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

"我无法定义真正的问题，因此我怀疑没有什么真正的问题，但我不确定是否确实没有真正的问题。"

美国物理学家理查德-费曼(Richard Feynman)在谈到量子力学臭名昭著的谜题和悖论时这样说，量子力学是物理学家用来描述宇宙中最微小物体（粒子）的理论。但他也可能是在谈论同样棘手的意识问题。

一些科学家认为我们已经理解了意识是什么，或者说认为它只是一种幻觉。但还有许多人觉得我们根本没有了解意识的来源。长期的意识谜题甚至导致一些研究人员援引量子物理来解释它。这种想法总是遭到怀疑，这并不奇怪：用一个谜团来解释另一个谜团，听起来并不明智。但这种想法并不明显地荒谬，也不是没有根据的。

首先，让物理学家们感到非常不安的是，心识似乎强行进入了早期的量子理论。更重要的是，量子计算机被预测能够完成普通计算机无法完成的事情，这让我们想起我们的大脑超越人工智能。"量子意识 "被广泛嘲笑为神秘的巫术，但它就是不会消失掉。

量子力学是我们在原子和亚原子粒子类似螺母和螺栓水平上描述世界的最佳理论。也许它最著名的神秘之处在于，量子实验的结果可以改变，这取决于我们是否选择观察相关粒子的某些属性。当这种 "观察者效应"第一次被早期的量子理论先驱们注意到时，他们感到非常不安。它似乎破坏了所有科学背后的基本假设：那里有一个客观的世界，与我们无关。如果世界的行为方式取决于我们如何--或是否--看它，那么"现实"到底意味着什么？

意识对量子力学最著名的入侵来自 "双缝实验 "。

其中一些科研人员感到被迫得出一个结论：客观性是一种幻觉，必须允许意识在量子理论中发挥积极作用。对其他科学家来说，这没有意义。理所当然地，阿尔伯特-爱因斯坦就曾经抱怨说，月球并不是只有在我们看它的时候才存在的。

今天，一些物理学家怀疑，不管意识是否影响真的量子力学，意识事实上可能是从量子力学而产生的。他们认为，可能需要用量子理论才能充分理解大脑的工作原理。也许可以这样说，正如量子物体（Quantum objects） 显然可以同时出现在两个地方一样，量子大脑(quantum brain) 也可以同时持有两个相互排斥的想法？这些想法目前只是推测性的。我们也许会发现量子物理学对心识的运作没有根本性的作用。纵然如此不为了别的，这些可能性本身表明量子理论已经怪异地改变了我们思考的方式。

著名de双缝实验

心识对量子力学最著名的入侵来自 "双缝实验"。想象一下，将一束光照射在一个包含两个紧密排列的平行狭缝的屏幕上。部分光线穿过狭缝，然后照射到另一个屏幕上。光可以被认为是一种波，当波从这样的两个狭缝中出现时，它们可以相互干扰。如果它们的波峰重合，它们就会相互加强，而如果波峰和波谷重合，它们就会相互抵消。这种波的干涉被称为衍射，它在背后的接受屏上产生一系列交替的明暗条纹，光波在这里要么被加强，要么被抵消。这个结果似乎暗示每个粒子同时通过两个狭缝。

这个实验在200多年前就被理解为是波的行为特征，远在量子理论存在之前。双缝实验也可以用电子这样的量子粒子来进行；这些微小的带电粒子是原子的组成部分。与我们的直觉相反，这些粒子可以表现得像波（虽然它们是粒子）。这意味着当电子流通过两个狭缝时，它们可以发生衍射，产生一个干涉图案。

现在，假设量子粒子被逐一送过狭缝，而它们到达屏幕时也同样被逐一看到。现在，每个粒子沿途显然没有任何东西可以干扰----然而，随着时间的推移，粒子撞击接受屏的模式显示出了干扰带。

这个结果暗示每个粒子同时通过两个狭缝并与自身发生干涉。这种 "同时通过两条路径"的组合被称为叠加态。

但是，真正奇怪的事情在这里：如果我们把一个探测器放在一个狭缝的里面或紧跟着的后面，那么我们应该可以发现任何给定的粒子是否通过这条狭缝。然而，在这种情况下，干扰消失了。仅仅通过观察一个粒子的路径----即使这种观察本身不应该干扰粒子的运动--我们就改变了结果。

