這篇文章寫得不錯，通俗易懂，科普量子力學~
意識本來是科學的大敵，但直到某天，科學家哭了，猛然發(fā)現(xiàn)，如果將意識排除在客觀世界之外，你就不可能真正搞懂這個世界~
如果你對科學比較感興趣，推薦你閱讀《愛因斯坦的望遠鏡》~
文：朱清時院士
南老師說，人的每個念頭、每做一件事，都被記錄在第八識的種子里頭了，這些種子一旦有緣就會發(fā)芽開花。
意識怎么會是量子？量子這個東西大家可能都覺得很神秘，實際上一點兒也不神秘。二十世紀被最精密地證實的自然科學理論就是量子理論。
二十世紀有大量的科技成就和社會的技術(shù)發(fā)展，都是跟量子理論有關(guān)的，像核能、半導體，我們現(xiàn)在用的手機、計算機，這些都和量子理論有關(guān)。下面我再簡要介紹量子理論。
那么意識是什么呢？學自然科學的人都知道，意識是被科學拒之門外、唯恐避之而不及的東西。
我們這代人都知道一句老話，叫做：“科學研究的是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的客觀規(guī)律。”
但是人類發(fā)展到今天，發(fā)現(xiàn)意識是規(guī)避不了的。
量子力學的詭異現(xiàn)象
這部分講量子力學。當然我不是講授量子力學，我力求把它講得通俗，大家都易懂。
量子力學這個理論非常之怪，剛才說了二十世紀人類物質(zhì)進步的每一個重大環(huán)節(jié)，都跟量子力學有關(guān)。
量子力學也是自然科學史上被實驗證明最精確的一個理論，但是量子的觀念，沒有人能夠理解。我說的沒有人能夠理解，絕不是指像我們這個層次的人，而是說連量子力學的創(chuàng)始人都不能理解。
量子力學創(chuàng)始人有兩個，一個是愛因斯坦，一個是玻爾。
他們一輩子都在爭論量子力學的問題，“世紀大辯論”，結(jié)果還是不能理解。
玻爾就說了，如果誰說他懂了量子力學，他就沒有真懂，因為量子力學連我們都沒有搞懂，這就是他們的觀點。
那么量子力學最不好懂的是些什么問題呢？我先把量子力學中人們最不好懂的東西介紹給大家，而最不好懂的東西最后恰好是證明了：
意識不能被排除在客觀世界之外，一定要把意識加進去你才能夠認識搞懂它。
1、迭加態(tài)與坍縮
量子力學的第一個詭異現(xiàn)象叫做態(tài)迭加原理和坍縮。
為了解釋量子力學觀念，我先說說普通人的日常經(jīng)驗。
一個物體在某個時刻，一定會處在某個固定的狀態(tài)。
比如說，我的女兒現(xiàn)在在客廳里面，或者說我的女兒現(xiàn)在不在客廳里面，兩者必居其一。只有一個對，要么在客廳里頭，要么不在客廳里頭。這就是普通人的關(guān)于狀態(tài)的概念。
一般人認為客觀物體一定要有一個確定的空間位置，這種存在，是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的、是客觀的。這個客觀的定義，所有人都理解，而且認為這是天經(jīng)地義的。
但在量子力學里就不一樣了。
量子力學的基本原理就是微觀粒子可能處在迭加態(tài)，這種狀態(tài)是不確定的。
例如電子可以同時處于兩個不同地點，電子有可能在A點存在，也可能在B點存在，電子的狀態(tài)是在A點又不在A點的迭加。
這個話大家就不太理解了。聰明的人會說，你說電子既在A點又不在A點，就像說你的女兒既在客廳又不在客廳，女兒在不在客廳，你一看不就明白了嗎？這還用辯論什么？
但是恰好量子力學就認為，你要去看這個女兒在不在，你就實施了觀察的動作。
