朱清時，中國科學技術(shù)大學前校長、中國科學院院士、國務(wù)院學位委員會委員、第三世界科學院院士、中國綠色化學的主要倡導者和組織者、南方科技大學創(chuàng)校校長、1994年獲海外華人物理學會亞洲成就獎和湯普遜紀念獎。

量子力學可能崩塌你的“科學”世界觀：人類的主觀意識是客觀物質(zhì)世界的基礎(chǔ)

量子力學的詭異現(xiàn)象

量子力學也是自然科學史上被實驗證明最精確的一個理論，但是量子的觀念，沒有人能夠理解。我說的沒有人能夠理解，絕不是指像我們這個層次的人，而是說連量子力學的創(chuàng)始人都不能理解。

那么量子力學最不好懂的是些什么問題呢？我先把量子力學中人們最不好懂的東西介紹給大家，而最不好懂的東西最后恰好是證明了：意識不能被排除在客觀世界之外。一定要把意識加進去你才能夠認識搞懂它。

1、態(tài)疊加與坍縮

量子力學的第一個詭異現(xiàn)象叫做態(tài)疊加原理和坍縮。

為了解釋量子力學觀念，我先說說普通人的日常經(jīng)驗。一般人認為客觀物體一定要有一個確定的空間位置，這種存在，是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的、是客觀的。比如說，我的女兒現(xiàn)在在客廳里面，或者說我的女兒現(xiàn)在不在客廳里面，兩者必居其一。

女兒可以既在又不在客廳里嗎？

但在量子力學里就不一樣了。量子力學就像說你的女兒既在客廳又不在客廳，你要去看這個女兒在不在，你就實施了觀察的動作。你一觀察，這個女兒的存在狀態(tài)就坍縮了，她就從原來的，在客廳又不在客廳的疊加狀態(tài)，一下子變成在客廳或者不在客廳的唯一的狀態(tài)了。

所以量子力學怪就怪在這兒：你不觀察它，它就處于疊加態(tài)，也就是一個電子既在A點又不在A點。你一觀察，它這種疊加狀態(tài)就崩潰了，它就真的只在A點或者真的只在B點了，只出現(xiàn)一個。

那有人就會說了：這是詭辯，你怎么知道電子不觀察它的時候，它既在A點又不在A點呢？

好，這就是量子力學發(fā)展過程中，很多實驗確證的事情，其中一個最著名最重要的實驗，就是干涉實驗證實。

電子同時在兩處。

電子在沒有觀測的時候，沒有確定的狀態(tài)。所以這件事是量子力學最詭異的事情。懂了這個，就懂了量子力學最詭異的東西，而且隨后我們就能來證明：量子力學離不開意識，意識是量子力學的基礎(chǔ)。

2、單體的疊加態(tài)：薛定諤的貓

剛才說的是量子力學第一個詭異之點，現(xiàn)在我們來看看這個詭異之點往下推論，能夠推出什么結(jié)果。最后結(jié)果會使大家認識到，意識是量子力學的基礎(chǔ)，物質(zhì)世界和意識不可分開。

這個實驗是量子力學的創(chuàng)始人薛定諤提出的，被稱為“薛定諤的貓”。

既死又活的疊加態(tài)貓

現(xiàn)在我來說薛定諤的實驗是什么：把一只貓放進一個封閉的盒子里，然后把這個盒子接到一個裝置上，這個裝置包含一個原子核和一個毒氣設(shè)施。原子核有百分之五十的可能性發(fā)生衰變，衰變的時候就會發(fā)射出一個粒子來，這個粒子一發(fā)出來就會觸發(fā)毒氣設(shè)施，毒氣一觸發(fā)就會殺死這只貓，就是說貓也處于這種既死又活的迭加狀態(tài)。這是他想象中的一個實驗。

這個問題一提出來，物理學家一個個都驚呆了，原來以為只有微觀世界才有這種態(tài)疊加，就是狀態(tài)不確定，既處于這個狀態(tài)，又不處于這個狀態(tài)�，F(xiàn)在宏觀世界也一樣了，貓不就是這樣嗎？有一只既死又活的貓。

