第九章 測量問題
　　一
　　我們已經在科莫會議上認識了馮•諾伊曼（John Von Neumann），這位現代計算機的奠基人之一，20世紀最傑出的數學家。關於他的種種傳說在科學界就像經久不息的傳奇故事，流傳得越來越廣越來越玄：說他6歲就能心算8位數乘法啦，8歲就懂得微積分啦，12歲就精通泛函分析啦，又有人說他過目不忘，精熟歷史，有人舉出種種匪夷所思的例子來說明他的心算能力如何驚人。有人說他10歲便通曉5種語言，並能用每一種來寫搞笑的打油詩，這一數字在另一些人口中變成了7種。不管怎麼樣，每個人都承認，這傢伙是一個百年罕見的天才。
　　要一一列舉他的傑出成就得花上許多時間：從集合論到數學基礎方面的研究；從算子環到遍歷理論，從博弈論到數值分析，從計算機結構到自動機理論，每一項都可以大書特書。不過我們在這裡只關注他對於量子論的貢獻，僅僅這一項也已經足夠讓他在我們的史話里占有一席之地。
　　我們在前面已經說到，狄拉克在1930年出版了著名的《量子力學原理》教材，完成了量子力學的普遍綜合。但從純數學上來說，量子論仍然缺乏一個共同的嚴格基礎，這一缺陷便由馮諾伊曼來彌補。1926年，他來到哥廷根，擔任著名的希爾伯特的助手，他們倆再加上諾戴姆不久便共同發表了《量子力學基礎》的論文，將希爾伯特的算子理論引入量子論中，將這一物理體系從數學上嚴格化。到了1932年，馮諾伊曼又發展了這一工作，出版了名著《量子力學的數學基礎》。這本書於1955年由普林斯頓推出英文版，至今仍是經典的教材。我們無意深入數學中去，不過馮諾伊曼證明了幾個很有意思的結論，特別是關於我們的測量行為的，這深深影響了一代物理學家對波函數坍縮的看法。
　　我們還對上一章困擾我們的測量問題記憶猶新：每當我們一觀測時，系統的波函數就坍縮了，按概率跳出來一個實際的結果，如果不觀測，那它就按照方程嚴格發展。這是兩種迥然不同的過程，後者是連續的，在數學上可逆的，完全確定的，而前者卻是一個“坍縮”，它隨機，不可逆，至今也不清楚內在的機制究竟是什麼。這兩種過程是如何轉換的？是什麼觸動了波函數這種劇烈的變化？是“觀測”嗎？但是，我們這樣講的時候，用的語言是日常的，曖昧的，模稜兩可的。我們一直理所當然地用使用“觀測”這個詞語，卻沒有給它下一個精確的定義。什麼樣的行為算是一次“觀測”？如果說睜開眼睛看算是一次觀測，那麼閉上眼睛用手去摸呢？用棍子去捅呢？用儀器記錄呢？如果說人可以算是“觀測者”，那麼貓呢？一台計算機呢？一個蓋革計數器又如何？
　　馮諾伊曼敏銳地指出，我們用於測量目標的那些儀器本身也是由不確定的粒子所組成的，它們自己也擁有自己的波函數。當我們用儀器去“觀測”的時候，這只會把儀器本身也捲入到這個模糊疊加態中間去。怎麼說呢，假如我們想測量一個電子是通過了左邊還是右邊的狹縫，我們用一台儀器去測量，並用指針搖擺的方向來報告這一結果。但是，令人哭笑不得的是，因為這台儀器本身也有自己的波函數，如果我們不“觀測”這台儀器本身，它的波函數便也陷入一種模糊的疊加態中！諾伊曼的數學模型顯示，當儀器測量電子後，電子的波函數坍縮了不假，但左/右的疊加只是被轉移到了儀器那裡而已。現在是我們的儀器處於指針指向左還是右的疊加狀態了！假如我們再用儀器B去測量那台儀器A，好，現在A的波函數又坍縮了，它的狀態變成確定，可是B又陷入模糊不定中……總而言之，當我們用儀器去測量儀器，這整個鏈條的最後一台儀器總是處在不確定狀態中，這叫做“無限後退”（infinite regression）。從另一個角度看，假如我們把用於測量的儀器也加入到整個系統中去，這個大系統的波函數從未徹底坍縮過！
　　可是，我們相當肯定的是，當我們看到了儀器報告的結果後，這個過程就結束了。我們自己不會處於什麼荒誕的疊加態中去。當我們的大腦接受到測量的信息後，game over，波函數不再搗亂了。
　　難道說，人類意識（Consciousness）的參予才是波函數坍縮的原因？只有當電子的隨機選擇結果被“意識到了”，它才真正地變為現實，從波函數中脫胎而出來到這個世界上。而只要它還沒有“被意識到”，波函數便總是留在不確定的狀態，只不過從一個地方不斷地往最後一個測量儀器那裡轉移罷了。在諾伊曼看來，波函數可以看作希爾伯特空間中的一個矢量，而“坍縮”則是它在某個方向上的投影。然而是什麼造成這種投影呢？難道是我們的自由意識？
