雙縫實驗中，究竟是什麼引起的坍縮？

01-03

下面這個問題是我長期以來的一個困惑，看書看視頻都沒有解決，希望能夠得到大家的幫助。
雙縫實驗中，觀測行為究竟是怎麼引起波函數坍縮的？是觀察者主觀的意識嗎？還是作為觀測手段的光子呢？如果是光子的話，那就應該跟人的主觀意識沒有什麼關係了吧，量子世界就仍舊是客觀存在的嘍；而如果是人的意識的話，那是不是就走向唯心主義了？
不知道今天的量子力學對上述問題有沒有定論？貌似上述兩種觀點都有其支持者。

按照退相干理論，應該是屏幕與光子進行相互作用，使其在位置表象下的約化密度矩陣對角化，量子概率退化為經典概率。但這個解釋仍然是定性的和不完備的。原因：

1.需要對光屏的哈密頓量、波函數和相互作用哈密頓量做一定量描述，才能確定退相干發生的時間尺度（目前理論界仍有爭議...有的理論算出來的時間比宇宙年齡都長，有的算出來的相當於瞬間）

2.就算退相干發生了，得到的依然是經典系綜，但是我們用系綜去描述單粒子的狀態在邏輯上是有疑問的。對於單個光子，光屏上觀察到的是一個點，而不是一個概率分布。當然，神奇的是在同樣條件下重複實驗卻可以得到一個概率分布。

（感謝評論提醒，純態的多粒子系統的子系統可以處在混態上。所以在量子力學層面上這個邏輯沒有毛病。真正的問題在於「概率」是什麼，它和我們日常使用的概率似乎完全不同。因為我們透硬幣原則上是一個確定的結果，但量子力學中的概率似乎是本性的。）

所以結論是，依然無解...但題主擔心的問題物理學界應該是不願接受的...首先我們肯定不希望意識被引入理論的。在上面的解釋中光屏實質上起了觀察者的作用，所以測量是不需要意識參與的。一般假設參與測量的是一個極高Hilbert空間維數的量子系統，為了方便研究其動力學，還可假定它是一個量子混沌系統（這樣疊加態和本徵態的統計行為就差不多了）。但目前依然沒有統一的理論描述這個問題，以上只是作者本科導師的部分理解。

量子力學：「哪壺不開你……

謝邀。

這是個真正的難題，目前持各種觀點的科學家都有，還沒有定論。

這個是整個量子力學的最大未解決問題。

連引力問題，都和這個問題有關。

解決這個問題，整個物理學就會再來一次脫殼新生。

與環境作用的退相干使波函數坍縮，測量的明確定義就是相互作用，跟意識無關。

這個問題很多科學家都討論了，都提出了理論，然而全都有bug。

1、哥本哈根詮釋。

哥本哈根詮釋說是意識體導致了波函數的坍縮，然後呢？然後呢？意識是什麼？什麼叫意識？怎麼才能叫做被意識？怎麼才叫被觀測？天知道！

2、多宇宙詮釋（真正分裂）

觀測那一瞬間，宇宙炸了，變成了左宇宙and右宇宙。所以說這電子這麼牛逼嗎？面子這麼大嗎？就為了它，宇宙就要服從它？而且為什麼會分裂？並不知道。

3、多宇宙詮釋（未真正分裂）

在希爾伯特空間中，電子狀態是二維的（左電子，右電子構成的坐標系）。觀測者加入後，增加了維度（觀測到在左，觀測到在右），由於觀測者是大量粒子組成，增加了大量維度，這些狀態在增加維度上垂直，然後坍縮。