這與我們的經(jīng)驗嚴重違背。這個實驗實際上就是“女兒在客廳里，女兒不在客廳里”變了個樣子說出來。這個貓是死了還是活著？既死又活是同時存在的，量子力學認為兩者同時存在。

那么怎么可能既死又活同時存在呢？人不能想象這種狀態(tài)，于是大家就把這個實驗進一步討論下去。

從不確定到確定可避免意識參與嗎？

1963年獲得諾貝爾物理學獎的維格納想了一個新的辦法，他說：我讓個朋友戴著防毒面具也和貓一起呆在那個盒子里面去，我躲在門外，對我來說，這貓是死是活我不知道，貓是既死又活。事后我問在毒氣室里戴防毒面具的朋友，貓是死是活？朋友肯定會回答，貓要么是死要么是活，不會說是半死不活的。

他這個說法一出來大家就發(fā)現(xiàn)，問題在哪兒呢？一個人和貓一起呆在盒子里，人有意識，意識一旦包含到量子力學的系統(tǒng)中去，它的波函數(shù)就坍縮了，貓就變成要么是死，要么是活了。也就是說貓是死是活，只要一有人的意識參與，就變成要么是死，要么是活了，就不再是模糊狀態(tài)了。

維格納總結(jié)道，當朋友的意識被包含在整個系統(tǒng)中的時候，疊加態(tài)就不適用了。即使他本人在門外，箱子里的波函數(shù)還是因為朋友的觀測而不斷地被觸動，因此只有活貓或者死貓兩個純態(tài)的可能。

維格納認為，意識可以作用于外部世界，使波函數(shù)坍縮是不足為奇的。，確實只能這樣認為。因為外部世界的變化可以引起我們意識的改變。

大家想過沒有，牛頓第三定律說作用力與反作用力是相等的。我們的意識能夠受外部世界的影響而改變，大家都覺得沒有問題，對吧？人的意識就是受外界客觀世界的影響改變了，隨時都在變化。那為什么客觀世界就能改變意識，意識就不能改變客觀世界呢？

他就說意識是能夠改變客觀世界的，意識改變客觀世界就是通過波函數(shù)坍縮，就是使不確定狀態(tài)變成確定的狀態(tài)，這樣來影響的。

所以波函數(shù)，也就是量子力學的狀態(tài)，從不確定到確定必須要有意識的參與，這就是爭論到最后大家的結(jié)論。

測量的核心是人的意識

自然科學總是自詡為最客觀、最不能容忍主觀意識的，現(xiàn)在量子力學發(fā)展到這個地步，居然發(fā)現(xiàn)人類的主觀意識是客觀物質(zhì)世界的基礎(chǔ)了。

因為量子力學是我們客觀物質(zhì)世界最基礎(chǔ)的理論。剛才說過了，二十世紀人類技術(shù)進展都跟量子力學有關(guān)，而且量子力學經(jīng)過了最精確的實驗驗證。

量子力學的基礎(chǔ)就是：從不確定的狀態(tài)變成確定的狀態(tài)，一定要有意識參與。這是物理學的一個重大成就。

到這一步，我們對量子力學的詭異已經(jīng)有所了解了，詭異的基礎(chǔ)實際上是：意識和物質(zhì)世界不可分開，意識促成了物質(zhì)世界從不確定到確定的轉(zhuǎn)移。

這點很像在佛學中，一個念頭一下子使物質(zhì)世界產(chǎn)生出來了，這樣的概念。物質(zhì)世界產(chǎn)生出來實際上是從不確定一下子變成確定的，這兩者很類似。

剛才講了量子力學兩個詭異之點，詭異之點到最后就達到了物質(zhì)世界離不開意識，意識是物質(zhì)世界的基礎(chǔ)，意識才使物質(zhì)世界從不確定到確定，發(fā)生這樣的坍縮，也就是變化。

