https://www.worldpeacesolutions.net/2018/05/12/the-strange-link-between-the-human-mind-and-quantum-physics/

"我無法定義真正的問題，因此我懷疑沒有什麼真正的問題，但我不確定是否確實沒有真正的問題。"

美國物理學家理查德-費曼(Richard Feynman)在談到量子力學臭名昭著的謎題和悖論時這樣說，量子力學是物理學家用來描述宇宙中最微小物體（粒子）的理論。但他也可能是在談論同樣棘手的意識問題。

一些科學家認為我們已經理解了意識是什麼，或者說認為它只是一種幻覺。但還有許多人覺得我們根本沒有了解意識的來源。長期的意識謎題甚至導致一些研究人員援引量子物理來解釋它。這種想法總是遭到懷疑，這並不奇怪：用一個謎團來解釋另一個謎團，聽起來並不明智。但這種想法並不明顯地荒謬，也不是沒有根據的。

首先，讓物理學家們感到非常不安的是，心識似乎強行進入了早期的量子理論。更重要的是，量子計算機被預測能夠完成普通計算機無法完成的事情，這讓我們想起我們的大腦超越人工智能。"量子意識 "被廣泛嘲笑為神秘的巫術，但它就是不會消失掉。

量子力學是我們在原子和亞原子粒子類似螺母和螺栓水平上描述世界的最佳理論。也許它最著名的神秘之處在於，量子實驗的結果可以改變，這取決於我們是否選擇觀察相關粒子的某些屬性。當這種 "觀察者效應"第一次被早期的量子理論先驅們注意到時，他們感到非常不安。它似乎破壞了所有科學背後的基本假設：那裡有一個客觀的世界，與我們無關。如果世界的行為方式取決於我們如何--或是否--看它，那麼"現實"到底意味着什麼？

意識對量子力學最著名的入侵來自 "雙縫實驗 "。

其中一些科研人員感到被迫得出一個結論：客觀性是一種幻覺，必須允許意識在量子理論中發揮積極作用。對其他科學家來說，這沒有意義。理所當然地，阿爾伯特-愛因斯坦就曾經抱怨說，月球並不是只有在我們看它的時候才存在的。

今天，一些物理學家懷疑，不管意識是否影響真的量子力學，意識事實上可能是從量子力學而產生的。他們認為，可能需要用量子理論才能充分理解大腦的工作原理。也許可以這樣說，正如量子物體（Quantum objects） 顯然可以同時出現在兩個地方一樣，量子大腦(quantum brain) 也可以同時持有兩個相互排斥的想法？這些想法目前只是推測性的。我們也許會發現量子物理學對心識的運作沒有根本性的作用。縱然如此不為了別的，這些可能性本身表明量子理論已經怪異地改變了我們思考的方式。

著名de雙縫實驗

心識對量子力學最著名的入侵來自 "雙縫實驗"。想象一下，將一束光照射在一個包含兩個緊密排列的平行狹縫的屏幕上。部分光線穿過狹縫，然後照射到另一個屏幕上。光可以被認為是一種波，當波從這樣的兩個狹縫中出現時，它們可以相互干擾。如果它們的波峰重合，它們就會相互加強，而如果波峰和波谷重合，它們就會相互抵消。這種波的干涉被稱為衍射，它在背後的接受屏上產生一系列交替的明暗條紋，光波在這裡要麼被加強，要麼被抵消。這個結果似乎暗示每個粒子同時通過兩個狹縫。

這個實驗在200多年前就被理解為是波的行為特徵，遠在量子理論存在之前。雙縫實驗也可以用電子這樣的量子粒子來進行；這些微小的帶電粒子是原子的組成部分。與我們的直覺相反，這些粒子可以表現得像波（雖然它們是粒子）。這意味着當電子流通過兩個狹縫時，它們可以發生衍射，產生一個干涉圖案。

現在，假設量子粒子被逐一送過狹縫，而它們到達屏幕時也同樣被逐一看到。現在，每個粒子沿途顯然沒有任何東西可以干擾----然而，隨着時間的推移，粒子撞擊接受屏的模式顯示出了干擾帶。

這個結果暗示每個粒子同時通過兩個狹縫並與自身發生干涉。這種 "同時通過兩條路徑"的組合被稱為疊加態。

但是，真正奇怪的事情在這裡：如果我們把一個探測器放在一個狹縫的裡面或緊跟着的後面，那麼我們應該可以發現任何給定的粒子是否通過這條狹縫。然而，在這種情況下，干擾消失了。僅僅通過觀察一個粒子的路徑----即使這種觀察本身不應該干擾粒子的運動--我們就改變了結果。

