量子講堂第六期,在量子力學(xué)中有一個(gè)著名的電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn),電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的結(jié)果使整個(gè)物理學(xué)界乃至哲學(xué)界對(duì)于人的意識(shí)與物質(zhì)的關(guān)系陷入了更加深入的思考,意識(shí)究竟是依托于物質(zhì)而存在?還是意識(shí)可以影響客觀物質(zhì)?
在第五期中我們提到了量子力學(xué)中著名的電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)的過程這里就不多介紹了(在第五期的文章中有詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)流程),這里直接和大家說一下實(shí)驗(yàn)的結(jié)果:在人的觀測(cè)下,電子是一種粒子,如果沒有人的觀測(cè),電子是一種波,量子力學(xué)中哥本哈根學(xué)派解釋說:微觀粒子在沒有被人觀測(cè)的情況下,微觀粒子處于一種疊加態(tài),此時(shí)的微觀粒子可能處于任何狀態(tài),我們無法準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)出微觀粒子的動(dòng)量與位置,所以物理學(xué)家只能使用薛定諤波動(dòng)函數(shù)來描述微觀粒子的概率,當(dāng)微觀粒子被人觀測(cè)之后,微觀粒子的疊加態(tài)會(huì)立即消失(數(shù)學(xué)上表示波函數(shù)坍縮),變成可以確定的本征態(tài),也就是說是人類的觀測(cè)行為使微觀粒子從不確定變成了確定。
那么問題來了,人類的觀測(cè)行為究竟是什么?
人的觀測(cè)行為是否與動(dòng)物的觀測(cè)行為、純物質(zhì)的觀測(cè)行為一樣呢?也就是說如果我們用一個(gè)貓去觀察微觀粒子、或者說我們使用一臺(tái)攝像機(jī)去觀測(cè)微觀粒子,微觀粒子會(huì)不會(huì)在貓或者說攝像機(jī)的觀測(cè)下也變成粒子態(tài)呢?動(dòng)物的觀測(cè)行為、攝像機(jī)的觀測(cè)行為會(huì)不會(huì)導(dǎo)致微觀粒子的波函數(shù)坍縮呢?再直白一些說:究竟是觀測(cè)行為導(dǎo)致微觀粒子的波函數(shù)坍縮,還是人的觀測(cè)行為導(dǎo)致微觀粒子的波函數(shù)坍縮?
首先來說使用一只貓去觀測(cè)微觀粒子是不可能的,并不因?yàn)檫@一觀測(cè)行為不可能,而是因?yàn)槲覀儫o法確認(rèn)貓是否進(jìn)行了觀測(cè),因?yàn)樨垷o法表達(dá)自己的想法,也就是說我們無法從貓的主體判斷微觀粒子的波函數(shù)是否進(jìn)行坍縮,那么使用攝像機(jī)這種純物質(zhì)觀測(cè)是否會(huì)讓微觀粒子的波函數(shù)坍縮呢?
理論來說:不可能,從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來說也是不成立的,因?yàn)橐磺械奈⒂^粒子在沒有被觀測(cè)之前度具有疊加態(tài),也就是說微觀粒子在沒有被觀測(cè)之前是無法確定的,而攝像機(jī)是由處于疊加態(tài)的微觀粒子組成,所以攝像機(jī)在進(jìn)行觀測(cè)微觀粒子的運(yùn)動(dòng)時(shí),攝像機(jī)也是處于疊加態(tài),如果僅僅使用攝像機(jī)去觀察微觀粒子的話,那么兩者將同時(shí)處于無法確定的疊加態(tài),只有在一種情況可以讓微觀粒子與攝像機(jī)的疊加態(tài)消失,那就是人觀測(cè)了攝像機(jī)所拍攝的片段,人的觀測(cè)行為導(dǎo)致微觀粒子與攝像機(jī)的波函數(shù)同時(shí)坍縮,最終確定的結(jié)果才能出現(xiàn)。
好吧,只有人的觀測(cè)行為才能導(dǎo)致微觀粒子的波函數(shù)坍縮,那么人的觀測(cè)行為與機(jī)器的觀測(cè)行為有什么區(qū)別呢?本質(zhì)上來說:人的觀測(cè)行為中一定有人的意識(shí)參與其中,也就是說人的觀測(cè)行為應(yīng)該是光子將影像帶到了視網(wǎng)膜中,然后人的大腦將這組影像經(jīng)過分析得出了一組數(shù)據(jù)或者一組信息,在這個(gè)過程中的某一時(shí)刻導(dǎo)致了微觀粒子的波函數(shù)坍縮,或者說人的意識(shí)可能導(dǎo)致了波函數(shù)的坍縮。
人的意識(shí)可能影響了微觀粒子?這可是一個(gè)有意思的話題,同時(shí)這也是一個(gè)所有物理學(xué)家都想盡可能回避的話題,因?yàn)榭茖W(xué)的本質(zhì)是要用規(guī)律去解釋所有事情,但是量子力學(xué)的誕生卻又將意識(shí)的作用體現(xiàn)在了客觀世界中,所以很多物理學(xué)家對(duì)于選擇的是視而不見,不去討論意識(shí)的作用,只選擇乖乖計(jì)算,但是在微觀粒子世界中,人的意識(shí)究竟與微觀粒子是怎樣的關(guān)系呢?
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