　　換句話說，因為一台儀器無法“意識”到自己的指針是指向左還是指向右的，所以它必須陷入左/右的混合態中。一隻貓無法“意識”到自己是活着還是死了，所以它可以陷於死/活的混合態中。但是，你和我可以“意識”到電子究竟是左還是右，我們是生還是死，所以到了我們這裡波函數終於徹底坍縮了，世界終於變成現實，以免給我們的意識造成混亂。
　　瘋狂？不理性？一派胡言？難以置信？或許每個人都有這種震驚的感覺。自然科學，這最驕傲的貴族，宇宙萬物的立法者，對自然終極奧秘孜孜不倦的探險家，這個總是自詡為最客觀，最嚴苛、最一絲不苟、最不能容忍主觀意識的法官，現在居然要把人類的意識，或者換個詞說，靈魂，放到宇宙的中心！哥白尼當年將人從宇宙中心驅逐了出去，而現在他們又改頭換面地回來了？這足以讓每一個科學家毛骨悚然。
　　不，這一定是胡說八道，說這話的人肯定是發瘋了，要不就是個物理白痴。物理學需要“意識”？這是本世紀最大的笑話！但是，且慢，說這話的人也許比你聰明許多，說不定，還是一位諾貝爾物理學獎得主？
　　尤金•維格納（Eugene
　　Wigner）於1902年11月17日出生於匈牙利布達佩斯。他在一間路德教會中學上學時認識了馮諾伊曼，後者是他的學弟。兩人一個更擅長數學，一個更擅長物理，在很長時間裡是一個相當互補的組合。維格納是20世紀最重要的物理學家之一，他把群論應用到量子力學中，對原子核模型的建立起到了至關重要的作用。他和狄拉克、約爾當等人一起成為量子場論的奠基人，順便說一句，他的妹妹嫁給了狄拉克，因而成為後者的大舅子。他參予了曼哈頓計劃，在核反應理論方面有着突出的貢獻。1963年，他被授予諾貝爾物理獎金。
　　對於量子論中的觀測問題，維格納的意見是：意識無疑在觸動波函數中擔當了一個重要的角色。當人們還在為薛定諤那隻倒霉的貓而爭論不休的時候，維格納又出來捅了一個更大的馬蜂窩，這就是所謂的“維格納的朋友”。
　　“維格納的朋友”是他所想象的某個熟人（我猜想其原型不是狄拉克就是馮諾伊曼！），當薛定諤的貓在箱子裡默默地等待命運的判決之時，這位朋友戴着一個防毒面具也同樣呆在箱子裡觀察這隻貓。維格納本人則退到房間外面不去觀測箱子裡到底發生了什麼。現在，對於維格納來說，他對房間裡的情況一無所知，他是不是可以假定箱子裡處於一個（活貓
　　高興的朋友）AND（死貓
　　悲傷的朋友）的混合態呢？可是，當他事後詢問那位朋友的時候，後者肯定會否認這一種疊加狀態。維格納總結道，當朋友的意識被包含在整個系統中的時候，疊加態就不適用了。即使他本人在門外，箱子裡的波函數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的可能。
　　維格納論證說，意識可以作用於外部世界，使波函數坍縮是不足為奇的。因為外部世界的變化可以引起我們意識的改變，根據牛頓第三定律，作用與反作用原理，意識也應當能夠反過來作用於外部世界。他把論文命名為《對於靈肉問題的評論》（Remarks on the mind-body question），收集在他1967年的論文集裡。
　　量子論是不是玩得過火了？難道“意識”，這種虛無飄渺的概念真的要占領神聖的物理領域，成為我們理論的一個核心嗎？人們總在內心深處排斥這種“恐怖”的想法，柯文尼（Peter Coveney）和海菲爾德（Roger Highfield）寫過一本叫做《時間之箭》（The arrow of time）的書，其中講到了維格納的主張。但在這本書的中文版里，譯者特地加了一個“讀者存照”，說這種基於意識的解釋是“牽強附會”的，它聲稱觀測完全可以由一套測量儀器作出，因此是“完全客觀”的。但是這種說法顯然也站不住腳，因為儀器也只不過給馮諾伊曼的無限後退鏈條增添了一個環節而已，不觀測這儀器，它仍然處在疊加的波函數中。
　　可問題是，究竟什麼才是“意識”？這帶來的問題比我們的波函數本身還要多得多，是一個得不償失的策略。意識是獨立於物質的嗎？它服從物理定律嗎？意識可以存在於低等動物身上嗎？可以存在於機器中嗎？更多的難題如潮水般地湧來把無助的我們吞沒，這滋味並不比困擾于波函數怎樣坍縮來得好受多少。
　　事實上，只有沒事幹的哲學家才對這種問題津津樂道，真正的腦科學家和神經科學家對此往往是不屑一顧或者漠不關心。當意識問題被拉入對於量子論的解釋後，許多介紹物理的書籍里都煞有介事地出現了大腦的剖面圖，不厭其煩地講解皮層的各個分區，神經結的連接，海馬體……這的確是有趣的景象！接下來，我們不如對這個意識問題做幾句簡單的探討，不過我們並不想在這上面花太多的時間，因為我們的史話還要繼續前進，仍有一些新奇的東西正等着我們。