20世紀20年代在哥本哈根與量子大師尼爾斯-玻爾共事的物理學家帕斯卡爾-喬丹是這樣說的。"觀察不僅僅干擾了要測量的東西，而且還產生了它。 我們迫使[一個量子粒子]選定了一個明確的位置。"換句話說，喬丹說，"我們自己製造了測量的結果"。如果是這樣的話，客觀現實似乎就不存在了。

而且它接着變得更加奇怪了。

如果自然界似乎在根據我們是否 "看它"而改變其行為，我們可以嘗試欺騙它，讓它露一手。為了做到這一點，我們可以測量一個粒子通過雙縫的路徑，但只有在它通過雙縫之後才測量。到那時，它應該已經 "決定 "是走一條路還是兩條路一起走。

僅僅是“被注意到”這一行為，而不是測量造成的任何物理干擾，都可能導致坍縮（Collapse）。

美國物理學家約翰-惠勒在20世紀70年代提出了一個這樣的實驗，這個 "延遲選擇"的實驗在隨後的十年裡被執行。它使用了巧妙的技術，在量子粒子（一般來說，光的粒子，稱為光子）應該選擇完走一條路徑或兩條路徑的疊加之後，然後對它們的路徑進行測量。

事實證明，正如玻爾自信地預測到的那樣，我們是否推遲測量並無區別。只要我們在光子到達檢測器之前測量它的路徑並登記它，我們就會失去所有干擾。仿佛大自然不僅 "知道 "我們是否在看，而且知道我們是否在計劃看。每當在這些實驗中，我們發現一個量子粒子的路徑時，它的可能路徑雲就會 "坍縮"成一個單一的定義明確的狀態。更重要的是，延遲選擇實驗意味着“被注意到”的純粹行為，而不是由測量引起的任何物理干擾，可以引起塌縮。但這是否意味着，只有當測量的結果影響到我們的意識時，真正的坍縮才會發生？

至此難以避免的暗示是，意識和量子力學有某種關聯

這種可能性在20世紀30年代被匈牙利物理學家尤金-維格納所承認。他寫道："由此可見，物體的量子描述受到了‘我的意識中的印象‘的影響"。"孤獨主義Solipsism在邏輯上可能與目前的量子力學相一致"。惠勒甚至認為，生命體本身即具有“注意到"的能力，所以已經將以前眾多可能的量子過去轉變為一個具體的合一的歷史。惠勒說，在這個意義上， 我們成為宇宙自開始以來的演變的參與者。用他的話說，我們生活在一個 "參與性的宇宙"。

時至今日，物理學家們還沒

有就解釋這些量子實驗的最佳方式達成一致，在某種程度上，你對這些實驗的看法（目前）取決於你。但無論如何，都很難避免意識和量子力學有某種關聯的暗示。   

從20世紀80年代開始，英國物理學家羅傑-彭羅斯（Roger Penrose）提出，這種聯繫可能從另一個方向發揮作用。他說，無論意識是否能影響量子力學，也許量子力學也參與了意識。彭羅斯問道，如果我們的大腦中有一些分子結構能夠對單一的量子事件作出反應而改變它們的狀態，那該怎麼辦？這些結構會不會像雙縫實驗中的粒子一樣，採用一種疊加狀態？而這些量子疊加狀態會不會出現在神經元通過電信號進行交流的方式中？彭羅斯說，也許我們維持看似不相容的心理狀態的能力並不是出自感知的習性，而是一種真正的量子效應。

也許量子力學與意識有關

畢竟，人腦似乎能夠處理的認知過程仍然遠遠超過數字計算機的能力。也許我們甚至可以執行在普通計算機上不可能完成的計算任務，而普通計算機使用的是經典的數字邏輯。彭羅斯在他1989年出版的《皇帝的新思維》一書中首次提出量子效應在人類認知中的特點。這個想法被稱為Orch-OR，是 "精心策劃的客觀還原 "的簡稱。"客觀還原"這一短語意味着，正如彭羅斯所認為的，量子干擾和疊加的坍縮是一個真實的物理過程，就像泡沫的破裂。

Orch-OR借鑑了彭羅斯的建議，即引力是導致日常物體，如椅子和行星，不顯示量子效應的原因。彭羅斯認為，對於比原子大得多的物體來說，量子疊加是不可能的，因為它們的引力效應會迫使兩個不相容的時空版本並存。