3、多體的疊加態(tài)：量子糾纏

現(xiàn)在再來講量子力學第三個詭異之點，這個和前面講的狀態(tài)有關(guān)，是它們的直接結(jié)論，叫做量子糾纏。

量子糾纏與“薛定諤的貓”是類似的，只不過“薛定諤的貓”講的是同一個東西處于不同的狀態(tài)的疊加，量子糾纏講的是如果有兩個以上的東西它們都處于不同的狀態(tài)的疊加，它們彼此之間一定有明確的關(guān)系。這就是量子糾纏。

糾纏態(tài)的手套

比方，我們從北京買了一雙手套，把手套中的一只寄到香港，另一只寄到華盛頓，那么寄到香港的是左手戴的還是右手戴的？

誰都不知道，如果香港的人收到了打開一看，是左手的，那華盛頓的人不用看就知道收到的是右手的，因為手套是左右配對的，這是個規(guī)則。一旦寄出去了，寄的過程中不確定，但是一個人只要觀測了他收到的手套是左手的還是右手的，另一個人不用觀測就知道了。這就是糾纏的一個例子。

大家會認為，你看沒看它沒關(guān)系，它早就確定了。但量子力學大量實驗證明，如果把同一個量子體系分開成幾個部分，在未檢測之前，你永遠不知道這些部分的準確狀態(tài)；如果你檢測出其中之一的狀態(tài)，在這瞬間其他部分立即調(diào)整自己的狀態(tài)與之相應(yīng)。

這樣的量子體系的狀態(tài)叫做“糾纏態(tài)”。就好比這個手套在寄出以后，在還沒被觀測之前，它是不是確定呢？肯定不確定。只有在你確定了其中某一個的狀態(tài)，另一個的狀態(tài)立刻就變化了，也變得確定起來了。這種關(guān)聯(lián)就叫作量子糾纏。

大家也許很難理解這個糾纏，說實話，這個已經(jīng)超出了我們?nèi)祟惖睦斫饽芰Φ姆秶�之外，你只能去試圖想他、接受他，跟我們?nèi)粘Ｉ�活中的客觀經(jīng)驗已經(jīng)不符了。

量子隱形傳輸——瞬間傳輸?shù)奈磥?/font>

這個例子還說明糾纏的一個重要特點：糾纏一方得到的任何信息，另一方也會馬上感到，不需要信息傳遞。這一點很重要，后面要用到。

這種糾纏的例子大家還容易理解，但是對于物質(zhì)世界的糾纏大家不太容易理解，原因就在于大家的觀念都認為一個事物永遠都有個確定的狀態(tài)，但是量子力學發(fā)現(xiàn)微觀世界的事物，在還沒被觀察之前沒有明確的狀態(tài)。

大家記住量子糾纏就是對于多個微觀物體，在被觀察之后，它們的狀態(tài)會從不確定到確定，作一個有關(guān)聯(lián)的突變。量子糾纏現(xiàn)在已經(jīng)變成一個工具了，這個工具可以用來傳輸東西、傳輸信息。

我先來說，非量子力學的經(jīng)典物理學的信息傳輸。

比如一位女士有一本書，或者任何信息，她想傳輸?shù)揭晃荒惺渴稚先�，這個男士在紐約，兩個人根本看不見。

經(jīng)典物理學的傳輸方式是女士拿掃描儀來掃描這本書，掃描之后通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，把信號傳到男士那去，男士再把它打印出來，這就是經(jīng)典信號傳輸了。

但經(jīng)典信號傳輸有個大缺點，就是不完全。因為一本書在掃描時候只能得到它的部分信息，這本書的顏色、紙張的厚度、紙張的原子分子結(jié)構(gòu)那就傳不過去，傳的只是照相的圖像，這就是經(jīng)典物理學的信號傳輸。