　　在這節的最後要特別聲明的是，關於“意識作用於外部世界”只是一種可能的說法而已。這並不意味着種種所謂的“特異功能”，“心靈感應”，“意念移物”，“遠距離彎曲勺子”等等有了理論基礎。對於這些東西，大家最好還是堅持“特別異乎尋常的聲明需要有特別堅強的證據支持”這一原則，要求對每一個個例進行嚴格的，可重複的雙盲實驗。就我所知，還沒有一個特異功能的例子通過了類似的檢驗。
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　　飯後閒話：海森堡和德國原子彈計劃（六）
　　計算臨界質量的大小本質上是一個統計問題。為了確保在過多的中子逃逸而使鏈式反應停止之前有足夠的鈾235分子得到分裂，它至少應該能保證2^80個分子（大約1摩爾）進行了反應，也就是維持80次分裂。這個範圍是多大呢？這相當於問，一個人（分子）在隨機地前進並折返了80次之後大約會停留在多大的半徑里。這是非常有名的“醉鬼走路”問題，如果你讀過蓋莫夫的老科普書《從一到無窮大》，也許你還會對它有點印象。海森堡就此算出了一個距離：54厘米，這相當於需要13噸鈾235，而在當時要分離出如此之多是難以想象的。
　　但是，54厘米這個數字是一個上限，也就是說，在最壞的情況下才需要54厘米半徑的鈾235。實際上在計算中忽略了許多的具體情況比如中子的吸收，或者在少得多的情況下也能夠引起鏈式反應，還有種種海森堡因為太過“聰明”而忽略的重要限制條件。海森堡把一個相當複雜的問題過分簡化，從他的計算中可以看出，他對快中子反應其實缺乏徹底的了解，這一切都導致他在報告中把幾噸的鈾235當作一個下限，也就是“最少需要”的質量，而且直到廣島原子彈爆炸後還帶着這一觀點（他不知道，佩爾斯在1939年已經做出了正確的結果！）。
　　這樣一個錯誤，不要說是海森堡這樣的一流物理學家，哪怕是一個普通的物理系大學生也不應該犯下。而且竟然沒有人對他的結果進行過反駁！這不免讓一些人浮想聯翩，認為海森堡“特地”炮製了這樣一個錯誤來欺騙上頭從而阻止原子彈的製造。可惜從一切的情況來看，海森堡自己對此也是深信不疑的。
　　1945年8月6日，被囚在Farm Hall的德國科學家們被告知廣島的消息，各個震驚不已。海森堡一開始評論說：“我一點也不相信這個原子彈的消息，當然我可能錯了。我以為他們（盟國）可能有10噸的富鈾，但沒想到他們有10噸的純鈾235！”海森堡仍然以為，一顆核彈要幾噸的鈾235。哈恩對這個評論感到震驚，因為他原以為只要很少的鈾就可以製造炸彈（這是海森堡以前說過的，但那是指一個“反應堆炸彈”，也就是反應堆陷入不穩定而變成爆炸物，哈恩顯然搞錯了）。海森堡糾正了這一觀點，然後猜測盟國可能找到了一種有效地分離同位素的辦法（他仍然以為盟國分離了那麼多鈾235，而不是自己的估計錯了！）。
　　9點整，眾人一起收聽了BBC的新聞，然後又展開熱烈討論。海森堡雖然作了一些正確的分析，但卻又提出了那個“54厘米”的估計。第二天，眾人開始起草備忘錄。第三天，海森堡和沃茲討論了鈈炸彈的可能性，海森堡覺得鈈可能比想象得更容易分裂（他從報紙上得知原子彈並不大），但他自己沒有數據，因為德國沒有反應堆來生產鈈。直到此時，海森堡仍然以為鈾彈需要幾噸的質量才行。
　　二
　　意識使波函數坍縮？可什麼才是意識呢？這是被哲學家討論得最多的問題之一，但在科學界的反應卻相對冷淡。在心理學界，以沃森（John
　　B.Watson）和斯金納（B.F.Skinner）等人所代表的行為主義學派通常樂於把精神事件分解為刺激和反應來研究，而忽略無法用實驗確證的“意識”本身。的確，甚至給“意識”下一個準確的定義都是困難的，它產生於何處，具體活動於哪個部分，如何作用於我們的身體都還是未知之謎。人們一般能夠達成共識的是，並非大腦的所有活動都是“意識”，事實上大腦的許多活動是我們本身意識不到的，我們通常只注意到它的輸出結果，而並不參控它運行的整個過程。當我的耳邊響起《第九交響曲》時，我的眼前突然不由浮現出我在中學時代的童年時光，但我自己一點都不知道我的大腦是如何具體地一步步完成了這個過程，這是在我的“下意識”中完成的！有時候我甚至會奇怪：我為什麼會這樣想呢？另外，許多人也承認，“意識”似乎與我們的“注意”密切相關，它同時還要求一定的記憶能力來完成前後連貫的動作。