彭羅斯與美國醫生斯圖爾特-哈默羅夫進一步發展了這一想法。在他1994年出版的《心識的陰影》一書中，他提出參與這種量子認知的結構可能是稱為微管的蛋白質鏈。這些在我們大多數細胞中都有，包括我們大腦中的神經元。彭羅斯和哈默羅夫認為，微管的振動可以採用量子疊加。但沒有證據表明這樣的事情有絲毫的可行性。有人認為，微管中的量子疊加的想法得到了2013年描述的實驗的支持，但事實上這些研究沒有提到量子效應。（圓濤註：這個假說我認為是無法成立的。微管蛋白只是一種結構蛋白，量子疊加效果在分子水平不會成立 –分子，尤其是生物高分子，本身在量子世界可以被當作椅子桌子一類的具有引力作用的大物質）

此外，大多數研究人員認為，2000年發表的一項研究已經排除了Orch-OR的想法。物理學家MaxTegmark計算出，參與神經信號傳遞的分子的量子疊加不可能存活，哪怕是這種信號所需時間的一小部分

其他研究人員已經在生物體內發現了量子效應的證據

疊加等量子效應很容易被破壞，因為有一個叫做退相干的過程。這是由量子物體與周圍環境的相互作用造成的，通過這種作用，"量子性 "被泄露出去。在溫暖和潮濕的環境中，如活細胞，退相干預計會非常迅速。

神經信號是電脈衝，由帶電的原子穿過神經細胞壁引起。如果這些原子中的一個處於疊加狀態， 然後與一個神經元相撞，泰格馬克表明，疊加應該在不到十億分之一秒的時間內衰變。一個神經元釋放一個信號至少需要一萬萬億倍的時間。

因此，人們對大腦中的量子效應的想法抱有極大的懷疑態度。然而，彭羅斯不為這些論點所動，堅持Orch-

OR假說。儘管泰格馬克預言細胞中存在超快退相干，但其他研究人員已經發現了生物體內量子效應的證據。一些人認為，量子力學被使用磁力導航的候鳥所利用，被綠色植物在光合作用中利用陽光製造糖類時所利用。此外，大腦可能採用量子技巧的想法沒有顯示出消失的跡象。因為現在有另一個完全不同的論據。在2015年發表的一項研究中，加州大學聖巴巴拉分校的物理學家馬修-費舍爾認為，大腦可能含有能夠維持更強大量子疊加的分子。具體而言，他認為磷原子的核可能具有這種能力。

磷原子在活細胞中無處不在。它們通常採取磷酸根離子的形式，其中一個磷原子與四個氧原子結合在一起。

這種離子是細胞內能量的基本單位。細胞的大部分能量儲存在稱為ATP的分子中，ATP含有一串連接到有機分子的三個磷酸鹽。當其中一個磷酸鹽被切斷時，能量被釋放出來供細胞使用。細胞具有將磷酸根離子組裝成組並將其再次裂解的分子機制。費希爾提出了一個方案，其中兩個磷酸根離子可能被置於一種特殊的疊加狀態，稱為 "糾纏狀態"。

磷旋轉可以抵抗退相干一天左右，即使在活細胞中也是如此

磷核有一種叫做自旋的量子特性，這使它們相當像小磁鐵，其磁極指向特定方向。在糾纏狀態下，一個磷核的自旋取決於另一個磷核的自旋。換句話說，糾纏態實際上是涉及一個以上的量子粒子的疊加態。

費舍爾說，這些核自旋的量子力學行為可以合理地抵制人類時間尺度上的退相干。他同意泰格馬克的觀點，即像彭羅斯和哈默羅夫所假設的那樣，量子振動將受到其周圍環境的強烈影響，"幾乎會立即退相干"。但核自旋與周圍環境的相互作用並不十分強烈。同樣，磷核自旋中的量子行為也必須得到 "保護"，以避免退相干。

費舍爾說，如果磷原子被納入被稱為 "波斯納分子"的較大物體中，這種情況可能會發生。這些是由六個磷酸鹽離子和九個鈣離子組成的團塊。有一些證據表明它們可以存在於活細胞中，儘管這目前還遠非決定性的。

我決定................. 探索鋰離子到底是如何在治療精神疾病方面產生如此巨大的效果的。

費舍爾認為，在波斯納分子中，磷旋可以抵制退相干一天左右，甚至在活細胞中也是如此。這意味着它們可以影響大腦的工作方式。這個想法是，波斯納分子可以被神經元吞噬。一旦進入，Posner分子可以通過散開並釋放其鈣離子來觸發對另一個神經元的信號發射。由于波斯納分子的糾纏，兩個這樣的信號可能因此反過來成為糾纏：你可以說，這是一種 "心識"的量子疊加。"費舍爾說："如果核自旋的量子處理事實上存在於大腦中，這將是一種極其普遍的現象，幾乎一直在發生。