你一觀察，這個女兒的存在狀態(tài)就坍縮了，她就從原來的，在客廳又不在客廳的迭加狀態(tài)，一下子變成在客廳或者不在客廳的唯一的狀態(tài)了。
所以量子力學怪就怪在這兒：你不觀察它，它就處于迭加態(tài)，也就是一個電子既在A點又不在A點，既在B點又不在B點。好，你說我去觀察一下它在A點還是在B點。
你一觀察，它這種迭加狀態(tài)就崩潰了，它就真的只在A點或者真的只在B點了，只出現(xiàn)一個。
那有人就會說了：你這是詭辯，你怎么知道電子不觀察它的時候，它既在A點又不在A點呢？
好，這就是量子力學發(fā)展過程中，很多實驗確證的事情，其中一個最著名最重要的干涉實驗。
我先說一下干涉實驗的概念。如果有一個波，經(jīng)過了兩個狹縫，出來就變成兩個子波了，這兩個子波在隨后傳播過程中就會出現(xiàn)干涉。
干涉的意思就是這兩個子波在每個點都迭加，在有些點上兩個波的運動方向相同，波的振幅就加強；在有些點上兩個波的運動方向相反，振幅就減低，或者抵消為零。
所以最后你觀察到的波就是一些干涉條紋。如果看到干涉條紋，你就知道你觀察到的是個波，而且這個波是在兩個狹縫同時出現(xiàn)的，也就是既在A點又在B點，因為只有這樣的情況，波才能出現(xiàn)干涉。
如果用電子來做實驗，當每次只發(fā)射一個電子的時候，這個電子通過雙狹縫打到電子屏上，激發(fā)出一個小亮點，這是電子的粒子性。
但是事先也不知道電子會出現(xiàn)在屏幕上的什么地方，結(jié)果多次重復(fù)，經(jīng)過大量的觀察發(fā)現(xiàn)，這些電子不是完全沒有規(guī)律的。它有時出現(xiàn)在這里，有時出現(xiàn)在那里，在某些地方出現(xiàn)的可能性要大一些，在另一些地方則小一些。
電子的規(guī)律就是，它出現(xiàn)頻率高的地方，恰好是波動規(guī)律所預(yù)言的干涉條紋的亮處，而它出現(xiàn)頻率低的地方，對應(yīng)于干涉條紋的暗處。
所以，大量的實驗證明：電子盡管是粒子，但是其運動像個波，而且每個電子必須同時出現(xiàn)在兩個小孔。
因為只有同時出現(xiàn)在兩個小孔，它才能干涉。就如剛才說的，你沒有觀察它的時候，電子一定不會取一個確定的狀態(tài)，它一定是所有狀態(tài)都要同時存在，這樣它才能干涉起來。
這就是量子力學詭異的地方。這個性質(zhì)，隨后有很多很多應(yīng)用。
剛才說了，電子一定要同時存在于兩個可能的狀態(tài)，電子才能與自己干涉起來。
那么如果我們觀察它，比如在兩個狹縫處設(shè)置探測器，電子會怎么樣呢？
電子一被觀測，就只出現(xiàn)在一個狹縫上了，干涉條紋立刻消失。這個狀態(tài)就叫做波函數(shù)的坍縮。
就是你一觀察，電子就在一個確定的地方出現(xiàn)了。
那么有些人就想，我觀測它出現(xiàn)在確定的地方，它是不是早就出現(xiàn)在這個確定的地方，只不過我們不知道而已？
不對，剛才的干涉實驗告訴我們，在沒有干涉之前，它肯定出現(xiàn)在所有地方。
假如, 當我們不觀察時，電子真的存在于某個地方，它便只能通過一道狹縫，這就不能解釋實驗中觀測到的干涉條紋。
其實，嚴格的實驗已經(jīng)完全排除了這種可能。電子在沒有觀測的時候，沒有確定的狀態(tài)。所以這件事是量子力學最詭異的事情。
懂了這個，就懂了量子力學最詭異的東西，而且隨后我們就能來證明：量子力學離不開意識，意識是量子力學的基礎(chǔ)。
搞
物理學的人開個玩笑，說觀測為什么能夠改變電子的狀態(tài)呢？就好像一個男的和一個女的在戀愛時，不知道結(jié)婚的結(jié)果是好是壞，可能是好也可能是壞，是好與壞的