　　可以肯定的是，意識不是一種具體的物質實在。沒有人在進行腦科手術時在顱骨內發現過任何有形的“意識”的存在。它是不是腦的一部分的作用體現呢？看起來應該如此，但具體哪個部分負責“意識”卻是眾說紛紜。有人說是大腦，因為大腦才有種種複雜的交流性功能，而掌握身體控制的小腦看起來更像一台自動機器。我們在學習游泳或者騎自行車的時候，一開始總是要戰戰兢兢，注意身體每個姿勢的控制，每個動作前都要想想好。但一旦熟練以後，小腦就接管了身體的運動，把它變成了一種本能般的行為。比如騎慣自行車的人就並不需要時時“意識”到他的每個動作。事實上，我們“意識”的反應是相當遲緩的（有實驗報告說有半秒的延遲），當一位鋼琴家進行熟練的演奏時，他往往是“不假思索”，一氣呵成，從某種角度來說，這已經不能稱作“完全有意識”的行為，就像我們平常說的：“熟極而流，想都不想”。而且值得注意的是，這種後天學習的身體技能往往可以保持很長時間不被遺忘。
　　也有人說，大腦並沒有意識，而只是指揮身體的行動。在一個實驗中，我們刺激大腦的某個區域使得試驗者的右手運動，但試驗者本身“並不想”使它運動！那麼，當我們“有意識”地想要運動我們的右手時，必定在某處由意識產生了這種欲望，然後通過電信號傳達給特定的皮層，最後才導致運動本身。實驗者認為中腦和丘腦是這種自由意識所在。但也有別人認為是網狀體，或者海馬體的。很多人還認為，大腦左半球才可以稱得上“有意識”，而右半球則是自動機。
　　這些具體的爭論且放在一邊不管，我們站高一點來看問題：意識在本質上是什麼東西呢？它是不是某種神秘的非物質世界的幽靈，完全脫離我們的身體大腦而存在，只有當它“附體”在我們身上時，我們才會獲得這種意識呢？顯然絕大多數科學家都不會認同這種說法，一種心照不宣的觀點是，意識是一種結構模式，它完全基於物質基礎（我們的腦）而存在，但卻需要更高一層次的規律去闡釋它。這就是所謂的“整體論”（Holism）的解釋。
　　什麼是意識？這好比問：什麼是信息？一個消息是一種信息，但是，它的載體本身並非信息，它所蘊涵的內容才是。我告訴你：“湖人隊今天輸球了”，這8個字本身並不是信息，它的內容“湖人隊輸球”才是真正的信息。同樣的信息完全可以用另外的載體來表達，比如寫一行字告訴你，或者發一個E-Mail給你，或者做一個手勢。所以，研究載體本身並不能得出對相關信息有益的結論，就算我把這8個字拆成一筆一划研究個透徹，這也不能幫助我了解“湖人隊輸球”的意義何在。信息並不存在於每一個字中，而存在於這8個字的組合中，對於它的描述需要用到比單個字更高一層次的語言和規律。
　　什麼是貝多芬的《第九交響曲》？它無非是一串音符的組合。但音符本身並不是交響曲，如果我們想描述這首偉大作品，我們要涉及的是音符的“組合模式”！什麼是海明威的《老人與海》？它無非是一串字母的組合。但字母本身也不是小說，它們的“組合模式”才是！為了更好地理解字母不是小說，組合模式才是小說的概念，我們假設用最簡單的編碼方法來加密《老人與海》這部作品，也就是對於每一個字母用相應的符號來替換。比如說A換成圓圈，B換成方塊，C換成三角……等等。現在我們手上有一本充滿了古怪符號的書，我問你：這還是《老人與海》嗎？大部分人應該承認：還是。因為原書的信息並沒有任何的損失，它的“組合模式”仍然原封不動地保留在那裡，只不過在基礎層面上換了一種表達方式罷了，它完全可以再反編譯回來。這本密碼版《老人與海》完全等價於原本《老人與海》！
　　回到我們的問題上來：什麼是意識？意識是組成腦的原子群的一種“組合模式”！我們腦的物質基礎和一塊石頭沒什麼不同，是由同樣的碳原子、氫原子、氧原子……組成的。構成我們腦的電子和構成一塊石頭的電子完全相同，就算把它們相互調換，也不會造成我們的腦袋變成一塊石頭的奇觀。我們的意識，完全建築在我們腦袋的結構模式之上！只要一堆原子按照特定的方式排列起來，它就可以構成我們的意識，就像只要一堆字母按照特定的方式排列起來，就可以構成《老人與海》一樣。這裡並不需要某個非物質的“靈魂”來附體，就如你不會相信，只有當“海明威之魂”附在一堆字母上才會使它變成《老人與海》一樣。單個腦細胞顯然不能意識到任何東西，但是許多腦細胞按照特定的模式組合起來，“意識”就在組合中產生了。