20世纪20年代在哥本哈根与量子大师尼尔斯-玻尔共事的物理学家帕斯卡尔-乔丹是这样说的。"观察不仅仅干扰了要测量的东西，而且还产生了它。 我们迫使[一个量子粒子]选定了一个明确的位置。"换句话说，乔丹说，"我们自己制造了测量的结果"。如果是这样的话，客观现实似乎就不存在了。

而且它接着变得更加奇怪了。

如果自然界似乎在根据我们是否 "看它"而改变其行为，我们可以尝试欺骗它，让它露一手。为了做到这一点，我们可以测量一个粒子通过双缝的路径，但只有在它通过双缝之后才测量。到那时，它应该已经 "决定 "是走一条路还是两条路一起走。

仅仅是“被注意到”这一行为，而不是测量造成的任何物理干扰，都可能导致坍缩（Collapse）。

美国物理学家约翰-惠勒在20世纪70年代提出了一个这样的实验，这个 "延迟选择"的实验在随后的十年里被执行。它使用了巧妙的技术，在量子粒子（一般来说，光的粒子，称为光子）应该选择完走一条路径或两条路径的叠加之后，然后对它们的路径进行测量。

事实证明，正如玻尔自信地预测到的那样，我们是否推迟测量并无区别。只要我们在光子到达检测器之前测量它的路径并登记它，我们就会失去所有干扰。仿佛大自然不仅 "知道 "我们是否在看，而且知道我们是否在计划看。每当在这些实验中，我们发现一个量子粒子的路径时，它的可能路径云就会 "坍缩"成一个单一的定义明确的状态。更重要的是，延迟选择实验意味着“被注意到”的纯粹行为，而不是由测量引起的任何物理干扰，可以引起塌缩。但这是否意味着，只有当测量的结果影响到我们的意识时，真正的坍缩才会发生？

至此难以避免的暗示是，意识和量子力学有某种关联

这种可能性在20世纪30年代被匈牙利物理学家尤金-维格纳所承认。他写道："由此可见，物体的量子描述受到了‘我的意识中的印象‘的影响"。"孤独主义Solipsism在逻辑上可能与目前的量子力学相一致"。惠勒甚至认为，生命体本身即具有“注意到"的能力，所以已经将以前众多可能的量子过去转变为一个具体的合一的历史。惠勒说，在这个意义上， 我们成为宇宙自开始以来的演变的参与者。用他的话说，我们生活在一个 "参与性的宇宙"。

时至今日，物理学家们还没

有就解释这些量子实验的最佳方式达成一致，在某种程度上，你对这些实验的看法（目前）取决于你。但无论如何，都很难避免意识和量子力学有某种关联的暗示。   

从20世纪80年代开始，英国物理学家罗杰-彭罗斯（Roger Penrose）提出，这种联系可能从另一个方向发挥作用。他说，无论意识是否能影响量子力学，也许量子力学也参与了意识。彭罗斯问道，如果我们的大脑中有一些分子结构能够对单一的量子事件作出反应而改变它们的状态，那该怎么办？这些结构会不会像双缝实验中的粒子一样，采用一种叠加状态？而这些量子叠加状态会不会出现在神经元通过电信号进行交流的方式中？彭罗斯说，也许我们维持看似不相容的心理状态的能力并不是出自感知的习性，而是一种真正的量子效应。

也许量子力学与意识有关

毕竟，人脑似乎能够处理的认知过程仍然远远超过数字计算机的能力。也许我们甚至可以执行在普通计算机上不可能完成的计算任务，而普通计算机使用的是经典的数字逻辑。彭罗斯在他1989年出版的《皇帝的新思维》一书中首次提出量子效应在人类认知中的特点。这个想法被称为Orch-OR，是 "精心策划的客观还原 "的简称。"客观还原"这一短语意味着，正如彭罗斯所认为的，量子干扰和叠加的坍缩是一个真实的物理过程，就像泡沫的破裂。

Orch-OR借鉴了彭罗斯的建议，即引力是导致日常物体，如椅子和行星，不显示量子效应的原因。彭罗斯认为，对于比原子大得多的物体来说，量子叠加是不可能的，因为它们的引力效应会迫使两个不相容的时空版本并存。