一種迭加狀態(tài)。這個時候你想要確定是好是壞怎么辦呢？只有結(jié)婚試試吧。一結(jié)完婚，狀態(tài)就改變了，就再也不是原來的狀態(tài)了，變成只有一個狀態(tài)了，要么好要么
壞。
剛才我講了半天，實際上就是和這個例子一樣。在觀察之前，大家都不知道電子處于哪個狀態(tài)。你去觀察一下，就像結(jié)婚了，那電子就出現(xiàn)在一個確定的狀態(tài)上了。這就是觀測對系統(tǒng)的影響。
2、單體的迭加態(tài)：薛定格的貓——證明測量的核心是人的意識
剛才說的是量子力學第一個詭異之點，現(xiàn)在我們來看看這個詭異之點往下推論，能夠推出什么結(jié)果。最后結(jié)果會使大家認識到，意識是量子力學的基礎(chǔ)，物質(zhì)世界和意識不可分開的。
這個實驗是量子力學的創(chuàng)始人薛定諤提出的，被稱為“薛定諤的貓”。薛定諤的本意是想批駁量子力學和量子力學的態(tài)迭加，他認為一個東西既存在這個狀態(tài)，又存在那個狀態(tài)，像女兒即在客廳，又不在客廳一樣，那是荒謬的。
他就想了個辦法來批駁量子力學，結(jié)果沒有批駁好，最后反而證明了量子力學最詭異的地方，也就是意識和物質(zhì)不可分開。
現(xiàn)
在我來說薛定諤的實驗是什么：把一只貓放進一個封閉的盒子里，然后把這個盒子接到一個裝置上，這個裝置包含一個原子核和一個毒氣設(shè)施。原子核有百分之五十
的可能性發(fā)生衰變，衰變的時候就會發(fā)射出一個粒子來，這個粒子一發(fā)出來就會觸發(fā)毒氣設(shè)施，毒氣一觸發(fā)就會殺死這只貓，這是他想象中的一個實驗。
根
據(jù)剛才說的量子力學的態(tài)迭加原理，沒有觀察的時候，原子核是處于已經(jīng)衰變和沒有衰變的迭加狀態(tài)，就是它既可能衰變了又沒有衰變，它是兩種狀態(tài)的迭加，就像
電子既在A點又不在A點一樣，這個原子核既衰變又沒有衰變，50%幾率衰變，50%幾率不衰變。這個時候貓的狀態(tài)是可能活著，也可能死了，就是說貓也處于
這種既死又活的迭加狀態(tài)。
貓可能處于這種狀態(tài)嗎？聰明人可能會說：那你打開盒子一看不就行了嗎？但是打開盒子一看，就是作了觀測，貓就只能是死或者活了。
這個問題一提出來，物理學家一個個都驚呆了，原來以為只有微觀世界才有這種態(tài)迭加，就是狀態(tài)不確定，既處于這個狀態(tài)，又不處于這個狀態(tài)。
現(xiàn)在宏觀世界也一樣了，貓不就是這樣嗎？有一只既死又活的貓。
大家都不承認有這種狀態(tài)。但是量子力學的詭異之點，量子力學的態(tài)迭加原理就是說：你在觀察之前，貓就是處于既死又活的狀態(tài)。這個問題爭論了很長時間。怎么辦？
量子理論很確定，這是毫無疑問的，如果沒有揭開蓋子沒有觀察，那薛定諤的貓的狀態(tài)是死與活的迭加，這只貓永遠處于同時是死又是活的迭加態(tài)。這與我們的經(jīng)驗嚴重違背。
這個實驗實際上就是“女兒在客廳里，女兒不在客廳里”變了個樣子說出來。
這個貓是死了還是活著？既死又活是同時存在的，量子力學就認為兩者同時存在。那么怎么可能既死又活同時存在呢？人不能想象這種狀態(tài)，于是大家就把這個實驗進一步討論下去。
1963年獲得諾貝爾物理學獎的維格納想了一個新的辦法，他說：我讓個朋友戴著防毒面具也和貓一起呆在那個盒子里面去，我躲在門外，對我來說，這貓是死是活我不知道，貓是既死又活。
事后我問在毒氣室里戴防毒面具的朋友，貓是死是活？朋友肯定會回答，貓要么是死要么是活，不會說是半死不活的。