看起來似乎很有道理，然而也就是加了一堆概念而已，可能能說服別人，但我覺得只是增加了逼格而已。

4、退相干理論（個人認為主流）

如果對單個量子分析，我們分析不出來結果，因為它們互相干涉。但對於一大堆量子分析，我們就可以分析出來，因為它們相互干涉的量幾乎抵消。

很不錯的解釋，按照這個推論，薛定鍔的貓不會生死疊加，因為它們退相干了。然而還是不能對單個量子定性。

5、隱變數理論（雖然被判了死刑，但我還得拉出來遛一遛）

雖然貝爾不等式告訴我們「要麼承認可以超過光速，要麼隱變數理論是錯的」。但隱變數理論在否掉相對論也能成立，只不過否掉相對論要的信心，反正我沒有。

6、多精神理論

是人精神分裂了，量子其實沒有分裂。宇宙也沒分裂。

好吧，你厲害，你精神分裂了666666

7、超弦理論

超玄理論，有生之年系列。

-------以上部分語言由於為了風趣，有失全面性，畢竟其中派系很多，主流是哥本哈根（也不是完全主流），也不是三言兩語能說清楚的。畢竟講理論大家一定會罵我一句zz然後果斷關閉。其中我個人贊成退相干，所以對其局限性描述較少。不過哥本哈根我覺得在對「貓」的描述上，我力挺「退相干理論」，若是對嚴謹性表示置疑，就權當博眾人一笑罷了--------

-----------------補充1--------------

關於隱變數理論，我必須補充一點，因為我全文以調侃為主，所以對具體闡述不太清晰。我這裡闡述一下：貝爾不等式是否定的「定域實在性」，由於「定域性」為「光速為真空中信號傳播最大」，這個要是反駁會涉及相對論，還有一些時間悖論。所以被否了，所以說「隱變數理論out」（還有原因是貝爾不等式較為支持量子力學結果）。因為我這裡是吐槽，所以說「把隱變數理論拉出來遛一遛。

關於多世界理論，我也說了種類特別多，而且自恰，但是很荒誕（也有些有道理，這裡就不贅述了），所以我採取的方法就是吐槽（當然有一種世界不真正分裂的理論我還是有些贊同的，但這個理論我也以吐槽帶過了）

如果你是要學真正理論，那很抱歉，科學界現在還沒有定論。基於如此現狀，我採取了吐槽的方法簡要的說了各種理論理論的利和弊（但很多主要說的弊，利闡述的很少，若是對嚴謹性置疑，我也會補充了，雖然本人非專業人士，但是對理論的推導還是了解一些的。也不是只會理論的純小白）

再提醒，本文以吐槽為主，並不是嚴謹的科學論文

爵士貓回復自由之城剛剛

你的問題也是我在不成熟時期的疑問。輪迴，是說人的靈魂或業力或阿賴耶識的輪迴，現在物理對於人的意識的研究是核心問題之一。彭羅斯著名的《皇帝新腦》（Emperor"s New Mind)一書，他給意識假定了一個機制叫協同客觀崩現（Orchestrated Objective Reduction，簡稱Orch-OR）。直接說結論，輪迴是在說人的意識問題，人的意識是沒有時間空的概念，也就不必擔心輪迴會讓人類越來越多 ?

我個人也相信量子和意識的確有關係。但是我的這個「信仰」不是科學判斷。如果有人問我為什麼，我會回答說不知道，我只是相信，我沒有理由。

什麼才是真實？ ——世界著名物理學家論辯量子意識

2010年，美國科學家設計出一種肉眼可見的量子機械，讓一個極小的半導體「量子鼓」同時處在振動和不振動的疊加態，進一步縮小了量子力學和我們現實感之間的距離。該研究成果獲評《科學》雜誌2010年十大科學突破之首。

根據量子力學基本方程，像電子這樣的微觀粒子不會同時具有精確的動量和精確的位置，這一不確定性原理限制了人們對微觀事物認識的極限，因為存在觀測者對觀測目標的擾動，主體和客體世界必須被看成是一個不可分割的整體。沒有一個獨立存在於客觀世界的事物，任何事物都只有結合特定的觀測手段，才談得上具體意義。

