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心灵的未来 附录
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量子意识？
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虽然大脑扫描技术以及其他高技术取得了巨大的进步，一些人仍认为我们不可能理解意识的奥秘，因为意识超越了我们微不足道的技术。事实上，在他们看来，意识是比原子、分子和神经元更为基本的存在，决定了真实世界的属性。对于他们而言，意识是一种基本实体，物质世界来源于此。为了证明这一点，他们援引了科学上最大的悖论之一，薛定谔的猫悖论，来挑战我们对真实的定义。即便今天，人们在这个问题上也没有达成共识，诺贝尔奖获得者也有着不同的看法。这甚至关系到真实和思想的本质。
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薛定谔的猫悖论关系到整个量子力学的基础，正是这个领域的研究使激光、磁共振成像扫描、无线电和电视、现代电子学、GPS系统和电信的出现成为可能，而在此之上才有了整个世界经济。量子理论中的很多预测都得到检验，精度高达一千亿分之一。
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我的整个职业生涯都致力于量子理论的研究。但我发现这个理论有致命的弱点。我一生的努力都放在这个理论上，而它的基础却是一个悖论，这让我不安。
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这场争论始于奥地利物理学家埃尔温·薛定谔（Erwin Schrödinger），他是量子理论的奠基人之一。他试图对电子似乎既表现出波动性，又表现出粒子性的奇怪现象做出解释。电子这种点粒子怎么会有两种不同的行为表现呢？电子的行为有时像粒子，在云室中留下清晰的运动轨迹，但它的行为有时又接近波，在通过微小孔洞时会出现波状干涉图形，就像池水表面的波动一样。
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1925年，薛定谔提出了著名的波动方程，称为薛定谔方程，这是历史上最重要的方程之一。这个方程立即引起了轰动，为他赢得了1933年的诺贝尔奖。薛定谔方程准确地描述了电子的波动性，解释了氢原子的奇特属性。神奇的是，这个方程可以应用到所有原子，能够解释元素周期表中的多数特征。似乎所有化学现象（所以也包括所有生物学现象）都仅仅是这个波动方程的解而已。一些物理学家甚至宣称，整个宇宙，包括所有恒星、行星以及我们人类，都只是这个方程的一个解。
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但之后物理学家们提出了一个至今还在回响的难题：如果电子能够用波动方程来解释，那么发生波动的是什么呢？
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1927年，维尔纳·海森堡（Werner Heisenberg）提出了一个新原理，这使得物理学界发生了分裂。海森堡著名的测不准原理认为，我们不能同时准确地测定一个电子的位置和动量。这种不确定性并非源自测量设备的粗糙，而是物理学本身的内在属性，即使上帝或者其他神灵也不清楚一个电子的准确位置和动量。
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所以，薛定谔的波动方程事实上是描述了找到电子的概率。科学家努力了几千年，要把偶然性和概率从理论中剔除出去，但现在海森堡却由一个后门又把这些概念带回来了。
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可以这样总结这种新哲学：电子是一个点粒子，但标定它的概率却由波动性决定。这种波动性符合薛定谔方程，又引发了测不准原理。
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物理学界发生了分裂。站在一方的是像尼尔斯·玻尔（Niels Bohr）和维尔纳·海森堡这样的物理学家以及多数原子物理学家，他们欣然接受这种新的理解。当时，他们几乎每天都会宣布在对物质属性的认识方面做出了新突破。诺贝尔奖一次又一次地颁发给量子物理学家，就像奥斯卡奖一样。量子力学成了像烹饪书一样的东西，要作出重要的贡献，你不必成为物理学大师，只要按照量子力学给出的食谱，就能做出令人惊叹的突破。
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站在另一方的是阿尔伯特·爱因斯坦、埃尔温·薛定谔和路易斯·德布罗意（Louis de Broglie）这些诺贝尔奖得主，他们提出了哲学性的反驳。这一切的开始虽然与薛定谔有关，但他抱怨说，如果他知道自己的方程会把概率引入物理学，他一开始就不会建立这样的方程。
