第3章
意识与猫

由“薛定谔的猫”引出了人类意识在物理现实中是否产生了作用的概念，并且在某种程度上使意识成为物理学自身的一个问题。人们用双缝实验过程论证量子行为的不可捉摸性，将其同意识的不可捉摸性做类比，提出了建立人类大脑意识的量子物理模型思想。

在实验室实验中，我们的意识参与其中并唤起了许多可能的 量子现实 的一个 特定状态 ，并使这个 特定方面 得以实现。

总之，由薛定谔的猫引出了意识与物质在物理学上存在关联的论题。

我们在这七年的光阴里

安静是主题

它使我们成功地躲开纷扰

活着的也是部分活着的

托马斯·斯特尔那斯·艾略特（T. S. Eliot）

只要读过任何一本关于量子力学畅销书的人都会遇见薛定谔的猫。就像艾略特诗剧中女人们所唱的：“活着的也是部分活着的。”可怜的猫遭受着一场特殊的量子身份危机，它被无限期地悬置在一种难以理解的状态之中，既不是活着的也不是死了的。它的不幸遭遇引发的猜测和争议，几乎超过了新物理学提出的任何其他问题，尤其是因为它提出了下面的问题： 人类意识 及其在 物理现实 形成中可能发生的作用是什么？从各个方面来说，这是本书后面要展开的许多主题的真正起点。

第 2 章已经清楚地介绍了量子物理学所面临的核心难题，并不是“这件事是怎么发生的”，而是“怎么可能存在这样的事情”。如果像主流量子理论学家们认为的那样， 现实 在本质上只是拥有许多可能性的一锅不确定的粥，是一股混合的物质波的洪流，那么我们周围那些已经确定的固态物体又是怎么充斥在我们眼前的？在什么时点以及为什么，我们所熟悉的现实世界就变成真实的存在了？为了阐明这个问题及其相关悖论，量子理论学的创始人之一埃尔文·薛定谔（Erwin Schrödinger）将他的猫引入了这场论战。

薛定谔的猫被放在一个动物实验的笼子里，这种笼子的四壁是坚实的固体。这一点对于理解这个悖论的要点至关重要，我们必须等到故事结尾才能见到猫。

在这个密封的笼子里，薛定谔设计了一个骇人的实验。他在笼子里放了一点放射性物质，为了使问题简化，我们假设放射性物质有 50%的概率向上发射衰变粒子，有 50%的概率向下发射衰变粒子。如果衰变粒子向上发射，会击中粒子探测器，探测器触发一个开关，将致命的毒药放进猫的食盘，猫食用后会死去。同样，如果衰变粒子向下发射，就会触发另一个开关，投放食物，猫食用后就会活下来并进入下一个实验。

选择“上”，猫死了；选择“下”，猫活着。这样的选择结果是我们通常以为的选择结果。对于量子猫来说，事情没这么简单，实际上是相当不简单，因为根据主流量子理论的描述，猫既是活的，也是死的。它同时存在于两种状态的叠加态之中，就像电子在同一时刻既是波，也是粒子一样（见图 3-1）。

就像那个能与所有情人同时约会的量子女孩，薛定谔量子力学猫的 存在 是“分散”在整个空间和时间当中的。它可能 活着的状态 和可能 死了的状态 如同概率波一样“扇出” ，充满了整个笼子。我们能确定 猫的状态 最好的办法就是用薛定谔的波函数来描述它所有可能的状态；也就是说，用一个数学方程式列出猫的多种可能的状态。这有点儿像打桥牌，我们能够抽到的牌型有很多种，会根据手上的牌型出牌，抽到什么样的牌型是我们无法预知的。这个问题就是一个概率问题。

那么现在，波函数（“规则”）能告诉我们的是：猫吃了毒药后死去了（概率1），同时猫享用了一顿营养丰富的美食后还活着（概率 2）。我们只有在波函数“坍缩”时，即波函数所描述的全部可能性突然凝聚成一个确定的 现实 时，才能进入故事的尾声——见到这只猫，然后你要么掩埋它，要么宠爱它。显然，函数的坍缩是在某个时刻发生的，因为根据故事的情节，在我们最终打开笼子时，看到的是一只死了的猫 ，而不是既死了又活着的猫（见图 3-2）。这到底是怎么回事呢？谁杀了薛定谔的猫？