　　好，到此為止，大部分人還是應該對這種相當唯物的說法感到滿意的。但只要再往下合理地推論幾步，許多人可能就要覺得背上出冷汗了。如果“意識”完全取決於原子的“組合模式”的話，第一個推論就是：它可以被複製。出版社印刷成千上萬本的《老人與海》，為什麼原子不能被複製呢？假如我們的技術發達到一定程度，可以掃描你身體裡每一個原子的位置和狀態，並在另一個地方把它們重新組合起來的話，這個新的“人”是不是你呢？他會不會擁有和你一樣的“意識”？或者乾脆說，他和你是不是同一個人？假如我們承認意識完全基於原子排列模式，我們的回答無疑就是YES！這和“克隆人”是兩個概念，克隆人只不過繼承了你的基因，而這個“複製人”卻擁有你的意識，你的記憶，你的感情，你的一切，他就是你本人！
　　近幾年來，在量子通信方面我們有了極大的突破。把一個未知的量子態原封不動地傳輸到第二者那裡已經成為可能，而且事實上已經有許多具體協議的提出。雖然令人欣慰的是，有一個叫做“不可複製定理”（no cloning theorem，1982年Wootters，Zurek和Dieks提出）的原則規定在傳輸量子態的同時一定會毀掉原來那個原本。換句話說，量子態只能cut paste，不能copy paste，這阻止了兩個“你”的出現。但問題是，如果把你“毀掉”，然後在另一個地方“重建”起來，你是否認為這還是“原來的你”？
　　另一個推論就是：“組合模式”本身並非要特定的物質基礎才能呈現。我們已經看到，我們完全可以用另一套符號系統去重寫《老人與海》，這並不造成實質的差別。一套電影，我可以用膠片記錄，也可以用錄像帶，VCD，LD或者DVD記錄。當然有人會提出異議，說壓縮實際上造成了信息的損失，VCD版的Matrix已經不是電影版的Matrix，其實這無所謂，我們換個比喻說，一張彩色數字照片可以用RGB來表示色彩，也可以用另一些表達系統比如說CMY，HSI，YUV或者YIQ來表示。再比如，任何序列都可以用一些可逆的壓縮手法例如Huffman編碼來壓縮，字母也可以用摩爾斯電碼來替換，歌曲可以用簡譜或者五線譜記錄，雖然它們看上去很不同，但其中包含的信息卻是相同的！假如你有興趣，用圍棋中的白子代表0，黑子代表1，你無疑也可以用鋪滿整個天安門廣場的圍棋來拷貝一張VCD，這是完全等價的！
　　那麼，只要有某種複雜的系統可以包含我們“意識模式”的主要信息或者與其等價，顯然我們應該認為，意識並不一定要依賴於我們這個生物有機體的肉身而存在！假設我們大腦的所有信息都被掃描而存入一台計算機中，這台計算機嚴格地按照物理定律來計算這些分子對於各種刺激的反應而最終求出相應結果以作出回應，那麼從理論上說，這台計算機的行為完全等同於我們自身！我們是不是可以說，這台計算機實際上擁有了我們的“意識”？
　　對於許多實證主義者來說，判定“擁有意識”或者“能思考”的標準便嚴格地按照這個“模式結構理論”的方法。意識只不過是某種複雜的模式結構，或者說，是在輸入和輸出之間進行的某種複雜算法。任何系統只要能夠模擬這種算法，它就可以被合理地認為擁有意識。和馮•諾伊曼同為現代計算機奠基人的阿蘭•圖靈（Alan
　　Turin）在1950年提出了判定計算機能否像人那般實際“思考”的標準，也就是著名的“圖靈檢驗”。他設想一台超級計算機和一個人躲藏在幕後回答提問者的問題，而提問者則試圖分辨哪個是人哪個是計算機。圖靈爭辯說，假如計算機偽裝得如此巧妙，以致沒有人可以在實際上把它和一個真人分辨開來的話，那麼我們就可以聲稱，這台計算機和人一樣具備了思考能力，或者說，意識（他的原詞是“智慧”）。現代計算機已經可以擊敗國際象棋大師（可憐的卡斯帕羅夫！），真正騙倒一個測試者的日子不知還有多久才能來到，大家自己估計一下好了。
　　計算機在複雜到了一定程度之後便可以實際擁有意識，持這種看法的人通常被稱為“強人工智能派”。在他們看來，人的大腦本質上也不過是一台異常複雜的計算機，只是它不由晶體管或者集成電路構成，而是生物細胞而已。但細胞也得靠細微的電流工作，就算我們尚不完全清楚其中的機制，也沒有理由認為有某種超自然的東西在裡面。就像薛定諤在他那本名揚四海的小冊子《生命是什麼》中所做的比喻一樣，一個蒸汽機師在第一次看到電動機時會驚訝地發現這機器和他所了解的熱力學機器十分不同，但他會合理地假定這是按照某些他所不了解的原理所運行的，而不會大驚小怪地認為是幽靈驅動了一切。
　　你可能要問，算法複雜到了何種程度才有資格被稱為“意識”呢？這的確對我們理解波函數何時坍縮有實際好處！但這很可能又是一個難題，像那個著名的悖論：一粒沙落地不算一個沙堆，兩粒沙落地不算一個沙堆，但10萬粒沙落地肯定是一個沙堆了。那麼，具體到哪一粒沙落地時才形成一個沙堆呢？對這種模糊性的問題科學家通常不屑解答，正如爭論貓或者大腸桿菌有沒有意識一樣，我們對波函數還是一頭霧水！