彭罗斯与美国医生斯图尔特-哈默罗夫进一步发展了这一想法。在他1994年出版的《心识的阴影》一书中，他提出参与这种量子认知的结构可能是称为微管的蛋白质链。这些在我们大多数细胞中都有，包括我们大脑中的神经元。彭罗斯和哈默罗夫认为，微管的振动可以采用量子叠加。但没有证据表明这样的事情有丝毫的可行性。有人认为，微管中的量子叠加的想法得到了2013年描述的实验的支持，但事实上这些研究没有提到量子效应。（圆涛注：这个假说我认为是无法成立的。微管蛋白只是一种结构蛋白，量子叠加效果在分子水平不会成立 –分子，尤其是生物高分子，本身在量子世界可以被当作椅子桌子一类的具有引力作用的大物质）

此外，大多数研究人员认为，2000年发表的一项研究已经排除了Orch-OR的想法。物理学家MaxTegmark计算出，参与神经信号传递的分子的量子叠加不可能存活，哪怕是这种信号所需时间的一小部分

其他研究人员已经在生物体内发现了量子效应的证据

叠加等量子效应很容易被破坏，因为有一个叫做退相干的过程。这是由量子物体与周围环境的相互作用造成的，通过这种作用，"量子性 "被泄露出去。在温暖和潮湿的环境中，如活细胞，退相干预计会非常迅速。

神经信号是电脉冲，由带电的原子穿过神经细胞壁引起。如果这些原子中的一个处于叠加状态， 然后与一个神经元相撞，泰格马克表明，叠加应该在不到十亿分之一秒的时间内衰变。一个神经元释放一个信号至少需要一万万亿倍的时间。

因此，人们对大脑中的量子效应的想法抱有极大的怀疑态度。然而，彭罗斯不为这些论点所动，坚持Orch-

OR假说。尽管泰格马克预言细胞中存在超快退相干，但其他研究人员已经发现了生物体内量子效应的证据。一些人认为，量子力学被使用磁力导航的候鸟所利用，被绿色植物在光合作用中利用阳光制造糖类时所利用。此外，大脑可能采用量子技巧的想法没有显示出消失的迹象。因为现在有另一个完全不同的论据。在2015年发表的一项研究中，加州大学圣巴巴拉分校的物理学家马修-费舍尔认为，大脑可能含有能够维持更强大量子叠加的分子。具体而言，他认为磷原子的核可能具有这种能力。

磷原子在活细胞中无处不在。它们通常采取磷酸根离子的形式，其中一个磷原子与四个氧原子结合在一起。

这种离子是细胞内能量的基本单位。细胞的大部分能量储存在称为ATP的分子中，ATP含有一串连接到有机分子的三个磷酸盐。当其中一个磷酸盐被切断时，能量被释放出来供细胞使用。细胞具有将磷酸根离子组装成组并将其再次裂解的分子机制。费希尔提出了一个方案，其中两个磷酸根离子可能被置于一种特殊的叠加状态，称为 "纠缠状态"。

磷旋转可以抵抗退相干一天左右，即使在活细胞中也是如此

磷核有一种叫做自旋的量子特性，这使它们相当像小磁铁，其磁极指向特定方向。在纠缠状态下，一个磷核的自旋取决于另一个磷核的自旋。换句话说，纠缠态实际上是涉及一个以上的量子粒子的叠加态。

费舍尔说，这些核自旋的量子力学行为可以合理地抵制人类时间尺度上的退相干。他同意泰格马克的观点，即像彭罗斯和哈默罗夫所假设的那样，量子振动将受到其周围环境的强烈影响，"几乎会立即退相干"。但核自旋与周围环境的相互作用并不十分强烈。同样，磷核自旋中的量子行为也必须得到 "保护"，以避免退相干。

费舍尔说，如果磷原子被纳入被称为 "波斯纳分子"的较大物体中，这种情况可能会发生。这些是由六个磷酸盐离子和九个钙离子组成的团块。有一些证据表明它们可以存在于活细胞中，尽管这目前还远非决定性的。

我决定................. 探索锂离子到底是如何在治疗精神疾病方面产生如此巨大的效果的。

费舍尔认为，在波斯纳分子中，磷旋可以抵制退相干一天左右，甚至在活细胞中也是如此。这意味着它们可以影响大脑的工作方式。这个想法是，波斯纳分子可以被神经元吞噬。一旦进入，Posner分子可以通过散开并释放其钙离子来触发对另一个神经元的信号发射。由于波斯纳分子的纠缠，两个这样的信号可能因此反过来成为纠缠：你可以说，这是一种 "心识"的量子叠加。"费舍尔说："如果核自旋的量子处理事实上存在于大脑中，这将是一种极其普遍的现象，几乎一直在发生。