这个问题不仅适用于量子力学猫，也适用于我们自己和我们周围所看到的一切事物，并且直接指向了“为什么会有 现实 ”这个问题的核心，同时也说明了为什么猫的身份危机会引出一个悖论。之所以称为悖论，是因为一方面世界上到处都是非常普通的猫，它们不是死的就是活的；另一方面，占据了我们这个世纪最优秀的科学头脑的物理学却告诉我们，这是不可能的。由薛定谔方程式的数学理论得出，没有任何事物能够安排猫的命运，没有任何事物能够 坍缩 它的波函数，至少在物理上是不可能的。任何被放进猫笼子里的物体，比如用来监视猫是死是活的照相机，都会被 无数可能性 的 金手指 给点成一种可能性。这就是经典量子力学，这就是它的表现方式，对所有人来说它将成为一切。

所以，尽管我们有眼见为实的证据，但量子理论认为，猫是而且必须永远都是既死了又活着的状态。这个悖论已经被定性为“观测问题”，它无疑既挑战了我们对 观测行为 的常识认知，也突显了观测（和观测者）在 塑造现实 中起到的耐人寻味的作用。

当我们观察现实时，它就发生了

从量子理论诞生之日起，它就暗示，当我们观察一个量子系统时，会发生某些非常奇怪但却极为重要的事情。量子被观测后的现象与其被观测之前的现象是完全不同的，这就是薛定谔的猫这个故事的一个要点。在观察或测量的时刻，未观测时既为波又为粒子的电子变为波或者粒子；观测前，不可见的单个光子以某种神秘方式同时穿过了两条狭缝，在观测时刻却突然选择穿过其中一条狭缝，或另一条狭缝；还有那只状态不明的猫，在观测时刻也变成了我们能接受的状态。简而言之，当一个不确定的、有许多可能性的量子波函数被观测（或被记录）时，它就会坍缩成一个单一的确定的 现实 。在我们观察薛定谔的猫的那一刻，并不是仅仅发现了猫的死态，而恰恰是因为我们对猫的观察，使它以一种至今无人能理解的奇怪方式死去。所以，杀死猫的元凶就是 观察 本身。

这就是量子的真相：在观察（或测量）行为中，某种东西坍缩了量子波函数 ，这一事实本身就蕴含着我们将在后面探讨的意义。但是因为这是一个没有任何解释的事实，实际上这是一个不应该被解释的事实，所以它留下了所有有趣的问题没有回答；可以理解的是，它引发了大量的量子推测，以及大量的量子困惑。

虽然我们很自然地想知道，为什么 瞧一眼对于猫来说 就能够致命，但是让我们自己在这种困惑中迷失则是毫无意义的。解决波函数的坍缩问题也已远远超出本章讨论的范围。为什么会发生这种情况，对这个问题哪怕是最一般的猜测也很容易与本书的整个主题相混淆，所以我觉得从一开始就远离这个问题是很有必要的。

我想说的是，意识的物理学是存在的，这个物理学告诉我们很多关于我们自己与物理 现实 之间的联系。然而，这一论点的基础与那些通常宣称是意识本身杀死了薛定谔的猫的论点截然不同。他们将意识作为一种有效的猫科动物根除剂来使用了，这是因为他们对意识本质的理解与我将要在后面给出的理解是完全不同的。

少数物理学家（以及大部分他们的推广者）提出，既然量子理论清楚地告诉我们，没有任何物质可以杀死猫，那么猫的死因肯定会有某种非物质的解释。于是另外一种解释从物理定律之外杀入这个问题的重围，把薛定谔、他的猫以及我们所有人从太多的可能性中拯救了出来。这个超自然的 现实的化身 不可能是观察者的测量仪器、观察者的眼睛或大脑，这些都是物理的，因此它们都被薛定谔方程式所覆盖。那么，杀死猫的一定是观察者自己，即观察者的无形的非物质的 意识 。

这一观点的提出者主要是量子物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒（John Archibald Wheeler）和尤金·维格纳（Eugene Wigner）。根据这一观点，在奇异的电子世界与 日常现实 之间那个重要的 缺少的环节 便是 人类意识 。颇具讽刺意味的是，这个结论与我自己的结论非常接近，但我得出这一结论的依据与他们的完全不同，而这种不同对本书后面要展开的内容来说是非常重要的。