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物理学家开始了长达8年的争论，甚至今天这个争论仍在继续。爱因斯坦宣称：“上帝不会与世界掷骰子”，据报道说尼尔斯·玻尔作了这样的回答：“别说上帝应该做什么。”
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1935年，为了一劳永逸地摧毁量子物理学家，薛定谔提出了著名的猫问题。把一只猫和一个放有毒气的容器一同放进一个密封的盒子。盒子里有一块铀。铀原子本身不稳定，能够放射出粒子，这种粒子可以由盖革计数器检测到。计数器可以启动一只锤子，它落下来会打碎容器，释放出毒气，杀死这只猫。
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怎样来描述这只猫呢？一位量子物理学家会说，铀原子具有波动性，它可能衰变，也可能不衰变。所以，要把两个波叠加起来。如果铀发生释放，那么猫死去，这用一个波来描述；如果铀不发生释放，那么猫活着，这用另一个波来描述。要描述这只猫，就要把一只死猫的波和一只活猫的波叠加起来。
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这意味着这只猫要么死亡，要么活着！这只猫似乎生活在阴阳两界，处在生和死之间，是一个描述死猫的波和一个描述活猫的波的总和。
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这就是问题的核心，在物理学的世界里已经回响了将近一个世纪。怎样解决这个悖论呢？至少有三种方法（以及在此之上的几百种变化）。
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第一种方法是由玻尔和海森堡提出的最原始的哥本哈根解释，这个解释被全世界的教科书广泛采纳。（这是我在讲授量子力学时最先讲解的一种解释。）这种解释认为，要确定猫的状态，必须打开盒子，进行测量。这只猫的波（即一只死猫和一只活猫的波的叠加）现在“坍塌”为一个波，这样，我们就知道这只猫还活着（或是死了）。也就是说，观察本身决定了这只猫的存在及其状态。是测量的过程使两个波神奇地化解为一个单一的波。
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爱因斯坦不认同这个观点。几个世纪以来，科学家们一直在与“唯我论”或“主观唯心主义”作斗争，这些观点认为，如果没有人在观察，物体根本不会存在。只有心灵是真实的！物质世界只是作为心灵中的理念而存在。因此，唯我论者（比如乔治·伯克莱［George Berkeley］主教）会说，如果森林中的一棵树倒下了，但没有人观察到它，那么这棵树可能根本没倒。爱因斯坦认为，这些思想都是胡言乱语，他针锋相对地提出了“客观真实性”理论，认为宇宙的存在是唯一的、确定的，与人类的观察无关。这是多数人的常识性观点。
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客观真实性的看法可以追溯到艾萨克·牛顿。在这个观点中，原子和亚原子微粒就像极小的钢球一样，它们存在于空间-时间中确定的点上。确定这些钢球的位置时不会出现不确定性或偶然性，它们的运动由运动规律决定。客观真实性在描述行星、恒星和星系的运动方面取得了巨大的成功。利用相对论，这一观点还能描述黑洞和宇宙的膨胀。但有一个领域，这个观点却失败了，那就是在原子内部。
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像牛顿和爱因斯坦这样的经典物理学家认为，客观真实性最终会把唯我论从物理学中驱赶走。专栏作家沃尔特·李普曼（Walter Lippmann）用如下话语作了总结：“有一种信仰认为……星球和原子运行的动力取决于人类的选择，而现代科学的最具创新之处恰恰在于抛弃这种信仰。”
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但量子力学又把一种新的唯我论重新引入到物理学中。在这个图景中，一棵树在受到观察之前能够以任何可能的状态存在（如，幼苗、烧焦、锯末、牙签、腐烂）。但当你观察它时，这个波突然发生坍塌，它呈现出一棵树的模样。原始的唯我论者只谈论一棵树是否倒下，而新的量子唯我论者则引入了这棵树的“所有”可能状态。
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这对于爱因斯坦是无法接受的。他会问到访的客人：“月亮的存在是因为有一只老鼠在看它吗？”而对于一个量子物理学家，在某种意义上，这个问题的答案可能是“是的”。
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