物质波是概率波吗(看完你就懂了)
量子力学和意识到底有没有关系？这篇文章将侧重讨论，量子力学中比较偏玄学的意识假说，只有了解这些假说建立的基础逻辑，才能不被网上铺天盖地的信息误导！
2022年物理学诺奖揭晓之后，很多小朋友对量子力学产生了感兴趣，但现在的网络上对量子力学的误解十分严重，基本上沦为营销号的狂欢。最严重的误解就是意识与量子力学的关系。
量子力学之所以能和意识牵扯上关系，基本上都是从观察者效应延伸出来的。意识导致波函数崩塌的鼻祖就是冯·诺依曼，本期内容将主要解读冯·诺依曼的意识假说思想。
我们知道，在微观世界，粒子就是一种物质波，这种波并非声波和水波那样的机械波，而是一种概率波。
什么是概率波？
微观粒子在不被观察或者外界干扰的情况下，总是会处于多个位置的叠加状态。如果我们将这些位置能一一列举出来，就会发现，粒子经常出现的这些位置，会呈现出类似波的形态。
由于我们无法精确描绘出粒子所处位置的精确值，只能用概率大致描述粒子可能的位置状态，巧好这些位置状态叠加在一起就是类似波的形态，所以我们才将粒子位置出现的概率归纳成概率波。其实概率波本质上并不是传统意义上的波。
如果用数学形式量化概率波，那就是的波函数。
我们知道微观粒子的运动十分诡异，既有波粒二象性，又有叠加态，又遵守不确定性原理。但是这些现象的本质都具有更深层的一致性。波函数就能够很好地量化这种一致性。
其实波粒二象性的波态就是概率波，粒子态就是波包。
粒子在不被测量时，粒子会在一个比较宽泛的空间范围内随机出现。描绘这些位置出现的图像就很像一个由“波”组成的包。
观察粒子的运动，就需要发射一些粒子撞击被观察粒子，“被观察粒子”被撞击后就会吸收能量，进而导致粒子出现的空间范围缩小，波包收缩，波包越密集，越像粒子，导致波粒二象性表现成具体的粒子性。这也就是测量坍塌效应的体现。也叫观察者效应。
在哥本哈根学派看来，只要时间足够长，任何粒子的叠加状态终会坍塌成具体的本征态。导致波函数叠加态坍塌一般有两种方式，第一种就是测量，第二种就是自发坍塌，简单来说，自发坍塌是由于波函数与外界环境作用的必然结果。
而这种两种方式的本质都是由于孤立系统的波函数与外界能量扰动导致的坍塌。
这就解释了为什么宏观物体没有叠加态。
因为宏观物体都是由无数个微观粒子构成的，微观粒子越多，它们之间就会相互干扰，每一个单独的粒子都会受到其他所有粒子的干扰而坍塌掉。
宏观物体内部的各个微观粒子彼此干扰，最终导致所有粒子的波函数坍塌，所以由无数个波函数已经坍塌过的微观粒子构成的宏观物体必然不具有叠加态，所以宏观物体才能这么稳定。
在多个微观粒子组成的系统内，微观粒子越多，相互干扰的强度就越大，随着粒子数量的增多，系统内粒子的叠加态相继坍塌，随后就慢慢过渡到宏观世界的确定状态。这就是量子退相干现象。
在这里不得不补充一点，我们一般认为量子力学研究的是比原子还小的微观粒子。这些粒子拥有叠加态，波粒二象性等量子世界独有的特性。
但后来发现，分子尺度也会出现量子效应。只要物体的量子退相干效应还没有显著地表现出来，那么物体会一直遵守微观世界的量子特性。
由于量子退相干现象是渐进过渡的过程，所以微观和宏观世界的界限就开始变得模糊起来。
如今的物理学已经放弃了将“次原子”定义为量子世界的说法。而是采用量子退相干界定量子世界（微观）和经典世界（宏观）的标尺。