是否存在獨立於觀察者的真實事物？

喬普拉：您認為是否存在獨立於觀察者的真實事物？

奧爾福德：是的。那種執著地認為桌子上的水壺依賴於你或我的觀察的觀點，我並不認可。

喬普拉：我認為水壺的形狀、顏色、質感依賴於神經系統，不同的神經系統對這些信息的感知會完全不同。蜜蜂不會體驗到（同樣的）水壺，蝙蝠會體驗到超聲波的回聲，而蜥蜴的眼球能以兩個不同的軸轉動，我很難想像對一隻蜥蜴來說，水壺看起來是什麼樣子。所以，水壺本身就是作為水壺而存在嗎？

奧爾福德：是的。

喬普拉：物質是假象，唯有意識是真實。

這是今年1月29日在曼哈頓菲羅克忒忒斯多學科研究中心舉行的一場題為「真實的性質」辯論會的一個片段。彭羅斯的質疑給這場論辯提供了主題——物理學和數學能完整描述真實嗎？科學家、藝術家和學者們坐在一起探討主觀感知的世界，旨在為科學和人文兩個截然不同的世界架起溝通的橋樑。

意識如何產生？

哈梅羅夫支持的觀點是，知覺和意識產生於大腦中量子糾纏電子的玻色—愛因斯坦凝聚波函數的坍塌。比如這種坍塌每秒鐘40次，而有些受過特殊訓練的人達到了每秒80次，感知的速度更快，所感知的世界就會慢下來。

奧爾福德2006年發表於《物理學基礎》上的一篇論文中稱，物理學「只是覆蓋了我們經驗世界的有限方面」。但他質疑「量子意識」的觀點，認為量子糾纏「通常非常脆弱」並且「難以組織」。物理學家認為，即使是對於少量粒子在任意長久期間的糾纏，這也是不大可能的，他說，對於量子微妙性而言，「這些非常脆弱的過程是人類大腦功能的關鍵特徵」，但這「不適用於環境」。他支持對物理學與形而上學之間的聯繫給予嚴格的限制。他說：「意識更可能從其他地方升起，按照更傳統的科學說法，你不需要到達這裡；而按最奇怪、最詭異的現代物理的說法，你不需要到達任何地方。」

而喬普拉作為神秘主義者的一方，表示希望「熟悉科學的限制」。正是奧爾福德強調了那些限制。喬普拉想把奧爾福德的實用主義界限推得更遠。他認為科學以謙虛的方式才能被理解，卻未必是打開「終極真實」之門的鑰匙。

奧爾福德指出，量子力學早正在20世紀就產生了，也可能有一天被丟掉，正像19世紀末提出的以太概念那樣。「如果你太過於依賴當前的科學範式，再過100年，它可能被替代了。你可以用『量子力學』來啟發思路，可以在多個途徑使用它。但我不認為你真的想把它當做基礎性的根本原理。

真實是什麼？在數學框架中，真實可能永遠得不到一個完整的最終描述，科學探索者正如受了傷的菲羅克忒忒斯。自然世界中，不依賴於主觀觀測的客觀真實是否存在？在當前的物理學和數學範式中探索心理過程與意識，能否完整地詮釋真實？迄今尚未發現的未來的物理或數學是否有這個能力？

當人們把目光轉向認知的主體時，卻發現量子力學這一解釋客觀世界的理論與主觀意識運行如此貼近。量子意識理論認為，經典力學無法完整解釋意識，意識是一種量子力學現象，如量子糾纏和疊加作用。大腦中存在海量的處於量子糾纏態的電子，意識正是從這些電子的波函數的周期性坍塌中產生。這一假說在解釋大腦功能方面佔有重要地位，形成了解釋意識現象的基礎。