他這個說法一出來大家就發(fā)現(xiàn)，問題在哪兒呢？
一個人和貓一起呆在盒子里，人有意識，意識一旦包含到量子力學的系統(tǒng)中去，它的波函數(shù)就坍縮了，貓就變成要么是死，要么是活了。
也就是說貓是死是活，只要一有人的意識參與，就變成要么是死，要么是活了，就不再是模糊狀態(tài)了。
維格納總結(jié)道，當朋友的意識被包含在整個系統(tǒng)中的時候，迭加態(tài)就不適用了。即使他本人在門外，箱子里的波函數(shù)還是因為朋友的觀測而不斷地被觸動，因此只有活貓或者死貓兩個純態(tài)的可能。
維格納認為，意識可以作用于外部世界，使波函數(shù)坍縮是不足為奇的。
維格納這個認識已經(jīng)是量子力學界的共識了，確實只能這樣認為。
因為外部世界的變化可以引起我們意識的改變。
大家想過沒有，牛頓第三定律說作用力與反作用力是相等的。
我們的意識能夠受外部世界的影響而改變，大家都覺得沒有問題，對吧？
人的意識就是受外界客觀世界的影響改變了，隨時都在變化。
那為什么客觀世界就能改變意識，意識就不能改變客觀世界呢？
他就說意識是能夠改變客觀世界的，意識改變客觀世界就是通過波函數(shù)坍縮，就是使不確定狀態(tài)變成確定的狀態(tài)，這樣來影響的。
所以波函數(shù)，也就是量子力學的狀態(tài)，從不確定到確定必須要有意識的參與，這就是爭論到最后大家的結(jié)論。
自然科學總是自詡為最客觀、最不能容忍主觀意識的，現(xiàn)在量子力學發(fā)展到這個地步，居然發(fā)現(xiàn)人類的主觀意識是客觀物質(zhì)世界的基礎(chǔ)了。
因為量子力學是我們客觀物質(zhì)世界最基礎(chǔ)的理論。
剛才說過了，二十世紀人類技術(shù)進展都跟量子力學有關(guān)，而且量子力學經(jīng)過了最精確的實驗驗證。
量子力學的基礎(chǔ)就是：從不確定的狀態(tài)變成確定的狀態(tài)，一定要有意識參與。
這是物理學的一個重大成就。到此為止我講的全都是物理學。
大家有興趣的可以去買關(guān)于薛定諤的貓等量子力學詭異現(xiàn)象的通俗讀物，現(xiàn)在出的這種書已經(jīng)很多很多了，我講的這些都是上面的說法。
到這一步，我們對量子力學的詭異已經(jīng)有所了解了，詭異的基礎(chǔ)實際上是：意識和物質(zhì)世界不可分開，意識促成了物質(zhì)世界從不確定到確定的轉(zhuǎn)移。
這點很像在佛學中，一個念頭一下子使物質(zhì)世界產(chǎn)生出來了，這樣的概念。物質(zhì)世界產(chǎn)生出來實際上是從不確定一下子變成確定的，這兩者很類似。
剛才講了量子力學兩個詭異之點，詭異之點到最后就達到了物質(zhì)世界離不開意識，意識是物質(zhì)世界的基礎(chǔ)，意識才使物質(zhì)世界從不確定到確定，發(fā)生這樣的坍縮，也就是變化。
3. 多體的迭加態(tài)：量子糾纏
現(xiàn)在再來講量子力學第三個詭異之點，這個和前面講的狀態(tài)有關(guān)，是它們的直接結(jié)論，叫做量子糾纏。
量子糾纏與“薛定諤的貓”是類似的，只不過“薛定諤的貓” 講的是同一個東西處于不同的狀態(tài)的迭加，量子糾纏講的是如果有兩個以上的東西它們都處于不同的狀態(tài)的迭加，它們彼此之間有什么關(guān)聯(lián)。
這就是量子糾纏。
量子糾纏最典型的例子是：如果有一個原子在空中爆炸，它變成了兩個碎片向兩個方向飛去。這兩個碎片的狀態(tài)一定有明確的關(guān)系，比如角動量守恒就告訴我們，這兩個碎片的狀態(tài)，如果一個角動量是正的，另一個角動量一定是負的，這樣它們的和才是零。
