与朱清时院士商讨：量子塌缩与多世界诠释、测量与实在、以及量子纠缠-ag凯发真人

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撰文 | 杨荣佳（河北大学教授）

责编 | 吕浩然

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量子塌缩与多世界诠释

除了上面提到的那两篇文章，朱清时院士还有一篇非常有名的题为《量子意识》的文章。朱院士在文中谈到“波函数塌缩”、“薛定谔猫”和“量子纠缠”等量子物理现象，并得出结论：“物质世界离不开意识，意识是物质世界的基础，意识才使物质世界从不确定到确定。”

朱院士在文中说：电子可以同时处于两个不同地点，电子有可能在a点存在，也可能在b点存在，电子的状态是“在a点又不在a点的迭加”。李淼老师则认为，在测量时电子只能在一个地方出现，且不管有没有测量，电子都是存在的。

其实，即使没有测量或者相互作用，电子也不会无处不在，而是以一定的概率在空间某点出现，这个概率是由波函数的模方决定的，不同的空间点有不同的概率。比如，电子出现在a点的概率是0.5，在b点出现的概率是0.00001，那么相对于a点，电子在b点出现的概率几乎为零。藉此，如果你说电子无处不在，就不大妥切。

在测量时，意识是否会直接对测量结果产生影响，仍是一个争议。在朱院士看来，是意识导致了波函数的塌缩，从而创造了物质世界。李老师反诘：如果是意识造就了物质，在人类出现之前，难道地球太阳就不存在了吗？当然，我们还可以问，比如，如果实在是意识测量时波函数塌缩的结果，那么你看到的是一朵花，别人是不是有可能看到的就是一只鸭子了？

当然，沿着“意识决定实在”的思想，有一种可以反驳以上反问的方案：即存在一个独立于自然独立于宇宙的意识存在，这个意识可以是基督教所说的上帝。这样，我们就进入了宗教。

只要有相互作用，不管有没有人的意识参与，波函数都会塌缩，比如打到墙上的光子。另外，研究中的测量，不仅仅只涉及意识活动，还涉及物质活动，比如仪器操作。毫无疑问，意识活动在构想实验的时候起着主要作用，不过在具体的测量过程中，基本还是通过仪器来进行，比如planck卫星对微波背景辐射的探测，研究人员恐怕没有谁愿意骑在卫星上直接通过意识进行观测吧？科学实验最重要的一点，就是要尽量地排除人为因素，做到尽可能地客观。只有这样，别人才有可能重复，从而进行验证。

其次，哥本哈根诠释面临的最大挑战就是无法解释“量子塌缩”。为了避免这样的疑难，everett提出多世界诠释。以“薛定谔猫”为例：当观测者未观测之前，猫处于“活”与“死”的迭加态。观测者进行观测时，观测者和猫组成了一个新的大系统。这个大系统由两个子系统组成：一个是观测者和活猫的子系统，一个是观测者和死猫的子系统。这两个子系统就相当于两个平行世界，观测者在子系统观测时不会发生干扰，从而不会导致“量子塌缩”。因此，根据多世界诠释，测量时不会发生“量子塌缩”，因而也就不会有朱院士所说的“意识导致量子塌缩从而导致客观物”的产生。

测量与实在

在展开讨论之前，我们有必要对涉及的“实证主义”和“实在主义”这两个术语作简要的说明。“实证主义”说的是：我测到什么就是什么，在测量之前，我无法对客体给出任何描述。“实在主义”是说：存在一个不依赖于人的客观世界。

爱因斯坦是实在主义者，玻尔是实证主义者。以“黑匣子里的电子”为例，在爱因斯坦看来，不管测不测量，匣子里的电子都有确定的自旋方向，无论左右；而在玻尔看来，在没有测量之前，电子是左旋还是右旋，我们无法得知，只有测量了，我们才知道那一刻电子是处于哪一个自旋态。爱因斯坦抱怨道，我们不观测时，难道月亮就不存在吗？

爱因斯坦和玻尔都不可能全对：意识活动能对客观世界产生影响，但并不是直接的、唯一的影响。

在测量实施之前，我们大脑会先有一个关于测量的设想，这应该属于意识活动。然后，选用一定的仪器、方法、步骤，实施实验设想，再进行相关测量。也就是说，测量是离不开人类意识活动的，广而言之，人类的活动都离不开意识。如果夸大这种“观察者效应”，就会导致类似魏格纳（eugene wigner）的想法，他说：“顺理成章地，对物体的量子描述受进入我意识中的意念所影响。”朱院士也犯了类似的错误，从而得出“意识产生物质”的结论。