　　當然，也有一些更為極端的看法認為，任何執行了某種算法的系統都可以看成具有某種程度的“意識”！比如指南針，人們會論證說，它“喜歡”指着南方，當把它撥亂後，它就出於“厭惡”而竭力避免這種狀態，而回到它所“喜歡”的狀態里去。以這種帶相當泛神論色彩的觀點來看，萬事萬物都有着“意識”，只是程度的不同罷了。意識，簡單來說，就是一個系統的算法，它“喜歡”那些大概率的輸出，“討厭”那些小概率的輸出。一個有着趨光性的變形蟲也有意識，只不過它“意識”的複雜程度比我們人類要低級好多好多倍罷了。
　　你也許不相信這種說法，但你只要承認“意識”只是在物質基礎上的一種排列模式，你便很難否認我們說到的一些奇特性質。甚至連“意識是否可能在死後繼續存在”這樣的可怕問題，我們的答案也應該是在原則上肯定的！這就好比問，《第九交響曲》在音樂會結束後是不是還繼續存在？顯然我們只要保留了這個排列信息的資料，我們隨時可以用不同的方法把它具體重現出來（任何時候都不缺碳原子、氫原子……）。當然，在我們的技術能力還達不到能夠獲得全部組合信息並保留它們之前（可能我們永遠也沒有這個技術），人死後自然就沒有意識了，就像音樂會後燒毀了所有的樂譜一樣，這個樂曲自然就此“失傳”了。
　　你可能已經看得瞠目結舌，不過我們的說法把意識建立在完全客觀和唯物的基礎上，它實在已經是最不故作神秘的一種！意識不是一個獨立的存在，而是系統複雜到了一定程度後表現出來的客觀性質。它雖然是一種組合機制，但脫離了具體的物質（暫時肉體是唯一可能）它也無法表現出來。就像軟件脫離了硬件無法具體運行一樣，意識的體現不可能脫離物質而進行。假如我們被迫去尋找一種獨立於物質的“意識”的話，那未免走得太遠了。
　　當然，對於習慣了二元論的公眾來說，試圖使他們相信靈魂或者意識只是大量神經原的排列和集體行為是教他們吃驚的。對於徹底的唯物論者，試圖使他們相信意識作為一種特定的排列信息可能長期保存並在不同平台上重現也是艱難的任務。心理學家和神經科學家克里克（Francis
　　Crick）不得不把這一論斷稱為“驚人的假說”（見《驚人的假說：靈魂的科學探索》）。但對於大多數科學家來說，這也許是一種理所當然的推論。當然也有某些人認為意識或者靈魂並非複雜性造就的一個客觀的副產品，它並不一定能夠用算法來模擬，並的確具有某種主動效應！這裡面包括牛津大學的羅傑•彭羅斯（Roger Penrose），諸位如果有興趣了解他的觀點，可以閱讀其著作《皇帝新腦》（The Emperor’s New Mind）。
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　　這一節已經太長了，我把海森堡的那個閒話的最後一部分放到下一節里去。許多人說這個閒話專題有點羅嗦，我是很贊同的。其實這是我很久以來一直想寫的一個內容，只不過借了史話的因頭趁興完成而已，所以有點不厭其煩，風格和正文有些出入。在以後修訂的時候我會把它獨立出來，作為外一篇處理吧。
　　三
　　我們在“意識問題”那裡頭暈眼花地轉了一圈回來之後，究竟得到了什麼收穫呢？我們弄清楚貓的量子態在何時產生坍縮了嗎？我們弄清意識究竟是如何作用于波函數了嗎？似乎都沒有，反倒是疑問更多了：如果說意識只不過是大腦複雜性的一種表現，那麼這個精巧結構是如何具體作用到波函數上的呢？我們是不是已經可以假設，一台足夠複雜的計算機也具有坍縮波函數的能力了呢？反而讓我們感到困惑的是，似乎這是一條走不通的死路。電子的波函數是自然界在一個最基本層次上的物理規律，而正如我們已經討論過的那樣，“意識”所遵循的規則，是一個大量原子的組合才可能體現出來的整體效果，它很可能處在一個很高的層次上面。就像你不能用處理單詞和句子的語法規則去處理小說情節一樣，用波函數和意識去互相聯繫，看起來似乎是一種層面的錯亂，好比有人試圖用牛頓定律去闡述經濟學規則一樣。
　　如果說“意識”使得一切從量子疊加態中脫離，成為真正的現實的話，那麼我們不禁要問一個自然的問題：當智能生物尚未演化出來，這個宇宙中還沒有“意識”的時候，它的狀態是怎樣的呢？難道說，第一個有意識的生物的出現才使得從創生起至那一剎那的宇宙歷史在一瞬間成為現實？難道說“智能”的參予可以在那一刻改變過去，而這個“過去”甚至包含了它自身的演化歷史？