其实观察者效应的本质就是一种人工制造的量子退相干效应。
不管是单光子双缝干涉实验还是升级版的延迟选择量子擦除实验，都是由于观察者发射的粒子干扰了原来孤立系统的波函数 导致的坍塌。
哥本哈根学派不解释这种坍塌为何发生，而是将波函数坍塌视为微观世界的基础现象。
所以在哥本哈根学派看来，波函数坍塌和人的意识没有关系，只要是外界环境干预了孤立系统的波函数，就必然会引起坍塌。
海森堡与玻尔
但是总有物理学家对这种解释感到不满。现代计算机之父—冯诺依曼就率先发难哥本哈根学派。
在冯看来，观测仪器发射的也只不过是微观粒子，而这些微观粒子也是波函数，用具有波函数的微观粒子干扰另一个具有波函数的微观粒子，其坍塌的过程应该是非绝对随机的！
因为波函数的本质就是一种概率。但到目前为止，没有任何物理理论能够解释波函数坍塌的过程是如何发生的，这种绝对随机的事件不符合量子力学的基本准则。
什么是绝对随机？
在量子力学中。波函数的坍塌是随机的，也就是说我们无法精确预测波函数何时坍塌。
但是观察者的行为会让波函数坍塌这种随机事件绝对发生。虽然哥本哈根学派用外界能量摄入解释这种绝对随机事件的发生。但是坍塌的具体细节却无法得知。
所以冯诺依曼就认为：引起这种绝对随机的事物应该不被物理法则限制，于是大胆推测，引起测量坍塌的应该就是人的意识。因为人的意识可能包含着绝对随机。
并且进一步解释说：观察的本身就包含信息的传递。而信息的传递是确定的物理过程，不应该被忽略。
人的意识在没有得知波函数的信息前不知道坍塌的结果。而观察之后，意识就多出来一个波函数坍塌的信息。意识中多出来的这个信息必然是要被列入计算的。因为人的意识来自于神经元，而神经元的电信号很有可能来自量子世界。
人脑中的微观粒子也是叠加态的，这种叠加态可能会与外部的粒子形成某种纠缠。意识对信息摄入的过程，就是纠缠态坍塌的过程。
波函数坍塌了，波函数原来的信息就转移到人的意识当中了。这才是导致波函数坍塌的本质原因。
但对于动物来说，情况可能就有所不同。因为测量分为完美测量和不完美测量。
比如猪，猪虽然也具有意识，但是当猪完成一次观察，大脑可能会获取到测量坍塌的信息，但是这时候猪的意识可能是混乱的，无法在猪脑中获得精确的信息，这就是不完美测量，所以猪的意识可能无法引起测量坍塌效应。
而人具有高度发达的意识，所以人脑的获取的测量信息就是完美测量。
人脑的完美测量就相当强量子退相干效应。而猪脑的不完美测量就相当弱量子退相干效应。
1961年，物理学家魏格纳发表名为《关于身心问题的评论》的文章
并且指出，大部分物理学家都是彻底的唯物主义者，他们坚信意识这类东西是虚幻的。所以他们从不相信意识可以决定波函数的坍塌。并提成了“魏格纳的朋友”的思想实验支持冯诺依曼。
但到了1987年，魏格纳推翻了自己的说法，认为意识并不会导致波函数坍塌。
2011年，在一次量子会议上的调查中显示。包括物理学家，数学家，哲学家在内的33位参与者中，只有两个人支持意识引起波函数坍塌的假说。
事实上，在物理学界，绝大部分物理学家并不认可意识引起波函数坍塌的说法。严格来说，一切无法用实验证伪的理论都不属于物理学的范畴，意识假说和弦论一样，一直游离在物理学和玄学的边缘！
况且，在坚信“如无必要，勿增实体”的物理学家看来，哥本哈根学派已经用外界能量摄入解释过测量坍塌效应了，没必要再引入这种玄学假说，这只会让量子力学更加冗杂。