目前有幾種不同的量子意識理論。代表人物有大衛·玻姆、古斯塔夫·波洛伊德、大衛·查爾默斯、羅傑·彭羅斯與斯圖亞特·哈梅羅夫等人。

黃曉祥

佛教那麼牛，為什麼開悟的高僧大德，不發明一種東西來解決環境污染呀？比如高效蓄電池。

爵士貓回復黃曉祥

阿彌陀佛。學佛的目的在於了解宇宙世界包括生命現象的真相，由此做一個明明白白的覺者。佛在悟道之際就有「原來眾生實平等無異，皆有佛性，能人佛不可思議解脫之境。如今卻被愚癡妄想所蓋，不見自性真心。」我相，人相，眾生相，壽者相恰如一條束縛眾生的鎖鏈。今天，那麼多大科學家，為何對量子力學的波函數表達的幾率因果性不接受呢，是因為他們已被我相，人相，眾生相，壽者相束縛了，被經典力學的思想束縛了。科學家沒有可能握有絕對真理。佛學大師也沒有可能握有絕對真理。宇宙沒有絕對真理。這就是量子力學的思想的本質含義。量子狀態本身就是幾率因果性，量子在剎那剎那的表現，就以薛定諤的貓實驗的猜想來表達。量子狀態。表達的就是相對性，只有在宏觀與微觀的邊界上，波函數坍塌了，才是一種宏觀世界的絕對性。佛學的空性思想，就是相對性與絕對性的融合的極好的思想表達。

把酒黃昏後（作者）回復語謙

不，我運用的是哲學的辯證思維解答問題，不屬於科學範疇，自然也就沒有所謂的民科之嫌了

爵士貓回復把酒黃昏後（作者）

薛定諤提出薛定諤波函數，認為電子不是一個粒子，而是一波，它沒有具體的位置，也沒有具體的路徑。為何，因為這就涉及人對時間與空間思想的定義，在量子狀態，人們日常理解的時間與空間概念不存在了。嚴格的說，時間與空間在量子狀態是沒有的，量子狀態只能用多維度的平行世界來表達，佛學說一念三千，量子狀態就是在多維度的平行世界才可表達。薛定諤的貓處於既死又活的疊加態，就是人們用日常的經典力學的思想模式來思維，就必然有時間與空間的確定，就要確定量子的路徑，具體位置，就有了量子是波還是粒子的矛盾。波恩認為波函數代表一種隨機，一種概率，不是電子電荷在空間中的實際分布。他認為電子本身不會像波那樣擴展開區，但是它的出現概率像一個波，嚴格的按照波函數分布。波函數的概率性隨機性，確實量子狀態的宏觀上合理的理解，不是量子狀態在空間的實際分布，因為空間時間的概念，已不適合表達量子狀態。以雙縫試驗為例，一個電子穿過狹縫後只會在屏幕上隨機留下一個小點，只是在亮處出現的幾率更大，暗處更小。一個電子出現的位置是隨機的，但大量電子總體的模式是一定的，就是形成干涉條紋。雙縫試驗的測試裝置，測試裝置本身是宏觀性的不是微觀的量子狀態，電子在屏幕上的表現已經是在退相干條件下的波函數的坍塌，是一個宏觀的表達。電子在屏幕上的表達，還是保持了量子狀態的幾率特性。但是你想由雙縫試驗來解答量子狀態，是不可能的，雙縫試驗是在宏觀狀態的，量子在實驗中已坍塌為宏觀的一種表達。薛定諤的貓在實驗中已不存在，貓已經是在宏觀世界的另外【新的存在】，一種絕對性的【新的存在】，【新的存在】已丟棄了相對性，【新的存在】就是經典力學理解的【存在】。

把酒黃昏後（作者）回復zhhoo

站在更宏觀的視角看，一切學術思想都是等價同胚的，有興趣你可以了解下「王陽明心學」，王陽明的「心外無物」這一說，其中對物的解釋和量子退相干非常相似，站在相對宏觀的視角看，這些都是殊途同歸的，平行宇宙論，在某種視角下亦是正確的

爵士貓

答的好，世界就起始於人的自我意識之開始。人的意識原處於量子世界狀態，意識已分別，就進入了波函數坍塌，就有了宏觀世界的邊界，就有了文明。人的意識，就符合波幾率，就是佛學的空性。平行世界，多世界理論，只能在解釋量子狀態中有效，進入宏觀物理世界就失效了。退相干理論，應是量子狀態到宏觀世界的邊界，如何確定的理論。波函數坍塌，其實就是量子狀態的轉向過程，退相干過程就確定了宏觀世界。所以，退相干理論是可以用物理實驗進行檢驗。平行世界，多世界理論，因為處於量子狀態，不能用物理實驗進行檢驗。