　　1979年是愛因斯坦誕辰100周年，在他生前工作的普林斯頓召開了一次紀念他的討論會。在會上，愛因斯坦的同事，也是玻爾的密切合作者之一約翰•惠勒（John Wheeler）提出了一個相當令人吃驚的構想，也就是所謂的“延遲實驗”（delayed choice experiment）。在前面的章節里，我們已經對電子的雙縫干涉非常熟悉了，根據哥本哈根解釋，當我們不去探究電子到底通過了哪條縫，它就同時通過雙縫而產生干涉，反之，它就確實地通過一條縫而順便消滅干涉圖紋。惠勒通過一個戲劇化的思維實驗指出，我們可以“延遲”電子的這一決定，使得它在已經實際通過了雙縫屏幕之後，再來選擇究竟是通過了一條縫還是兩條！
　　這個實驗的基本思路是，用塗着半鍍銀的反射鏡來代替雙縫。一個光子有一半可能通過反射鏡，一半可能被反射，這是一個量子隨機過程，跟它選擇雙縫還是單縫本質上是一樣的。把反射鏡和光子入射途徑擺成45度角，那麼它一半可能直飛，另一半可能被反射成90度角。但是，我們可以通過另外的全反射鏡，把這兩條分開的岔路再交匯到一起。在終點觀察光子飛來的方向，我們可以確定它究竟是沿着哪一條道路飛來的。
　　但是，我們也可以在終點處再插入一塊呈45度角的半鍍銀反射鏡，這又會造成光子的自我干涉。如果我們仔細安排位相，我們完全可以使得在一個方向上的光子呈反相而相互抵消，而在一個確定的方向輸出。這樣的話我們每次都得到一個確定的結果（就像每次都得到一個特定的干涉條紋一樣），根據量子派的說法，此時光子必定同時沿着兩條途徑而來！
　　總而言之，如果我們不在終點處插入半反射鏡，光子就沿着某一條道路而來，反之它就同時經過兩條道路。現在的問題是，是不是要在終點處插入反射鏡，這可以在光子實際通過了第一塊反射鏡，已經快要到達終點時才決定。我們可以在事情發生後再來決定它應該怎樣發生！如果說我們是這齣好戲的導演的話，那麼我們的光子在其中究竟扮演了什麼角色，這可以等電影拍完以後再由我們決定！
　　雖然聽上去古怪，但這卻是哥本哈根派的一個正統推論！惠勒後來引玻爾的話說，“任何一種基本量子現象只在其被記錄之後才是一種現象”，我們是在光子上路之前還是途中來做出決定，這在量子實驗中是沒有區別的。歷史不是確定和實在的——除非它已經被記錄下來。更精確地說，光子在通過第一塊透鏡到我們插入第二塊透鏡這之間“到底”在哪裡，是個什麼，是一個無意義的問題，我們沒有權利去談論它，它不是一個“客觀真實”！惠勒用那幅著名的“龍圖”來說明這一點，龍的頭和尾巴（輸入輸出）都是確定的清晰的，但它的身體（路徑）卻是一團迷霧，沒有人可以說清。
　　在惠勒的構想提出5年後，馬里蘭大學的卡洛爾•阿雷（Carroll O Alley）和其同事當真做了一個延遲實驗，其結果真的證明，我們何時選擇光子的“模式”，這對於實驗結果是無影響的（和玻爾預言的一樣，和愛因斯坦的相反！），與此同時慕尼黑大學的一個小組也作出了類似的結果。
　　這樣稀奇古怪的事情說明了什麼呢？
　　這說明，宇宙的歷史，可以在它實際發生後才被決定究竟是怎樣發生的！在薛定諤的貓實驗裡，如果我們也能設計某種延遲實驗，我們就能在實驗結束後再來決定貓是死是活！比如說，原子在1點鐘要麼衰變毒死貓，要麼就斷開裝置使貓存活。但如果有某個延遲裝置能夠讓我們在2點鐘來“延遲決定”原子衰變與否，我們就可以在2點鐘這個“未來”去實際決定貓在1點鐘的死活！
　　這樣一來，宇宙本身由一個有意識的觀測者創造出來也不是什麼不可能的事情。雖然宇宙的行為在道理上講已經演化了幾百億年，但某種“延遲”使得它直到被一個高級生物所觀察才成為確定。我們的觀測行為本身參予了宇宙的創造過程！這就是所謂的“參予性宇宙”模型（The Prticipatory Universe）。宇宙本身沒有一個確定的答案，而其中的生物參予了這個謎題答案的構建本身！
　　這實際上是某種增強版的“人擇原理”（anthropic
　　principle）。人擇原理是說，我們存在這個事實本身，決定了宇宙的某些性質為什麼是這樣的而不是那樣的。也就是說，我們討論所有問題的前提是：事實上已經存在了一些像我們這樣的智能生物來討論這些問題。我們回憶一下笛卡兒的“第一原理”：不管我懷疑什麼也好，有一點我是不能懷疑的，那就是“我在懷疑”本身。“我思故我在”！類似的原則也適用於人擇原理：不管這個宇宙有什麼樣的性質也好，它必須要使得智能生物可能存在於其中，不然就沒有人來問“宇宙為什麼是這樣的？”這個問題了。隨便什麼問題也好，你首先得保證有一個“人”來問問題，不然就沒有意義了。