量子信號傳輸就完全不同了。量子信號的傳輸利用量子糾纏態(tài)。

如果這位女士與男士離得很遠，一個在火星上，一個在地球上，他們可以用量子糾纏來傳輸信息。如果女士在A點，她有光子A；男士在B點，他有光子B。

光子A和B處于糾纏態(tài)，對A光子施加的任何作用或給她的任何信息，B光子都馬上得到。如果把這本書的全部信息作用于A光子，那么B光子也馬上得到。

這就是量子隱形傳輸中，最后的B點得到的是和原來完全一樣的信息。

經(jīng)典物理傳輸后所復制出來的，只是紙上圖像的信息，沒有復制任何“實體”本身。而量子隱形傳輸卻從“實體”得到完整的信息，從而復制出了“實體”本身，盡管只是一個小小的量子態(tài)！

這個工作現(xiàn)在在全世界做得最領(lǐng)先的是歐洲國家，然后就是中國。

中科大有個年輕教授叫潘建偉，他做這個在全世界很有名，做得很好。這個量子隱性傳輸能夠?qū)崿F(xiàn)，就使得人類有這種可能：可以把在地球上某個東西的全部信息傳到火星上去，而且瞬間就傳播了。

現(xiàn)在傳播的是某個東西的全部信息，總有一天能實現(xiàn)把一個人的全部信息傳遞到火星上去，然后在那個地方用原子組裝出來，不就變成傳輸了一個人了嗎？這個超遠距離隱性傳輸，就類似于中國古典小說中的幻想。

（注：不是幻想，這就是中國剛發(fā)射的量子衛(wèi)星原理）

我講這個，主要想讓大家理解并記住，如果兩個地方的物質(zhì)處于糾纏態(tài)，從糾纏的一方的所有信息可以瞬間傳遞到糾纏的另一方去，這種傳輸沒有時間空間的限制，是瞬間傳播的。這是量子力學第三個詭異的地方。

意識是量子物理現(xiàn)象

意識是一種量子力學現(xiàn)象。為什么這么說呢？比如你面前出現(xiàn)了一朵花，這時有兩種可能的狀態(tài)：

一個沒有任何分別心的人，“對境無心”，看花不是花，此時他的意識處于自由的狀態(tài)，他沒看到花是不是紅的，好不好看，他看它并不是花，他根本就不動念頭。

這種境界在唐代張拙的詩中寫道“一念不生全體現(xiàn)，六根才動被云遮”。

未經(jīng)測試的電子&未生念頭的意識

這個自由狀態(tài)與剛才所說量子力學的詭異現(xiàn)象怎么可以比較起來呢？就是電子這些東西，在你沒有測量的時候，它處處都存在，也處處不存在，一旦你測量，電子就有個固定狀態(tài)出來了。

意識也是這樣，如果你看到這朵花，一下子動念頭了，動念頭實質(zhì)上就是作了測量。

你用鼻子作了測量發(fā)現(xiàn)是香的，你眼睛進行測量發(fā)現(xiàn)是紅色的而且美麗，你動意念去測量它，發(fā)現(xiàn)它很令人愉快。

于是這些測量的結(jié)果，也就是念頭的結(jié)果，一下子使你產(chǎn)生了進一步的念頭：這是一朵玫瑰花，就認出它來了。

人意識的發(fā)動的過程實際上是通過動念進行測量，然后產(chǎn)生念頭。這時候念頭產(chǎn)生出來了，實質(zhì)是通過測量得出的幾個我們制造出來的概念。這時意識不再自由，它突然坍塌到一個概念“玫瑰花”上。

因此是念頭產(chǎn)生了“客觀”，念頭就是測量，客觀世界是一系列復雜念頭造成的。

說得更深一步，《楞嚴經(jīng)》講“性覺必明,妄為明覺,本覺明妙,覺明為咎”，是什么意思呢？

整個物質(zhì)世界的產(chǎn)生，實際上在意識形成之初，宇宙本體本來是清凈本然的，一旦動了念頭想去看它了，這念頭就是一種測量，一下子就使這個“清凈本然”變成一種確定的狀態(tài)，這樣就生成為物質(zhì)世界了。《楞嚴經(jīng)》最早、最清楚地把意識和測量的關(guān)系說出來了。

