《量子物理中,「意識」導致波函數坍縮,這裡「意識」到底指什麼?》
本文參加百家號 #科學了不起# 系列徵文賽。
今天有小夥伴私信我,提問:「量子物理中,「意識」導致波函數坍縮,這裡「意識」到底指什麼?」。首先我要對這位小夥伴的信任表示感謝,作為物理學的忠實愛好者,物理專業的畢業生,非常願意解答這個問題。這裡要從三個角度來分析一下:
第二、波函數塌縮是一種數學語言的表述
其實我們也不要弄些數學名詞來故弄什麼玄虛。以電子為例,它是一個實實在在的粒子,不論什麼時候它都是一個實實在在的粒子,不會因為任何原因被砸碎變成一團雲霧。但粒子有可能出現在空間中不同位置的概率可以用一個時空坐標的函數模的平方來表示,這個函數就叫做波函數。
但我們把原子外面的電子會形容成電子云,這其實是由於測量手段的限制,任何手段對電子的探測都是一個在時間上積分的量,或者說是一個累加量,更直白點說,就是任意一刻鐘的底片的疊加,這個疊加後的圖形像一團雲霧。
所謂的波函數塌縮的意思,其實就是那個值瞬間變成了一個確定值,而不再是一個概率。或者說電子出現在固定的位置上了。用一個比較恰當的比喻就是,波函數就是拋到空中的硬幣,每一面朝上的一個概率分布,塌縮就是指這個硬幣掉地上了,概率不存在了,變成確定的了。
這裡沒意識什麼事。
第三、物理學上是「觀測」使得波函數塌縮
「觀測」這個詞其實是物理學上的一個專有的名詞,這個觀測不是說我們用眼睛去看,你看電子也沒用,看不見。物理學上的觀測其實指的是用另外一個物質去與被測粒子發生相互作用,然後測量這個相互作用。
另外一個物質是什麼呢?可以是一束光,也可以是其它的電子,那麼接下來怎麼去測量這個相互作用呢?
如果是用另外一個電子與被測電子發生相互作用,那麼它們之間唯一的可能就是「碰撞」沒有其它。我們可以用法拉第筒來觀測碰撞後的電子數、碰撞後電子的出射角度;也可以用磁場來測量出射電子的動量。
毫不意外的是,只要你去測量,就會影響到被測電子的運動,電子的行為就被確定下來,而在這之前,它是怎麼樣,我們是不知道的。一旦確定下來,這個過程就叫做塌縮。
所以從物理學上說,使波函數發生塌縮的作用不是意識,而是物質之間的相互作用,是測量這個行為導致的,這裡同樣沒有意識什麼事。
第一,並沒有所謂的「意識」,使用這個詞是某些人的「別有用心」
科學是唯物的,在物理學的世界裡,這個宇宙是客觀的,不存在意識對客觀的影響。物理定律就是人類對於客觀規律的主觀表達,這裡面,客觀規律是固定的,只存在表達的是正確和錯誤的問題。
所以說,我們的物理定律有可能是錯誤的,因為沒有正確描述客觀規律。不存在主觀能夠影響客觀規律的情況,如果存在,則物理定律就不是唯一的,這個世界也就不存在規律可言。畢竟,你、我、他的主觀意識都不一樣。但很顯然,規律是客觀的,不以任何人的意志為轉移。
是誰用「意識」這個詞來說明是波函數塌縮也就呼之欲出了,他們的意圖很明顯,希望用科學來證明自己的學說是正確的。
然而非常遺憾的是,不論有多少人參與實驗,一個實驗條件確定的實驗,其結果都不會被改變,哪怕實驗現場的所有人約定好用意識去改變實驗結果,也做不到。這足以證明,意識拿客觀現實毫無辦法。
結束語——物質決定意識
不管怎麼樣,量子力學也是物理學的一個分支,這裡面壓根就沒有「意識」什麼事。這裡我可以對那些宣傳所謂「意識」使波函數塌縮的人下一個挑戰書——請用意識改變陰極射線管(或飽和蒸汽室)中的電子軌跡。
這個實驗非常容易做,而且很容易控制電子的數量,成本也不高。只要他們能在實驗中用意識移動一個電子,我就確定意識的存在,並且傾盡餘生幫他們宣傳他們理念。
想挑戰的,樓下報名。