　　舉個例子，目前宇宙似乎是在以一個“恰到好處”的速度在膨脹。只要它膨脹得稍稍快一點，當初的物質就會四散飛開，而無法凝聚成星系和行星。反過來，如果稍微慢一點點，引力就會把所有的物質都吸到一起，變成一團具有驚人的密度和溫度的大雜燴。而我們正好處在一個“臨界速度”上，這才使得宇宙中的各種複雜結構和生命的誕生成為可能。這個速度要準確到什麼程度呢？大約是10^55分之一，這是什麼概念？你從宇宙的一端瞄準並打中在另一端的一隻蒼蠅（相隔300億光年），所需準確性也不過10^30分之一。類似的驚人準確的宇宙常數，我們還可以舉出幾十個。
　　我們問：為什麼宇宙以這樣一個速度膨脹？人擇原理的回答是：宇宙必須以這樣一個速度膨脹，不然就沒有“你”來問這個問題了。因為只有以這樣一個速度膨脹，生命和智慧才可能誕生，從而使問題的提出成為可能！顯然不會有人問：“為什麼宇宙以1米/秒的速度膨脹？”因為以這個速度膨脹的宇宙是一團火球，不會有人在那裡存在。
　　參予性宇宙是增強的人擇原理，它不僅表明我們的存在影響了宇宙的性質，更甚，我們的存在創造了宇宙和它的歷史本身！可以想象這樣一種情形：各種宇宙常數首先是一個不確定的疊加，只有被觀測者觀察後才變成確定。但這樣一來它們又必須保持在某些精確的範圍內，以便創造一個好的環境，令觀測者有可能在宇宙中存在並觀察它們！這似乎是一個邏輯循環：我們選擇了宇宙，宇宙又創造了我們。這件怪事叫做“自指”或者“自激活”（self-exciting），意識的存在反過來又創造了它自身的過去！
　　請各位讀者確信，我寫到這裡已經和你們一樣頭大如斗，嗡嗡作響不已。這個理論的古怪差不多已經超出了我們可以承受的心理極限，我們在“意識”這裡已經筋疲力盡，無力繼續前進了。對此感到不可接受的也絕不僅僅是我們這些門外漢，當時已經大大有名的約翰•貝爾（John
　　Bell，我們很快就要講到他）就嘟囔道：“難道億萬年來，宇宙波函數一直在等一個單細胞生物的出現，然後才坍縮？還是它還得多等一會兒，直到出現了一個有資格的，有博士學位的觀測者？”要是愛因斯坦在天有靈，看到有人在他的誕辰紀念上發表這樣古怪的，違反因果律的模型，不知作何感想？
　　就算從哥本哈根解釋本身而言，“意識”似乎也走得太遠了。大多數“主流”的物理學家仍然小心謹慎地對待這一問題，持有一種更為“正統”的哥本哈根觀點。然而所謂“正統觀念”其實是一種鴕鳥政策，它實際上就是把這個問題拋在一邊，簡單地假設波函數一觀測就坍縮，而對它如何坍縮，何時坍縮，為什麼會坍縮不聞不問。量子論只要在實際中管用就行了，我們更為關心的是一些實際問題，而不是這種玄之又玄的闡述！
　　但是，無論如何，當新物理學觸及到這樣一個困擾了人類千百年的本體問題核心後，這無疑也激起了許多物理學家們的熱情和好奇心。的確有科學家沿着維格納的方向繼續探索，並論證意識在量子論解釋中所扮演的地位。這裡面的代表人物是伯克利勞倫斯國家物理實驗室的美國物理學家亨利•斯塔普（Henry
　　Stapp），他自1993年出版了著作《精神，物質和量子力學》（Mind, Matter, and Quantum Mechanics）之後，便一直與別的物理學家為此辯論至今（大家如果有興趣，可以去他的網頁http://www-physics.lbl.gov/~stapp/stappfiles.html看看他的文章）。這種說法也獲得了某些人的支持，去年，也就是2003年，還有人（阿姆斯特丹大學的Dick
　　J.
　　Bierman）宣稱用實驗證明了人類意識“的確”使波函數坍縮。不過這一派的支持者也始終無法就“意識”建立起有說服力的模型來，對於他們的宣稱，我們在心懷懼意的情況下最好還是採取略為審慎的保守態度，看看將來的發展如何再說。
　　我們沿着哥本哈根派開拓的道路走來，但或許是走得過頭了，誤入歧途，結果發現在盡頭藏着一隻叫做“意識”的怪獸讓我們驚恐不已。這已經不是玻爾和哥本哈根派的本意，我們還是退回到大多數人站着的地方，看看還有沒有別的道路可以前進。嗯，我們發現的確還有幾條小路通向未知的盡頭，讓我們試着換幾條道路走走，看看它是不是會把我們引向光明的康莊大道。不過讓我們先在原來的那條路上做好記號，醒目地寫下“意識怪獸”的字樣並打上驚嘆號以警醒後人。好，現在我們出發去另一條道路探險，這條小道看上去籠罩在一片濃霧繚繞中，並且好像在遠處分裂成無限條岔路。我似乎已經有不太美妙的預感，不過還是讓我們擦擦汗，壯着膽子前去看看吧。