佛學和自然科學最終會在山頂匯合嗎？

有很多人習慣說佛學是迷信，我說不，佛學不是迷信，佛學研究的東西和自然科學不同，是宇宙的另一方面，就是意識。

佛學和自然科學的研究就像爬喜馬拉山一樣，一個從北坡往上爬，一個從南坡往上爬，總有一天兩者要會合的。

量子意識

這一部分介紹現(xiàn)在世界上的科學家研究量子意識達到什么水平了。這些材料取自于《科技日報》上一篇大文章，標題是《物理學和數(shù)學能完整描述真實嗎——世界著名物理學家論辯量子意識》，其中介紹世界上對量子意識的研究。

科學家們現(xiàn)在已經(jīng)開始認識到了，意識是種量子力學現(xiàn)象。

這點可能與我前面講的這些東西有關(guān)：意識像量子力學的現(xiàn)象，意識的念頭像量子力學的測量。

人的意識過去一直都沒有搞清楚，包括中醫(yī)經(jīng)絡(luò)學說講的“氣”，“真氣循環(huán)”�！皻狻庇萌魏螌嶒灧椒ǘ紱]有找到。很可能意識或是“真氣”這種東西，實際上是量子力學現(xiàn)象，用經(jīng)典物理學的電學、磁學及力學方法去測量，是測量不出來的。

量子力學現(xiàn)象的一個主要狀態(tài)，就是剛才說的量子糾纏。

大腦中有海量電子，它們處于復雜的糾纏狀態(tài)。意識就是大腦中這些處于糾纏狀態(tài)的電子在周期性的坍縮中間產(chǎn)生出來的。這些電子不斷坍縮又不斷被大腦以某種方式使之重新處于糾纏態(tài)。這就是現(xiàn)在量子意識的一種基本觀念。

這個假說在解釋大腦的功能方面已經(jīng)開始有一些地位了，形成了量子意識現(xiàn)象的基礎(chǔ)。

目前關(guān)于量子意識的理論有好幾種，這里介紹影響最大的：英國劍橋大學的教授彭羅斯（Roger Penrose）和美國一位教授哈梅羅夫(Stuart Hameroff)他倆創(chuàng)立的理論。

彭羅斯曾和霍金合作發(fā)現(xiàn)了黑洞的各種特征，是現(xiàn)代頂級的物理學家。他寫了一本非常著名的書叫《皇帝新腦》，不知大家看了這本書沒有，現(xiàn)在到書店去還找得著。

他這本書就是研究意識，他認為人的大腦有一點是現(xiàn)在的計算機和機器人做不到的，就是人的大腦有直覺。計算機和機器人都是邏輯運算，所以它不能產(chǎn)生直覺。直覺這種現(xiàn)象，彭羅斯認為只能是量子系統(tǒng)才能夠產(chǎn)生。

靈魂也是量子信息嗎？

彭羅斯和哈梅羅夫認為，在人的大腦神經(jīng)元里有一種細胞骨架蛋白，是由一些微管組成的，這些微管有很多聚合單元等等，微管控制細胞生長和神經(jīng)細胞傳輸，每個微管里都含有很多電子，這些電子之間距離很近，所以都可以處于量子糾纏的狀態(tài)。

在坍縮的時候，也就是進行觀測的時候，起心動念開始觀測的時候，在大腦神經(jīng)里，就相當于海量的糾纏態(tài)的電子坍縮一次，一旦坍縮，就產(chǎn)生了念頭。

如果按照他們的理論，腦細胞里存在著大量的糾纏態(tài)的電子，那就不可避免地有量子隱性傳輸存在，因為宇宙中的電子和大腦中的電子都來源于“大爆炸”，是可能糾纏在一起的，一旦糾纏，信息傳輸就能不受時間空間限制地隱性傳輸了。

