一个令物理学家头疼了百年的问题
1935年，埃尔温·薛定谔提出了他著名的思想实验：将一只猫放进一个封闭的盒子，盒内有一个放射性原子和一个毒气装置。根据量子力学，在观测之前，放射性原子处于"已衰变"和"未衰变"的叠加态——那么猫是否也处于"死"与"活"的叠加态？
这个思想实验的目的，其实是批评量子力学的哥本哈根诠释。薛定谔认为，将量子叠加态延伸到宏观物体是荒谬的。
但一百年后，这个问题仍然没有定论。
测量问题的核心困难
量子力学在数学上极为精确——它对粒子行为的预测精度令人叹为观止。然而，它在概念上却遗留了一个巨大的黑洞：波函数坍缩。
在测量之前，量子系统处于多种状态的叠加：
$$|\psi\rangle = \alpha|0\rangle + \beta|1\rangle$$
一旦被测量，波函数立即"坍缩"到某一确定态。但"测量"是什么？谁或什么触发了坍缩？
主要诠释
| 诠释 | 核心主张 | 代表人物 |
|---|---|---|
| 哥本哈根诠释 | 测量即坍缩，不问原因 | 玻尔、海森堡 |
| 多世界诠释 | 不存在坍缩，所有结果都在平行宇宙中实现 | 埃弗雷特 |
| 导波理论 | 存在隐变量引导粒子运动 | 德布罗意、玻姆 |
| 意识导致坍缩 | 意识观测者触发波函数坍缩 | 冯·诺依曼、维格纳 |
意识是否扮演基础性角色？
"意识导致坍缩"的观点颇具争议，却也颇具魅力。
冯·诺依曼的严格数学分析表明，观测链中必须有某种非物理的因素才能终止无限后退——这个因素被一些人识别为"意识"。
物理学家尤金·维格纳（Eugene Wigner）提出了"维格纳的朋友"思想实验：如果维格纳的朋友在实验室里观测了一个量子系统，但维格纳在外面不知道结果——对维格纳来说，他的朋友+量子系统是否仍处于叠加态？
彭罗斯-哈默洛夫假说
物理学家罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）和麻醉学家斯图尔特·哈默洛夫（Stuart Hameroff）提出了一个更大胆的假说：意识是由神经元中微管蛋白质里的量子引力效应产生的。
这个假说（Orchestrated Objective Reduction，Orch OR）声称：
- 量子引力导致波函数在客观上（非随机地）坍缩
- 这种坍缩发生在神经元微管中
- 大量这样的坍缩产生了我们所体验的意识流
大多数神经科学家和物理学家对此持怀疑态度，但这并不意味着该假说已被证伪。
我们真正不知道的
坦率说，关于意识与量子力学的关系，我们有很多不知道：
- 我们不知道波函数坍缩的完整机制
- 我们不知道意识如何从神经活动中涌现
- 我们不知道量子效应在大脑中是否重要（虽然大多数人倾向认为不重要）
但这种"不知道"本身就是科学最令人兴奋的地方。
哲学的入口
测量问题的有趣之处在于，它把我们带到了物理学与哲学的边界地带。
当物理学家问"什么构成了测量"时，他们其实在问：观察者与被观察世界的关系是什么？这是一个从古希腊到现代都没有彻底解决的哲学问题。
量子力学可能正在提示我们，将"心灵"与"物质"截然二分的笛卡尔传统，也许从根本上就是错误的。
延伸阅读：
- 彭罗斯《皇帝的新脑》
- 卡洛·罗韦利《现实不似你所见》
- 约翰·惠勒《宇宙逍遥》