在沒有被人檢測的時候，兩個碎片都是處于不確定的狀態(tài)，比如它們的角動量既可能是正，也有可能是負。而一旦被人檢測，受測的碎片馬上選擇一個確定的角動量，或者正的，或者負的；另一個未檢測的碎片，也馬上選擇與之相反的狀態(tài)，或者正的，或者負的。
這就是剛才講的兩個的狀態(tài)從不確定到確定。
關(guān)于這種關(guān)聯(lián)，可以打個比方，我們從北京買了一雙手套，把手套中的一只寄到香港，另一只寄到華盛頓，那么寄到香港的是左手戴的還是右手戴的？誰都不知道，如果香港的人收到了打開一看，是左手的，那華盛頓的人不用看就知道收到的是右手的，因為手套是左右配對的，這是個規(guī)則。
一旦寄出去了，寄的過程中不確定，但是一個人只要觀測了他收到的手套是左手的還是右手的，另一個人不用觀測就知道了。這就是糾纏的一個例子。
大家可以說，手套在寄的過程中，只不過大家不知道而已，是左手右手早就確定了的。
這就和“女兒在客廳里還是不在客廳里”一樣，大家覺得在不在客廳里是早就確定了的，只不過你沒有去觀察。
手套也是一樣，大家會認為，你看沒看它沒關(guān)系，它早就確定了。
但量子力學大量實驗證明，如果把同一個量子體系分開成幾個部分，在未檢測之前，你永遠不知道這些部分的準確狀態(tài)；如果你檢測出其中之一的狀態(tài)，在這瞬間其他部分立即調(diào)整自己的狀態(tài)與之相應(yīng)。
這樣的量子體系的狀態(tài)叫做“糾纏態(tài)”。
就好比這個手套在寄出以后，在還沒被觀測之前，它是不是確定呢？肯定不確定。只有在你確定了其中某一個的狀態(tài)，另一個的狀態(tài)立刻就變化了，也變得確定起來了。這種關(guān)聯(lián)就叫作量子糾纏。
大家也許很難理解這個糾纏，說實話，這個已經(jīng)超出了我們?nèi)祟惖睦斫饽芰Φ姆秶猓阒荒苋ピ噲D想他、接受他，跟我們?nèi)粘Ｉ钪械目陀^經(jīng)驗已經(jīng)不符了。
我
再舉個例子。人跟人之間的關(guān)系也是有這種糾纏關(guān)系，比如我跟我兒子之間的關(guān)系。我們一個父一個子，如果有一天媳婦生了一個孩子，雖然我完全不知道，但是我
也馬上晉級為爺爺了。晉級跟我知不知道沒有關(guān)系，兒子晉級了，做爸爸了，我作為爺爺?shù)臓顟B(tài)也就馬上明確了，這個也是一種糾纏。
這個例子還說明糾纏的一個重要特點：糾纏一方得到的任何信息，另一方也會馬上感到，不需要信息傳遞。這一點很重要，后面要用到。
這種糾纏的例子大家還容易理解，但是對于物質(zhì)世界的糾纏大家不太容易理解，原因就在于大家的觀念都認為一個事物永遠都有個確定的狀態(tài)，但是量子力學發(fā)現(xiàn)微觀世界的事物，在還沒被觀察之前沒有明確的狀態(tài)。
大家記住量子糾纏就是對于多個微觀物體，在被觀察之后，它們的狀態(tài)會從不確定到確定，作一個有關(guān)聯(lián)的突變。
量子糾纏現(xiàn)在已經(jīng)變成一個工具了，這個工具可以用來傳輸東西、傳輸信息。
我先來說，非量子力學的經(jīng)典物理學的信息傳輸。比如一位女士有一本書，或者任何信息，她想傳輸?shù)揭晃荒惺渴稚先?，這個男士在紐約，兩個人根本看不見。
經(jīng)典物理學的傳輸方式是女士拿掃描儀來掃描這本書，掃描之后通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，把信號傳到男士那去，男士再把它打印出來，這就是經(jīng)典信號傳輸了。
