量子力学是现代物理学的基本支柱之一,很多物理学的理论,都是以量子力学为基础而发展出来的。
很多科幻小说,都有引用到量子力学的一些概念。比如说,同时具有活着和死去的薛定谔之猫。没人观察它,它是同时处于“生”或“死”的状态。有人观察它,它才确定的转变成其中一种状态。
所以有人提出这样的观点:既然世界会因为有没有观察者而有不同状态,量子力学是不是证明了这个世界是唯心的?
因为这样,量子力学甚至被某些玄学及宗教所采用,认为量子力学证明了世界是唯心的,世界是虚幻的,人的主观意识/精神/灵魂是真实的。
但是,以我的理解,量子力学上的观察者,其实不是指一般人所以为的主观意识。它是指会影响到被观察的粒子的一切物理现象。它可以是仪器,可以是一道光,而并没有特指任何生命。
以下是我的理解。我在这方面是很业余的,请把本文当做是猜想。若有错误之处,请无视本文……
量子力学的测不准原理,原本是出现在微观的世界的一种现象。
一般上我们所谓的“观察”,其实是用光打在物件上,光反射到我们眼睛,我们就“看到”这东西。
但当我们要观察的对象越来越小时,我们发现,我们打下去的“光”,已经足以造成对我们要观察的对象造成影响。
有点类似说,靠近看一块大石头,大石头不会移动;但要靠近一枚灰尘时,人的呼吸,足以把这枚灰尘吹起来。
而要观察电子级别的物件,则无论你用多“轻”的“光”,都会移动到该物件的位置。也就是说,你永远无法精确的测出该物件的真正位置,你只能测到一个以几率分布的大约位置。
正因为无法测出物件的真正位置,只能测到一个以几率分布的位置,所以就有了一个想法:一个东西在你没有观察的时候,它是存在的吗?
这里的观察,是指“以光打在该物件以测量其位置”,跟人的“主观意识”是完全没有关系的。
如果太阳发出光照射该粒子,太阳就是观察者;如果另一个粒子撞击该粒子,那粒子就是观察者。任何可以对其造成影响以测量其位置的,都是“观察者”。
有人说关上眼睛世界就不存在,按我的理解,那完全是一种误解。
回到之前的问题:一个东西在你没有观察的时候,它是存在的吗?
这里的意思是指,在光打中该物件之前,有没有可能,该物件从一开始就没有固定的地址,而只有一个概率?等光击中后,才随机作出一个决定的数值?
请从网游的角度去思考:当你进入某个场景时,程式才开始把该场景的数据载入到内存中,在你进入该场景之前,整个世界是不存在的。
也就是说,这个世界,有没有是存在一个虚拟机中,程式为了节省计算量,粒子在大部分的时间是没有精确坐标的。只有真正需要一个精确坐标的时候(也就是光打到它的时候),程式才根据几率表,随机丢一个数值出来。
也类似《Thirteenth floor》的情况,剧中主角走到世界边缘,终于发现他是身在一个虚拟的世界中,因为程式建立的虚拟世界是有限的。
这同时也影响了物理学家对未来预言的可能性:物理学家本来认为世界是机械的,每个粒子的坐标都是真正存在的。只要能知道宇宙中每个原子的确切位置及动量,再加上足够的计算能力,就能预言到世界终结(拉普拉斯妖)。
但以上的测不准原理,导致对未来的精确预言不可行。在光打中粒子之前,连上帝都不知道粒子的精确坐标在哪里!
就像我们在网游中砍妖怪,如果这个杀伤力是有随机数的,那么就连游戏创造者都不知道程式会丢出什么数值。
所以爱因斯坦才提出了反对,他说“上帝从来不掷骰子”。
薛定谔的猫,则是尝试对量子力学提出挑战的一个思想实验,这个思想实验人为的放大了微观中的测不准现象。
我们在一个箱子中,放一个具有放射性、随时会衰变的原子核,原子核联系到一个装置,可放出毒气,把猫毒死。
我们不知道这原子核何时会衰变,也尝试不要去观察它(不要以光打在粒子上做测量)
按前面的理论,一个粒子在观察之前,只是一个概率,而没有精确数值。所以这颗原子核,在有具体的观察之前,是处于“非衰变、非稳定”的状态。
但一个小时后,你打开箱子,你只会看到两种可能性之一:一是你看到活着的猫,一是你看到死掉的猫。
也就是说,你可以通过观察猫的活着或死亡,来了解原子核的情况(而无需用光去照射该原子核)。
问题是,原子核是什么时候,从“非衰变、非稳定”的状态,转换成肯定的结果?我们从头到尾都没有把光打在原子核啊!
对此,量子学家的解释是,在打开箱子之前,连猫都是处于“非衰变、非稳定”的状态,在打开箱子后,猫的状态才“塌缩”成“活”和“死”之一。
总而言之,按我的理解,量子力学跟一般人所认为的唯心主义、主观意识,完全没有关系。
“薛定谔的猫”这个实验,是用猫为对象,要是改成把一个活生生的人关进去,按量子学家的解释,在箱子打开前,人也是会处于“非衰变、非稳定”的状态。
再次强调,以上只是我个人对此课题的理解(或甚至可以说是猜想)。若有理解错误的地方,请物理达人们多多包涵。
世界是三维或者四维的?





至于观察方面,我是认为,把“观察者”视为“生物的注视”,是错误的。
虽然我觉得量子效应其实根本不是那样解释的,但那一段的气氛的确慑服我了。我看那一段,看得全身毛骨悚然。
刘慈欣形容的量子幽灵,很符合现实中对幽灵的传说——我们永远看不见它,但却一直能感到它的影响。