说意识会坍缩波函数的人认为，意识在本质上是非物质的，这实际上是把他们自己和量子物理学都纳入了笛卡尔的旧观念中，即意识和物质是分开的实体。他们认为意识是物质世界以外的东西，因此是与物质世界不相容的东西。他们也为反现实主义的猜测敞开了大门，认为“现实都在头脑中”，认为任何世界都不可能存在，除非有人在注视着它。这让我们非常好奇最初的我们是如何来到这里的，是什么样的 意识存在 能在混沌初开时在这里坍缩第一个波函数？

我个人认为意识是量子世界和日常世界之间一条重要的纽带，其原因基于一个非常不同的出发点。因为要定义一个新的“量子自我”，就要以下面的论点为基础：量子物理学，尤其是意识的量子力学模型，要允许我们把自我（我们的心灵，如果你喜欢这样说）看作自然发展进程中的伙伴，我们“在物质中并且也属于物质” 。对于那些试图理解我们这些有意识的生物是如何与宇宙中的其他事物联系在一起的人来说，这种观点有着非常不同的含义。

如果让我猜测薛定谔的猫的死因，我的猜测将与物理学家们的一致，物理学家们认为现实本身并没有什么矛盾之处，有错的是量子理论，或者至少量子理论是不完备的。就目前来说，因为量子理论不能解释为什么 观测本身 会使波函数坍缩，所以它还不能应用于整个物理 现实 。他们认为，我们需要做更进一步的数学研究，甚至可能需要发现全新的物理原理 ；只有这样，我们才能理解量子世界与我们自己的世界之间的转换关系。只要有了那样的数学或物理原理，所有的一切就都会被正确理解。就个人而言，我相信，为了观察者自己，也为了观察者的意识，我们需要，至少是部分地需要一个更好的物理学。

因此，当我将本书的论点与 观察者的无实体意识杀死了猫 的观点划清界限时，我表示不否认人类意识在物理 现实 的形成过程中发挥了创造性的作用。其实，在后面章节中展开的许多主题都是基于这一观点的，并且在日常 现实 中，证据几乎是显而易见的。每当一个有意识的人想要举起手臂时，他的意识就会对他的物理 现实 产生作用。伐木者或建筑师身上就会展现出更多这种效果。

意识 对量子过程产生影响的能力远远不止这些。很明显，它触及了 现实形成 的核心问题，并对意识和 现实 的本质提出了诱人的问题。

现实如何发生取决于我们如何观察它

我们已经看到，对量子系统的观察行为使得量子系统变成了普通的事物。这就是我们干预自然从而改变了自然的事实。仅这一事实，就要求我们改变看待自己的方式，改变看待我们在自然界中所处位置的方式。但那些喜欢认为世界“本就如此”的人不知道，人类对自然的干预已经产生了意想不到更糟糕的后果。

观测在某种程度上坍缩了波函数，帮助我们在混沌中创造出了一个世界；而且事实证明，我们选择什么样的方式来观测量子 现实 ，在一定程度上决定了我们将会看到什么样的观测结果。量子波函数中包含了许多可能性，想要得到哪种可能性取决于我们自己。

例如，一个光子既有位置的可能性（粒子特性），也有动量的可能性（波特性）。物理学家可以通过实验来测量，从而确定这两种可能性中的任何一种——尽管在测量其中一种可能性时会丢失另一种可能性（海森堡测不准原理）。他的干预——测量或观察似乎是以某种奇怪的方式影响了光子特性的展现。关于薛定谔的猫的思维实验还不够复杂，无法说明这一点，但是惠勒设想的另一个实验能生动地说明这一点 。

如果我们有一个光子从一个光源发射出来，并且这个光子可以任意选择是穿越屏幕上的一条狭缝还是穿越两条狭缝（根据量子力学理论，它可以选择同时穿过两条狭缝），那么物理学家设计的实验将得到以下结果：如果他在狭缝右侧放置两个粒子探测器（见图 3-3），他会发现光子的行为就像一个粒子：它沿着一条确定的路径穿过一条狭缝，撞击一个粒子探测器。

如果在两个狭缝和粒子探测器之间放置一个检测屏幕（见图 3-4），光子的行为则像一个波，它穿过两个狭缝，与自己相互干涉，并在检测屏幕上留下干涉图案。

物理学家与光子共同参与了一场创造性对话，以某种方式将量子的许多可能性中的一种转化为日常确定的 现实 。因此，观测的方式在决定观测什么内容时确实发挥了某些作用。惠勒说：“从某种奇怪的意义上讲，这是一个参与性的世界。”