他第一次有這個想法是在他開始思考精神疾病的時候。費舍爾說："我進入大腦的生物化學領域始於三四年前，我決定探索鋰離子究竟如何在治療精神疾病方面產生如此巨大的效果。

在這一點上，費舍爾的提議不過是一個耐人尋味的想法而已

鋰藥被廣泛用於治療雙相情感障礙。它們起作用，但沒有人真正知道是怎樣的。費舍爾說："我並沒有尋找量子的解釋。但後來他看到一篇論文，報告說鋰藥對大鼠的行為有不同的影響，這取決於使用何種形式的鋰--或 "同位素"。從表面上看，這是非常令人費解的。在化學術語中，不同的同位素的行為幾乎是相同的，所以如果鋰像傳統藥物一樣起作用，同位素應該都有相同的效果。

但費希爾意識到，不同鋰同位素的原子核可以有不同的自旋。這種量子特性可能會影響鋰藥的作用方式。例如，如果鋰在波斯納分子中取代了鈣，那麼鋰的自旋可能會 "感覺"到並影響磷原子的自旋，從而干擾它們的糾纏關係。

我們甚至不知道意識是什麼

如果這是真的，這將有助於解釋為什麼鋰可以治療躁鬱症。在這一點上，費舍爾的提議不過是一個耐人尋味的想法。但有幾種方法可以檢驗其合理性，首先是波斯納分子中的磷旋可以長期保持其量子一致性。這就是費希爾接下來要做的事情。

同樣，他對與早期關於 "量子意識"的想法聯繫在一起持謹慎態度，他認為這些想法充其量是高度推測的。

物理學家們對在他們的理論中發現自己並不十分舒服。大多數人希望意識和大腦可以不在量子理論中，也許反之亦然。畢竟，我們甚至不知道意識是什麼，更不用說有一個理論來描述它。

我們都知道紅色是什麼樣子，但我們沒有辦法傳達這種感覺。

現在有一個新時代的工業致力於 "量子意識"的概念，聲稱量子力學為心識感應和心識感應等事情提供了合理的理由，這並沒有什麼幫助。因此，物理學家甚至在同一個句子中提到 "量子 "和 "意識 "這兩個詞時都會感到很尷尬。但撇開這一點不談，這個想法有很長的歷史。自從 "觀察者效應"和心識在早期首次滲入量子理論以來，要把它們趕出去是非常困難的。一些研究人員認為我們可能永遠無法做到這一點。

2016年，英國劍橋大學的阿德里安-肯特（Adrian Kent）是最受尊敬的 "量子哲學家"之一，他推測意識可能以微妙但可檢測的方式改變量子系統的行為。肯特對這個想法非常謹慎。"沒有令人信服的原則性理由相信量子理論是試圖制定意識理論的正確理論，或者量子理論的問題必須與意識問題有任何關係，"他承認。

關於意識與物理學關係的每一條思路都會遇到深深的麻煩

但他說，很難看到純粹基於前量子物理學的意識描述如何能夠解釋它似乎具有的所有特徵。一個特別令人困惑的問題是，我們有意識的頭腦如何能夠體驗到獨特的感覺，例如紅色或煎培根的氣味。除了有視覺障礙的人之外，我們都知道紅色是什麼樣子的，但我們沒有辦法傳達這種感覺，而且物理學中也沒有任何東西告訴我們紅色應該是什麼樣子。

像這樣的感覺被稱為"質"。我們將它們視為外部世界的統一屬性，但實際上它們是我們意識的產物--而這很難解釋。事實上，在1995年，哲學家大衛-查莫斯（David Chalmers）將其稱為意識的 "難題"。

"關於意識與物理學關係的每一條思路都遇到了深深的麻煩，"肯特說。

這促使他提出，"如果我們認為意識改變了（儘管可能是非常輕微和微妙的）量子概率，我們就可以在理解意識進化的問題上取得一些進展。"

"量子意識 "被廣泛嘲笑為神秘的巫術，但它就是不會消失

換句話說，心識可以真實影響測量的結果。本文認為它並不完全決定"什麼是真實"。但它可能會影響到測量的真實性幾率（測量的可信度），即量子力學所允許的每個可能的實際情況是我們事實上觀察到的那個，其方式是量子理論本身無法預測的。肯特說我們可以通過實驗來尋找這種影響。他甚至勇敢地估計了找到它們的機會。"他說："我認為也許有15%的可信度，與意識有關的東西會導致偏離量子理論，也許有3%的可信度，這將在未來50年內被實驗檢測出來。

如果這種情況發生，它將改變我們對物理學和心識的想法。這似乎是一個值得探索的機會。