情进行连贯的描述。相反,科学家们应该认为自己很幸运,至少他们可以用量子力学的方程式进行预测。

但对许多人来说,这并不令人满意。似乎在测量的过程中有一些令人难以置信的特殊性,而这些特殊性只出现在量子理论中。当你把测量与比如说任何其他交互作用相比较时,这种特殊性就变得更加引人注目了。

例如,在一个遥远的气体云中,在浩瀚的星际空间深处,周围没有人;没有人在看。如果在该气体云中,两个原子相互碰撞,这是一种量子相互作用,所以量子力学的规则应该适用。但是没有 "测量",也没有结果;这只是每天发生的数万亿次随机相互作用中的一次,没有被人类观察到。因此,量子力学的规则告诉我们,这种互动仍然是不确定的 。

但如果这两个原子在实验室内撞在一起,科学家可以测量并记录所发生的一切。因为发生了测量,量子力学的相同规则告诉我们,不确定性翻转成为确定性—这就是让我写下具体结果的原因。

这两种情况之间有什么不同?两者都涉及亚原子粒子与其他亚原子粒子的相互作用。而测量过程的每一步都在某种程度上涉及亚原子粒子,所以不应该逃避通常的量子规则,即结果应该是不确定的。

一些理论家,如量子物理学家尤金-维格纳(Eugene Wigner)(在新标签中打开),指出这两种情况的唯一区别是,一个涉及有意识、有思想的观察者,另一个则没有。因此,量子力学中所谓的 "坍缩"(从不确定的概率过渡到具体的结果)是依靠意识的。

宇宙的梦想

由于意识对人类如此重要,我们倾向于认为它有一些特殊之处。毕竟,动物是唯一已知的居住在宇宙中的有意识的实体。而解释量子力学规则的一种方式是将上述逻辑贯彻到其极致。我们所说的测量实际上是一个有意识的代理人对一连串原本平凡的亚原子相互作用的干预。

这种思路要求意识与宇宙中所有其他物理学不同。否则,科学家们可以(而且确实)认为,意识本身只是各种亚原子相互作用的总和。如果是这样的话,那么在测量链中就没有终点。如果是这样,那么科学家们在实验室里所做的事情与随机气体云中发生的事情真的没有任何区别。

虽然不是严格意义上的物理理论,但意识与物质宇宙不同和分离的概念在哲学和神学中确实有一个长期的传统。

然而,除非有人能想出办法,在科学实验中测试这种意识与其他物理规律分离的概念,否则它将不得不停留在哲学和猜测的领域。

这是一个正在进行的描述量子力学潜在解释的系列的一部分。

Scince and No