举一个很简单的例子：在人类出现之前，手机存在吗？当然不存在。最先提出无线通讯构想的可能是特斯拉（nikola tesla），但在手机出现之前，无线通讯的构想还属于一种意识活动。在这里，虽然意识活动起到了很重要的作用，但意识并未直接创造物质，如果没有人类知识的积累和科技的发展、以及手工和机器生产等物质活动，手机也不会成为现实。

如果把宇宙间的一切事物分为自然世界和人造世界，自然世界不是人的意识创造的，但人类的意识活动会对其造成一些影响。对于人造世界，在某种意义上，我们可以说是人类所特有的意识活动和物质活动所创造的。

但这并不是说意识有时候是第一性的。相反，应该是先有物质，然后才有相关意识，意识反作用于物质。比如特斯拉关于无线通讯的构想，也是基于法拉弟和麦克斯韦等人关于电磁场相关规律的知识。在法拉弟之前，比如人类智慧的象征之一的牛顿也没能提出移动通讯的构想。

物质第一性还是意识第一性，是哲学第一大根本问题。学过唯物主义的人大概都知道，物质应该是第一性的。在朱院士那里，是意识造就了物质，意识是第一性的。唯心主义者，可能会比较倾向于认同朱院士的观点。

量子纠缠

量子纠缠往往被人滥用，特别是一些媒体，喜欢用诸如“鬼魅般的超距作用”来形容，容易误导大众。在爱因斯坦及其合作者的那篇关于epr（einstein-podolsky-rosen paradox，即epr悖论）的原始论文中，有一个经常被人忽略的假设：不存在相互作用。如果有相互作用，用玻尔反驳爱因斯坦的话说：两个粒子仍是一个系统，没有其它关联。而爱因斯坦他们认为在两个粒子离得足够远，不能用相互作用来联系的时候，也可能存在某种关联，这就是后来提出的 “量子纠缠”。现代科学的发展，似乎表明爱因斯坦是正确的。

关于量子纠缠，李淼和朱清时两位老师都用了“手套”来做比喻，很容易让人理解。朱院士在文章中说：人脑中海量的电子互相处于纠缠态，还和宇宙中其它电子处于纠缠态。这样说是很不准确的。量子纠缠虽然很诡异，但在现实中却难以发生。要使两个电子产生量子纠缠，根据爱因斯坦他们在论文中的假设，这两个电子之间不能有相互作用。考虑粒子全同性，两个电子一般可以形成量子纠缠。但是，如果存在相互作用或者外界干扰，这种量子纠缠很快就被破坏掉了。所以，人们不必担心，当你看到地上一坨狗屎的时候，你大脑中的电子会和屎中的电子形成量子纠缠。

朱院士关于“观测者和被观测物中的电子相互纠缠”的观点和前面提到的朱院士关于“意识导致波函数塌缩从而决定实在”的观点也是相互矛盾的。举个例子：根据朱院士“观测者和被观测物中的电子相互纠缠”的观点，当你看到一只狗的时候，你大脑中的电子和狗身上的电子形成量子纠缠；而朱院士关于“意识导致波函数塌缩从而决定实在”的观点，你的意识可能不愿意这种纠缠发生。那么，这种纠缠到底会不会产生？

大概在2013年左右，为了解决“黑洞火墙”疑难，两位著名的理论物理学家maldacena和susskind提出一个大胆的猜想：er=epr。er表示爱因斯坦（einstein）和罗森（rosen）在一篇合作论文中提出的“虫洞”，epr表示einstein、podolsky和rosen在他们合作论文中发现的量子纠缠。这个等式揭示了虫洞和量子纠缠可能存在某种神秘的联系，甚至在某种程度上是等价的：它们或许以不同的方式描述了同一个根本现实。

量子纠缠可能比我们所想象的还要诡异，也许它是打开人类理解时空生成的奥秘的钥匙，甚至有可能帮助人们理解意识是如何起源的。但是没有意识，量子纠缠也可能是存在的。

制版编辑：陈婧娴丨