意识能解释量子力学吗?

一个疯狂的理论表明,意识可以通过迫使亚原子粒子选择一个具体结果来解释量子力学。

量子力学概念艺术,超弦理论。
量子力学概念艺术,超弦理论。

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,直到外部观察者对其进行测量。 测量行为将可能发生的事情的所有模糊可能性转化为明确、具体的结果。 虽然量子力学的数学为这个过程的工作原理提供了规则,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——一种对我们自己和我们对周围环境的影响的认识——在测量中起着关键作用,正是我们对宇宙的体验将它从单纯的想象转变为真正的真实。

但如果真是这样,那么人类的意识有没有可能解释量子力学的一些怪异之处呢?

量子测量

量子力学是支配构成宇宙的亚原子粒子动物园的法则。 量子力学告诉我们,我们生活在一个基本的非确定性世界中。 换句话说,至少在涉及微小粒子的世界时,无论科学家在他们的实验设计中多么聪明,或者他们对实验的初始条件多么了解,都不可能准确地预测任何实验的结果。 知道作用在质子上的力吗? 没有确定几秒钟后它会出现的固定位置——只有一组它可能出现的位置的概率。

值得庆幸的是,这种不确定性只出现在亚原子世界中。 在宏观世界中,一切都按照确定性的物理定律运行(不,我们不确定为什么会发生这种分裂,但那是另一天的问题)。

当物理学家在量子系统上进行实验时(例如,试图测量原子中电子的能级),他们永远不确定会得到什么答案。 相反,量子力学方程预测了这些能级的概率。 然而,一旦科学家们真正进行了实验,他们得到了其中一个结果,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级,他们就确切地知道它会做什么,因为它的“波函数”坍缩并且粒子选择了某个能级。

这种从非决定论到决定论的转变是完全奇怪的,物理学中没有其他理论以同样的方式运作。 是什么让测量行为如此特别? 无数的量子相互作用一直在宇宙中发生。 那么,即使没有人在看,这些互动也会经历同样的翻转吗?

意识的作用

被称为哥本哈根解释的量子力学标准解释说,忽略所有这些,只专注于获得结果。 按照这种观点,亚原子世界从根本上说是难以理解的,人们不应该试图对正在发生的事情形成连贯的图像。 相反,科学家们应该庆幸自己至少可以使用量子力学方程式进行预测。

但对很多人来说,这并不令人满意。 似乎只在量子理论中出现的测量过程有一些非常特别的东西。 当您将测量与任何其他交互进行比较时,这种特殊性会变得更加引人注目。

例如,在遥远的气体云中,在广阔的星际空间深处,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,这就是量子相互作用,因此应该适用量子力学规则。 但是没有“测量”,也没有结果——它只是每天发生的数万亿次随机交互中的一个,人类无法观察到。 因此,量子力学的规则告诉我们,相互作用仍然是不确定的。

但是,如果这两个相同的原子在实验室内碰撞在一起,科学家们就可以测量并记录发生的事情。 因为测量发生了,同样的量子力学规则告诉我们,非决定论变成了确定论——这就是让我写下具体结果的原因。

这两种情况有什么不同? 两者都涉及亚原子粒子与其他亚原子粒子相互作用。 测量过程的每一步都在某种程度上涉及亚原子粒子,因此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,例如先驱量子物理学家 Eugene Wigner,指出这两种情况之间的唯一区别在于,一种涉及有意识、会思考的观察者,而另一种则没有。 因此,量子力学中所谓的“坍缩”(从不确定概率到具体结果的转变)依赖于意识。

宇宙之梦

因为意识对人类如此重要,所以我们倾向于认为它有一些特别之处。 毕竟,动物是宇宙中唯一已知的有意识的实体。 解释量子力学规则的一种方法是将上述逻辑推向极端:我们所说的测量实际上是有意识的主体对一连串平凡的亚原子相互作用进行的干预。

这种思路要求意识不同于宇宙中的所有其他物理学。 否则,科学家们可以(并且确实)争辩说意识本身只是各种亚原子相互作用的总和。 如果真是这样,那么测量链就没有终点。 如果是这样,那么科学家在实验室中所做的与在随机气体云中发生的事情并没有什么不同。

虽然不是严格意义上的物理理论,但意识作为与物质宇宙不同和分离的概念在哲学和神学中确实有着悠久的传统。

然而,直到有人能想出一种方法来测试这种意识概念,将其与科学实验中的其他物理定律分开,它必须停留在哲学和推测的领域。

这是正在进行的一系列描述量子力学潜在解释的一部分。

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