他第一次有这个想法是在他开始思考精神疾病的时候。费舍尔说："我进入大脑的生物化学领域始于三四年前，我决定探索锂离子究竟如何在治疗精神疾病方面产生如此巨大的效果。

在这一点上，费舍尔的提议不过是一个耐人寻味的想法而已

锂药被广泛用于治疗双相情感障碍。它们起作用，但没有人真正知道是怎样的。费舍尔说："我并没有寻找量子的解释。但后来他看到一篇论文，报告说锂药对大鼠的行为有不同的影响，这取决于使用何种形式的锂--或 "同位素"。从表面上看，这是非常令人费解的。在化学术语中，不同的同位素的行为几乎是相同的，所以如果锂像传统药物一样起作用，同位素应该都有相同的效果。

但费希尔意识到，不同锂同位素的原子核可以有不同的自旋。这种量子特性可能会影响锂药的作用方式。例如，如果锂在波斯纳分子中取代了钙，那么锂的自旋可能会 "感觉"到并影响磷原子的自旋，从而干扰它们的纠缠关系。

我们甚至不知道意识是什么

如果这是真的，这将有助于解释为什么锂可以治疗躁郁症。在这一点上，费舍尔的提议不过是一个耐人寻味的想法。但有几种方法可以检验其合理性，首先是波斯纳分子中的磷旋可以长期保持其量子一致性。这就是费希尔接下来要做的事情。

同样，他对与早期关于 "量子意识"的想法联系在一起持谨慎态度，他认为这些想法充其量是高度推测的。

物理学家们对在他们的理论中发现自己并不十分舒服。大多数人希望意识和大脑可以不在量子理论中，也许反之亦然。毕竟，我们甚至不知道意识是什么，更不用说有一个理论来描述它。

我们都知道红色是什么样子，但我们没有办法传达这种感觉。

现在有一个新时代的工业致力于 "量子意识"的概念，声称量子力学为心识感应和心识感应等事情提供了合理的理由，这并没有什么帮助。因此，物理学家甚至在同一个句子中提到 "量子 "和 "意识 "这两个词时都会感到很尴尬。但撇开这一点不谈，这个想法有很长的历史。自从 "观察者效应"和心识在早期首次渗入量子理论以来，要把它们赶出去是非常困难的。一些研究人员认为我们可能永远无法做到这一点。

2016年，英国剑桥大学的阿德里安-肯特（Adrian Kent）是最受尊敬的 "量子哲学家"之一，他推测意识可能以微妙但可检测的方式改变量子系统的行为。肯特对这个想法非常谨慎。"没有令人信服的原则性理由相信量子理论是试图制定意识理论的正确理论，或者量子理论的问题必须与意识问题有任何关系，"他承认。

关于意识与物理学关系的每一条思路都会遇到深深的麻烦

但他说，很难看到纯粹基于前量子物理学的意识描述如何能够解释它似乎具有的所有特征。一个特别令人困惑的问题是，我们有意识的头脑如何能够体验到独特的感觉，例如红色或煎培根的气味。除了有视觉障碍的人之外，我们都知道红色是什么样子的，但我们没有办法传达这种感觉，而且物理学中也没有任何东西告诉我们红色应该是什么样子。

像这样的感觉被称为"质"。我们将它们视为外部世界的统一属性，但实际上它们是我们意识的产物--而这很难解释。事实上，在1995年，哲学家大卫-查莫斯（David Chalmers）将其称为意识的 "难题"。

"关于意识与物理学关系的每一条思路都遇到了深深的麻烦，"肯特说。

这促使他提出，"如果我们认为意识改变了（尽管可能是非常轻微和微妙的）量子概率，我们就可以在理解意识进化的问题上取得一些进展。"

"量子意识 "被广泛嘲笑为神秘的巫术，但它就是不会消失

换句话说，心识可以真实影响测量的结果。本文认为它并不完全决定"什么是真实"。但它可能会影响到测量的真实性几率（测量的可信度），即量子力学所允许的每个可能的实际情况是我们事实上观察到的那个，其方式是量子理论本身无法预测的。肯特说我们可以通过实验来寻找这种影响。他甚至勇敢地估计了找到它们的机会。"他说："我认为也许有15%的可信度，与意识有关的东西会导致偏离量子理论，也许有3%的可信度，这将在未来50年内被实验检测出来。

如果这种情况发生，它将改变我们对物理学和心识的想法。这似乎是一个值得探索的机会。