按照彭羅斯和哈梅羅夫的理論，我們的大腦中真是存在海量的糾纏態(tài)電子的話，而且我們的意識是這些糾纏態(tài)電子坍縮而產(chǎn)生的，那么意識就不光是存在于我們的大腦神經(jīng)系統(tǒng)細胞之中，不只是大腦神經(jīng)細胞的交互，而且也形成在宇宙之中，因為宇宙中不同地方的電子可能是糾纏在一起的。

這樣一來，人的意識不僅存在于大腦之中，也存在于宇宙之中，在宇宙的哪個地方不確定。量子糾纏告訴我們，一定有個地方存在著人的意識，這是量子糾纏的結(jié)論。

如果人的意識不光存在于大腦之中，也通過糾纏而存在于宇宙某處，那么在人死亡的時候，意識就可能離開你的身體，完全進入到宇宙中。

所以他們認為有些人的瀕死體驗，實際上是大腦中的量子信息所致。

在這個時候，心臟停止跳動、血液停止流動，微管失去量子狀態(tài)，而大腦中的量子信息并沒有被破壞，它只是被干擾驅(qū)散到宇宙中去了。

如果一個人死后復生，蘇醒過來，量子信息又回到他的大腦中去，此時他會驚訝地說：“我經(jīng)歷了一次瀕死的經(jīng)驗�！�

如果這位患者沒有死而復生，最終死亡之后量子信息將離開身體，從而可能被模糊地鑒別為靈魂。

所以，彭羅斯和哈梅羅夫就認為，如果是用量子信息的方法來解釋，說人的大腦意識真是產(chǎn)生于量子信息的狀態(tài)，有量子糾纏存在的話，那么人體的信息是不會消滅的，只會回到宇宙的某一處。

他們認為人體的這種信息可以模模糊糊地定義為靈魂。不是和大家說的那個靈魂一模一樣，但是它的狀態(tài)與我們過去說的靈魂非常類似。

以上的這些是彭羅斯和哈梅羅夫的理論，現(xiàn)在的科學家正在開始進行大量的實驗，來驗證人的大腦中是否存在量子糾纏態(tài)的電子。已經(jīng)有一批實驗做出來了。

探索量子意識，任重而道遠

2003年到2009年之間，有個叫康特的人做了一系列實驗，他證明了人的精神也就是意識狀態(tài)，存在著量子糾纏的現(xiàn)象。

加州大學伯克利分校的物理學家，認為他們發(fā)現(xiàn)了生物系統(tǒng)量子相干現(xiàn)象的證據(jù)，相干是糾纏的一種。

他們認為綠色植物在光合作用中就是表現(xiàn)出了量子計算的能力，量子計算就是量子糾纏的一種運用，所以量子糾纏在大腦中是存在的。

2010年，英國牛津大學的科學家，在《物理評論快報》上發(fā)表了一篇論文，他們發(fā)現(xiàn)在歐洲有種鳥，叫歐洲知更鳥(European robins)，這種鳥是候鳥，它們飛得很高，但是每次找路都找得很準確。

他們發(fā)現(xiàn)在這種鳥的眼睛中有一個基于量子糾纏態(tài)的指南針，所以它們能用量子糾纏態(tài)的指南針來感知地球磁場很微弱的變化，來指導它們的飛行。因此如果鳥的感知系統(tǒng)使用了量子糾纏的話，那么人的系統(tǒng)中自然就有可能存在量子糾纏了。

總之，關(guān)于量子意識理論的實驗仍正在進行之中，目前還很難下結(jié)論。

但是毫無疑問，物理學已經(jīng)從任何事物都是“如露亦如電，應(yīng)作如是觀”這個方向往佛學的境界上又靠近一步了。

世界上可能存在著類似靈魂的東西，它在人生結(jié)束之后不死，只是回到宇宙中的某個地方去了。這種觀念跟唯識的根本-阿賴耶識學說是相一致的。