量子物理學——意識決定存在

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量子物理學——意識決定存在

大多數物理學家在面對讓人心力交瘁的量子力學矛盾時都會聳肩膀表示絕望。對大多數科學家來說,量子力學是一套烹飪規則,產生有著驚人精度的正確概率。約翰·波爾金奎恩先前是一名物理學家後來成為一名牧師,他說:“普通的量子技工和普通的電機技工一樣都不是哲學家。”

量子物理學——意識決定存在

然而,一些物理學領域最深刻的思想家卻奮力解決這些問題。例如,有幾種方式解薛定諤的貓問題。首先,諾貝爾獎獲得者尤金·維格納和其他人提倡“意識決定存在”。維格納曾經寫道:“不考慮觀察者的意識就不可能以完全一致的方式建立量子力學的定律……正是外部世界的研究得出人的意識是最高實在這個結論。”或者像詩人約翰·濟慈寫的“任何事情在經歷之前都不能成為真實的。”

但是如果我在進行觀察,又是什麼確定我在什麼狀態呢?這意味著必須有別的人觀察我,使我的波函數消失(坍塌)。有時把這種狀況叫做“維格納的朋友”。但是這也意味著必須有人觀察維格納的朋友,以及維格納的朋友的朋友等等。是不是有一個宇宙的意識在觀察整個宇宙以確定整個朋友系列呢?

安德烈·林德是一位固執地相信意思起到中心作用的物理學家,他還是宇宙膨脹學說的奠基人之一。

量子物理學——意識決定存在

他說:

“對我這樣一個人類的成員之一,在沒有任何觀察者的情況下,我不知道說字宙是存在的有什麼意義,字宙和我們是一起的。當你說沒有任何觀察者的宇宙是存在的,我從中得不出任何意義。我不能想象一個不考慮意識的萬物的一致理論。一個記錄設備不能因為有人讀記錄設備上記錄的東西而起到一個觀察者的作用。為了讓我們看到某事發生、彼此談論某事發生,你需要一個宇宙,你需要有一個記錄設備,你還需要有我們……沒有觀察者,我們的宇宙是死的。”

根據林德的哲學,恐龍化石在你們看到他們之前並不實際存在。但是當你看到他們時,恐龍化石一躍而出,好像他們幾十億年前就存在了。(持這種觀點的物理學家小心翼翼地指出,這個描述在實驗上是和幾百萬年前恐龍化石所在的世界一致的。)

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有些人不喜歡將意識引進物理學,他們說照相機可以觀察一個電子,因此不需藉助意識存在波函數就能坍塌。但是誰來說照相機是不是存在呢?需要另一個照相機來觀察第一個照相機,使它的波函數坍塌。這樣就需要第二個照相機來觀察第一個照相機,第三個照相機來觀察第二個照相機,如此等等。因此,引進照相機不能回答波函數怎樣坍塌的問題。

一個部分解決這些棘手哲學問題的方法叫做“退相干”法,現在已在物理學家中間流行,它是德國物理學家迪特爾·策在1970年首先提出的。他注意到在真實世界中不可能把貓與環境分開。貓不斷地接觸空氣分子盒子,甚至通過實驗的宇宙射線。

這些相互作用,不管它多麼小都迅速影響到波函數:如果波函數受到極其微小的擾動,那麼波函數就會突然分成不再相互作用的死貓或活貓的兩個截然不同的波函數。他指出:只要和一個空氣分子碰撞就足以使它坍塌,迫使死貓和活貓的波函數永久分開,彼此不再溝通。換句話說甚至在你打開盒子之前貓就與空氣分子接觸了,因此貓就已經是死的或是活的了。

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策進行了關鍵的以前被忽略了的觀察:要想讓貓既是死的又是活的,死貓的波函數必須與活貓的波函數完全同步地振動,叫做”相干性”。但是這在實驗上是幾乎不可能的。在實驗室產生一致的相干物體振動是極其困難的(實際上,由於外部世界的干擾要想讓幾個原子相干振動都十分困難。)在真實世界裡物體和環境相互作用,與外部世界的微小相互作用都能干擾這兩個波函數使它們“退相干”,即不再同步並分離。一且這兩個波函數不再彼此同相振動,策指出這兩個波函數就不再相互作用。



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