但經(jīng)典信號傳輸有個大缺點，就是不完全。因為一本書在掃描時候只能得到它的部分信息，這本書的顏色、紙張的厚度、紙張的原子分子結(jié)構(gòu)那就傳不過去，傳的只是照相的圖像，這就是經(jīng)典物理學的信號傳輸。
量子信號傳輸就完全不同了。量子信號的傳輸利用量子糾纏態(tài)。
如果這位女士與男士離得很遠，一個在火星上，一個在地球上，他們可以用量子糾纏來傳輸信息。
如果女士在A點，她有光子A；男士在B點，他有光子B。光子A和B處于糾纏態(tài)，對A光子施加的任何作用或給她的任何信息，B光子都馬上得到。
如果把這本書的全部信息作用于A光子，那么B光子也馬上得到。這就是量子隱形傳輸中，最后的B點得到的是和原來完全一樣的信息。
經(jīng)典物理傳輸后所復(fù)制出來的，只是紙上圖像的信息，沒有復(fù)制出任何“實體”本身。
而量子隱形傳輸卻是從“實體”得到完整的信息，從而復(fù)制出了“實體”本身，盡管只是一個小小的量子態(tài)！這個過程要講的話比較復(fù)雜一點，我就舍棄這些細節(jié)。
這個工作現(xiàn)在在全世界做得最領(lǐng)先的是歐洲國家，然后就是中國。中科大有個年輕教授叫潘建偉，他做這個在全世界很有名，做得很好。這個量子隱性傳輸能夠?qū)崿F(xiàn)，就使得人類有這種可能：
可以把在地球上某個東西的全部信息傳到火星上去，而且瞬間就傳播了?，F(xiàn)在傳播的是某個東西的全部信息，總有一天能實現(xiàn)把一個人的全部信息傳遞到火星上去，然后在那個地方用原子組裝出來，不就變成傳輸了一個人了嗎？
這個超遠距離隱性傳輸，就類似于中國古典小說中的幻想。
我講這個，主要想讓大家理解并記住，如果兩個地方的物質(zhì)處于糾纏態(tài)，從糾纏的一方的所有信息可以瞬間傳遞到糾纏的另一方去，這種傳輸沒有時間空間的限制，是瞬間傳播的。
這是量子力學第三個詭異的地方。
意識是量子物理現(xiàn)象
因此是念頭產(chǎn)生了“客觀”，念頭就是測量，客觀世界是一系列復(fù)雜念頭造成的。
所以我們說人的念頭和量子力學的測量很類似，意識在不測量的時候是空空靈靈的、清清楚楚的、沒有產(chǎn)生任何妄想雜念、是對境無心的，看花不是花。
但是一旦你產(chǎn)生念頭了，對它進行測量了，于是花就固定為一種形態(tài)而跳出來了，你就認出它是花了。
這就是人的意識。這就是意識和量子力學測量的類似之處。
在量子物理中，這種沒有確定的狀態(tài)，一被觀測，也就是人的意識一參與，基本粒子的波函數(shù)就開始坍縮了，電子就會出現(xiàn)在個確定的位置，就出現(xiàn)某種客觀實在，所以客觀實在產(chǎn)生于意識參與的測量。
在量子力學中，物質(zhì)是由測量而產(chǎn)生的，而起心動念的實質(zhì)我們也可以把它叫做一種測量。
起心動念的時候意識本身就不再自由了，它突然就坍縮到個具體的概念之上了。
也就是說，整個世界也都這樣，一旦有了意識，才可能有確定的狀態(tài)出現(xiàn)。
但這個問題太大了，究竟怎么理解，物理學還遠遠沒有走到這一步。
我想，把心和意識掛鉤起來，而在量子力學看來，一切是意識產(chǎn)生的結(jié)果，那這個意思就比較接近了。
好，謝謝。
朱清時，中國科學技術(shù)大學前校長、中國科學院院士。1994年獲海外華人物理學會亞洲成就獎和湯普遜紀念獎。
朱院士介紹了二十世紀人類科學的最高成就——“量子力學”，指出人的意識不但和客觀世界不能分開，反而可能是自然科學理論中最為基礎(chǔ)的，客觀物質(zhì)世界正是意識產(chǎn)生的結(jié)果。