按照現在的情況，和「意識」的定義有很大關係，或者真的是「意識」。只要你能給意識一個物理上的定義那麼這個問題就應該可以解決。

又看到這個問題，想加一個詞

不自量力

不(要)自(學)量(子)力(學)

測量他從哪一個縫穿過的時候，你認為你的測量對它沒有干擾，但實際上是有微微擾動的，而這種擾動對於宏觀的東西確實可以當做沒有干擾，但是對微觀粒子卻不是這樣，就是這個測量使得粒子的波函數塌縮到某一個狀態，然後被你測出來。你不去測量它從哪個縫穿過的時候，它的確是像傳統光學波的概念那樣，從雙縫都穿過。

正在苦逼地學量子力學。

如果樓主想問的是『波函數的坍塌是什麼引起的』那麼這個問題在目前是無解的，個人認為引起波函數的坍塌的是「觀察」這一概念，在你觀察的那一瞬間引起了整個系統中有關的變數，不管是否有光子的干擾，此時波函數迅速擴大並崩塌，這個過程幾乎在一瞬間完成，意思就是說，如果不去「觀察（以任何的方式或手段）」，這個系統將永遠處於混沌狀態，波函數以非常平緩的速度增長，不引起系統的變化。

雙縫實驗在量子力學裡引發了玄學，最終平行宇宙等都出來了。

然而針對雙縫實驗，我始終有個疑問，但是苦於沒有實驗條件去驗證，如果知乎里有人能夠有條件做實驗，希望能夠驗證一下：

單個光子通過縫隙後仍然產生干涉，是當前需要解釋的。我的想法，如果單個光子嚴格按照本振頻率周期發出來，是否還會幹涉。目前做的實驗，光子雖然可能是一個一個發出來的，但是並沒有準確的定時，那麼在傳播過程中波的分布可能就是離散的。而如果嚴格按照本振周期去發送，極可能看到一個點而非干涉條紋。

有條件的可以考慮做一下實驗。

實際上現有的一切理論，都在嘗試解釋它，需要一個原因對嗎？依據最佳解釋理論來闡述使得我們的觀測處有因果律約束。但其實，在單個粒子處可能並沒有因果關係，只是一種存在。你觀測到這樣了，就是那樣，沒有為什麼。不論多違背常識，它就在那裡。它不會為了服從因果律而必須有原因在哪裡。

科學家想，肯定有一個因導致這樣的結果，但是，也許，擴展下因果關係讓他兼容微觀粒子的觀測才是出路。畢竟，存在先於因果的。

量子力學的玄學原理

通過粒子作用，

退相干的系統污染了相干性。

對於疊加態粒子來說，它中了宏觀系統的毒。_(′?`」 ∠)_

跟意識什麼的毛線關係都沒有。

如果是觀測者意識引發了坍塌，那麼觀測者的介質是什麼，可以是個嬰兒嗎，動物嗎？貓嗎？或者其他擺脫意識的觀測介質，嬰兒並沒有通過雙縫以後的波性或點性的期許的意識，或者是動物，他們眼中看到的是什麼，假設他們看到的也是點性，這與意識有何關係？還是我們未知發現的某種內在聯繫或者是我們人眼的局限性，且與自我意識無關。

人的意識會不會是像蝙蝠俠一樣的，他自己的那些老對手都是他自己弄出來的？

這個問題實在沒法答，有很多假設，但是都沒有足夠令科學界集體信服的

......不知道。

或者根本就沒有坍縮，只是宇宙分裂成兩個而已。

或者宇宙本來是兩個一樣的，然後通過雙縫變成了不同的兩個不同的。

這個問題提的很有水平！不過目前圍繞這個問題有不少觀點，量子塌縮過程（R過程）至今還困擾著理論家們，建議讀讀相關文獻，恕我不能提供有建設性的答案。謝謝！