311、【轉載】量子力學意義初現

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311、【轉載】量子力學意義初現

來自專欄前沿科技的道德哲學反思

量子力學意義初現

來源：環球科學

2018-07-27

近一個世紀以來，物理學家們一直想知道量子力學最反直覺的預測是否是真的。而直到近幾年，才有了可行的、回答這個問題所需的技術，一系列實驗結果隨之湧現，其中包括2007和2010年發表的令人震驚的研究成果，而今年5月發表的一項令人印象深刻的測試則帶來了該領域研究的高潮——其表明量子力學的關鍵預測是正確的。綜上所述，這些實驗表明，我們的日常世界在被觀察到之前並不存在，這反過來又如我們將在這篇文章中論證的一樣：心智在自然中起主要作用。因此，這讓更廣泛的科學團體，而不僅僅是那些與量子力學基礎相關的——不得不面對量子力學最具爭議的預言所帶來的反直覺的推斷。

多年來，我們寫了許多文章來解釋為什麼量子力學似乎暗示了世界本質上是唯心的，因此也常常被誤解和歪曲為擁護唯我論或某種形式的「量子神秘主義」，讓我們再次澄清：對於精神世界的論證並不意味著世界僅僅是個人的幻覺或想像。我們的觀點完全是自然主義的：世界的基本心智是一種依據自然法則的超越個人的心智。它包括，且遠遠超越任何個人的心靈。

因此，宇宙中所有無生命物質的動態對應於超越人類的思維，就像個人同樣由物質構成的大腦的活動對應於個人思維。這個概念消除了模稜兩可的不連續性，並提供了缺失的物質世界內在本質：所有的事物，不僅僅是那些存在於有生命的大腦中的，都是內在體驗的外在表現，不同的物質形態反映了不同的心智活動形態或模式。

根據量子力學理論，世界存在的方式是一個同一時刻重疊在一起的可能性，技術上稱之為為「疊加」——直到觀察將這些可能性中的一個變為明確的物體和事件。這種轉變在技術上被稱為「測量」。我們對於精神世界的關鍵爭論之一是，是否只有有意識的觀察者才能進行測量。

一些人聲稱，如探測器一樣的無生命物體也可以在上述意義上進行測量，從而反駁這一觀點。問題是，把世界分割成離散的無生命物體僅僅是名義上的分割。岩石與它所組成的山脈是一個整體嗎？如果是的話，它會僅僅因為從山上分離而變成一個單獨的物體嗎？再有，當它從山坡上滾下的時候，每與山脈接觸一次，都引發了一次測量嗎？對這些問題的簡要思考表明，探測器的定義邊界是模糊的。無生命世界是由量子力學統治的單一物理系統。事實上，正如約翰·馮·諾依曼第一次論證的、及一位後來者的工作重現的那樣，當兩個無生命物體相互作用時，它們只是簡單機械地「糾纏」在一起，也就是說，它們以這樣一種方式結合在一起——其中一個的行為會密不可分地影響另外一個，但並沒有實際的測量發生。

讓我們更具體一些。在著名的雙縫實驗中，電子通過兩個狹縫被射出。當它們在狹縫處被觀察時，電子錶現為特定的粒子。只有在它們通過狹縫之後才觀察時，電子錶現為可能性的雲。1998年，以色列魏茨曼研究所的研究人員表明，當探測器放置在狹縫處時，電子錶現為一定的粒子。乍一看，這似乎表明測量不需要有意識的觀察者。

然而，探測器的輸出只有當人們有意識地觀察時才被所知。這種有意識觀察之前的測量假設缺乏令人信服的理論或經驗基礎。畢竟，正如上面所討論的，量子力學沒有解釋為什麼整個系統——電子、狹縫和探測器的結合，在有人看著探測器的輸出之前不會重疊糾纏在一起。

因此，有意識的觀察者可能是不可或缺的，我們中的一位在所謂的「延遲選擇量子擦除」實驗中進一步闡述了這個想法。底線問題是，我們無法知道事實上探測器是否執行了測量，因為我們無法將我們自己從知覺中抽離出來。回想馬克思.普朗克的立場：「我把意識視為根本。我把物質看作是意識的衍生物。我們不能落後於意識。」（強調）

有人聲稱，最新的「退相干」概念將意識作為測量的中介。根據這種說法，當探測疊加態的量子系統時，疊加態中，重疊的可能性的信息「泄漏」並分散在周圍環境中。據稱，這是以相當機械的方式解釋為什麼疊加在測量之後變得不可見。

然而問題是，退相干一開始就不能解釋周圍環境的狀態是如何確定的，因此它不能解決測量的問題或排除意識的作用。事實上，正如退相干提出者之一Wojciech Zurek所承認的那樣，

對於「為什麼我們會感知到一個明確世界」這個問題，詳盡的答案無疑會涉及到一個「意識」模型，因為我們真正關心的是我們的「觀察者」印象，即我們只意識到其中一種可能性。

事實上，糾纏量子系統行為的特殊統計特性（即它們實驗上證實的對所謂「貝爾不等式」和「萊格特不等式」的違反）似乎排除了除意識作為測量中介外的一切說法。有些人接下來聲稱糾纏僅在微觀系統中被觀察到，因此，它的特性被認為與桌子和椅子尺度的宏觀世界無關。

但是這樣的說法是不正確的，因為最近的一些研究（例如2009, 2011和2015年的）已經證明了更大的系統存在糾纏。去年，一篇論文甚至報道了「巨大」物體的糾纏。此外，量子疊加已經在多種系統中被觀察到，如小金屬槳葉和活的組織。顯然，量子力學定律適用於所有尺度和基本物。

保持疊加的是量子系統與我們所直接意識到的宏觀世界隔絕的程度，而無關量子系統的大小。如果一個疊加被暴露於這個世界中就不會存在，即說明，在一個明確的物質現實中意識的作用十分重要。

現在，隨著大多數哲學上有爭議的量子力學預言最終都在沒有留下漏洞的情況下被實驗證實，對於那些想要避免面對量子力學的影響的人來說就沒有任何借口了。為免我們繼續依賴一種現在被認為是錯誤的現實觀點生活，我們必須從文化的對話轉為理解大自然不斷地告訴我們關於它自己的東西。

本文作者：

Bernardo Kastrup, Henry P. Stapp, Menas C. Kafatos

翻譯：馬一瑗審校：施懌

原文鏈接：

https://blogs.scientificamerican.com/observations/coming-to-grips-with-the-implications-of-quantum-mechanics/

引自：量子力學意義初現--中國數字科技館

（2018.7.29）