超越粒子、超越力场、超越几何、超越时空本身，这是（所有 存在 的）终极组成部分，还是观察者-参与者更加超凡的行为呢？

为了揭示观察者-参与者的本质，诺贝尔奖得主伊利亚·普里戈金（Ilya Prigogine）用科学的语言表达了这样的观点，他说：“无论我们称之为 现实 的是什么，它只有通过我们参与的积极构建才会向我们展示出来。”

在量子物理学中，一个事物的 存在 依赖于整体环境，这就是所谓的“情境主义”。它的含义是广泛的，无论是我们对 现实 的整体概念的理解，还是对 自身作 为现实中的伙伴 的理解。量子理论在认识论、道德和心灵方面具有独特的维度，这是我主张量子理论最终要为一个新世界观做出贡献的主要原因。认识论的维度——我们知识的本质是什么？我们所说的真理是什么意思？这在法国哲学家梅洛·庞蒂（Merleau-Ponty）的现象学中被表达得非常到位，他称之为“情境中的真理”：

如果我始终作为一名绝对的旁观者，始终不放弃没有任何观点的常识，那么我就处在错误的源头。但是，一旦我认识到了，在我的情境中，那些与我紧密关联的所有活动和知识对我来说都是有意义的，那么在我的情境范围内，我与社会的接触便是全部真理（包括科学真理）向我揭示的起点，而且因为我们有一种真理观，因为我们处在真理中，且不能脱离真理，我所能做的就是在我的情境中界定真理。

在后面章节中，我会进一步讨论这个问题，其中包括“观察者-参与者”的道德与心灵维度的问题，但在这里我有必要对量子情境主义——情境中的真理，提出一个警告。

人类观察者以某种方式使他的观察对象成为 现实 ，这个事实被误解或者产生误导，可能会对文化产生不利的影响。物理学会被充分用来支持目前流行的、在我看来非常有害的一种观念，即认为个体自我是价值的唯一创造者，也就是说，在这个世界上没有“真理”，只有个人的“视角”。

在一定程度上，某些已经出版的关于量子物理学的畅销书鼓励读者得出这样的结论。例如，看一下福瑞特季夫·卡普拉（Fritjof Capra）的认识论和道德含义——“观察者的头脑创造了电子所具有的属性”，这些属性在任何意义上都不能被认为是客观的。在原子物理学中，他说：

现代物理学在超越 笛卡尔对心灵和物质的分割 时，不仅使 客观地描述自 然 的经典概念被否定，还挑战了 科学与价值无关 的神话……科学家们取得的科学成果以及所研究的技术应用都将取决于他们的心情。

主流量子理论本身就带有这种主观主义的危险（用海森堡的话说是，客观 现实 的概念就这样消失了……），但卡普拉通过引入“价值”和“心情”的概念，进一步推动了这种主观主义的发展。这种想法不仅是危险的，还是有害的物理学。

量子理论本身并没有表明观测或观察者“创造”出了 现实 （亚原子粒子的特性）。在观测的那一刻，是量子波函数和观察者（不论是人还是机器）之间的某些对话，使得该波函数内在的许多可能的 现实 中的一个现实拥有了具体的形式。但是可能出现的某种非常明确的 现实 早已存在，因为桌子的波函数不会坍缩成猫或袋鼠，它只能成为一张桌子。

此外，一旦波函数坍缩，它的现实就像其他科学研究一样的客观。任何两个（或更多）观察薛定谔的猫的人都会同意猫在客观上是死的，不会在一个人看来猫是死的，而在另一个人看来猫是活的。它的死亡不是任何人的“视点”的问题，当然也不是某个人的“价值判断”的问题。它只是简单地最终死了。

由薛定谔的猫的难题提出的一系列问题，包括人类观察者在 现实 形成过程中的作用和相关的客观性问题，只突出了这样一个事实：现阶段，我们还没有完全理解人类观察者及其意识的物理现象，所以无法得出任何有根据的结论。猫的问题显然要求我们重新思考我们对自己的许多先入为主的观念，可能还有对 我们存 在的目的 的许多先入为主的观念，但为了迎接这一令人兴奋的挑战，我们必须直面意识的问题。 gJswJAVJyNBF6PULqTBbZdlPhoKYTEUlhfo7S8/oeVnk1RWzLofeAoZr9fD+bvqg