为什么冯·诺伊曼会说量子力学的波函数坍缩和“意识”有关？

在天然科学理论的成长汗青上，独一涉及到“意识”的理论就是量子力学。不外，这里要多说一点，并不是说，量子力学和“意识”有关，而是有科学家在往这方面琢磨，不外并没有成为主流理论。这个理论之所以会备受存眷，最首要的原因照样提出者是台甫鼎鼎的较量机之父：冯·诺依曼。

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要认识这个问题，我们就得先来聊一聊冯诺依曼之前的量子力学成长。量子力学起先是一门研究微观世界的科学理论。这是基于20世纪初，大量的观测设备已经能够直接或许间接观测到微观世界的物理学现象。于是，科学家基于这些现象提出了响应的理论。

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我们能够从电子的角度来简洁地认识一下量子力学。科学家一向都在研究，微观粒子的活动。起先，好多人都用宏观世界的那一套，用时间、速度、质量等物理学概念来描述。可是，后来科学家越来更加现不是那么回事。尤其是物理学家波尔所能领衔的哥本哈根学派，他们就提出了很多推翻人们认知的观点。

具体来说是如许的，我们知道原子是有原子核和电子组成的。一样情形下，我们看到的原子模型有点雷同于太阳系，电子在原子核外绕着原子核转。

不外，事实上，他们发现事实并非如斯。所谓的轨道其实是设想出来的，而不是真实存在的。他们发现，电子其实是以概率云的形式存在于原子核外。那具体是啥意思呢？

意思是就是说，电子同时存在于分歧的原子核外的各个处所，处于一种叠加态傍边。我们只知道它显现在某个位置的概率，能够用薛定谔的波函数方程进行描述。

当我们一观测它时，系统的波函数就会坍缩，就会按照概率对应出一个实际的究竟。若是不观测，那电子还会持续遵守波函数方程。不外，科学家就一向在纠结一个问题：在观测和没观测之间究竟存在着什么样的机制，能够导致一观测就显现如斯伟大的转变？

正好，其时冯·诺依曼就在欧洲追随者数学家希尔伯特搞研究，而他研究的范畴就是量子力学的数学根蒂。他也一向在琢磨这个问题。那冯·诺依曼是若何思虑的呢？

首先，固然我们一向在用“观测”这个词，然则若是细心琢磨，你就会发现，这个词很含糊其词。什么样的才算是“观测”？

究竟是用眼睛看一下，照样用手摸一下，照样用较量机等仪器记录一下？

冯·诺依曼就认为，用于观测的仪器自己就是由不确定性的粒子组成的，也是拥有自身的波函数。当科学家用这些仪器去“观测”时，仪器自己的也会被卷入到“叠加状况”傍边。

若是用无限多的仪器，一台观测着电子的状况，此外一台观测着第一台仪器，第三台仪器观测着第二台仪器，如许无限复归下去，那么整个系统（从电子到所有的观测设备）的波函数都不会坍缩。

这个过程也被称为冯·诺依曼的无限复归链。那么问题就来了，为什么人来观测就会坍缩，而仅仅机械测量，就会发生叠加呢？这不是预示着人的“观测”才是影响波函数坍缩的原因吗？这是不是解说“人的意识”是会影响系统的波函数？

于是，冯·诺依曼就提出：只有当电子的波函数被“意识到”，才会发生坍缩，获得一个确定的究竟。若是没有被“意识到”，电子就老是处于叠加态傍边。

这听起来是不是很疯狂？其实不单是冯·诺依曼在疯狂，也有和他志同志合的科学家。这小我就是魏格纳。

魏格纳就直接提出，“人的意识”在改变波函数中起到了极其要害的感化。他还提出了一个思惟实验叫做：魏格纳的同伙。

要认识“魏格纳的同伙”，我们就得像搞懂此外一个有名的思惟实验：薛定谔的猫。这是物理学薛定谔提出来辩驳哥本哈根学派的一个有名实验。

他假定有一只猫在一个密封的盒子里，在这个盒子傍边装了“镭”和“氰化物”。个中“镭”存在着衰变的概率，一旦衰变机关就会打破装有氰化物的瓶子，这时候猫就会被氰化物毒死；若是“镭”没有发生衰变，猫就能够活下来。

凭据量子力学，我们知道“镭”是处在了衰变和不衰变的叠加态，是以，猫也应该处于死猫和活猫的叠加态中。所以，这就会显现“既死又活的猫”。

“魏格纳的同伙”就是在“薛定谔的猫”根蒂上延伸出来的思惟实验。魏格纳提出就在猫在盒子里时，若是他有个好同伙带着贩毒面具也进入到这个盒子里守候观测这只猫。而魏格纳本身不去观测这个盒子，是以，他是不知道猫究竟是死照样活的。不外，他能够事后去扣问同伙。而他的同伙一定会敷陈他一个猫切实定状况。而不是这猫既死又活的叠加态。这就解说，他的同伙固然在系统傍边，但却影响波函数，这也恰是“意识”在起感化。

是以，魏格纳就提出，意识是能够感化于外部世界的，而且使得波函数发生坍缩。他还进一步注释了个中的原因，他认为外部世界的转变会激发意识的改变。是以，凭据牛顿第三定律，也就是感化力与反感化力，意识也能够激发外部世界的改变。

无论是冯诺依曼照样魏格纳，他们的见解都充沛推翻。然则也存在着一些问题。首先，我们基本无法界说“意识”，谁也说不清楚究竟什么才算是意识？是一些动物拥有意识，照样只有人才拥有？所以，这个理论还有好多根蒂都不牢靠。

很多科学家认为他们的注释太甚牵强附会，是以，今朝这个理论并非是主流的科学理论。