致辭:中國科學(xué)院院士、國務(wù)院學(xué)位委員會委員、第三世界科學(xué)院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)原校長、中國南方科技大學(xué)首任校長朱清石

朱清石教授在上海衡南學(xué)院的演講(原題《量子意識？——現(xiàn)代科學(xué)與佛教的合流”)

量子力學(xué)可能會瓦解你的“科學(xué)”世界觀:人類的主觀意識是客觀物質(zhì)世界的基礎(chǔ)——客觀世界大概是不存在的！

量子力學(xué)中的奇怪現(xiàn)象

量子力學(xué)也是自然科學(xué)史上最精確的理論，但是沒有人能理解量子的概念。我說的沒人能懂，并不是指我們這個水平的人，而是連量子力學(xué)的創(chuàng)始人都不能懂。

那么量子力學(xué)中最難的問題是什么？我先給大家介紹一下量子力學(xué)中最難的東西，最難的東西證明意識不能被排除在客觀世界之外。你必須給它加上意識才能理解它。

1.狀態(tài)疊加和崩潰

量子力學(xué)第一個奇怪的現(xiàn)象叫做態(tài)疊加原理和坍縮。

為了說明量子力學(xué)的概念，我先說說普通人的日常經(jīng)驗。一般認(rèn)為，客觀物體必須在空之間有確定的位置，這是客觀的，獨立于人的意志。比如我女兒現(xiàn)在在客廳，或者我女兒現(xiàn)在不在客廳。

○女兒可以進(jìn)出客廳嗎？

但是在量子力學(xué)中，就不一樣了。量子力學(xué)就像說你女兒既在客廳又不在客廳。想看看這個女兒在不在，就觀察一下。你一觀察，女兒的存在狀態(tài)就崩塌了，她突然從客廳里原本的疊加狀態(tài)變成了唯一的進(jìn)出客廳的狀態(tài)。

所以量子力學(xué)有個奇怪的地方:如果不觀測，就會處于疊加態(tài)，也就是一個電子既在A點，又不在A點，只要一觀測，這個疊加態(tài)就坍縮，真的只在A點，或者真的只在B點，只出現(xiàn)一個。

那么就會有人說:這是詭辯。你怎么知道當(dāng)一個電子不觀測的時候，它既在A點，又不在A點？

嗯，這是量子力學(xué)發(fā)展過程中很多實驗已經(jīng)證實的，其中最著名最重要的一個實驗就是干涉實驗證實。

電子同時在兩個地方。

電子不被觀察時沒有確定的狀態(tài)。這是量子力學(xué)中最奇怪的事情。通過理解這一點，我們就可以理解量子力學(xué)最奇怪的一點，進(jìn)而可以證明量子力學(xué)離不開意識，意識是量子力學(xué)的基礎(chǔ)。

2.單體疊加:薛定諤的貓

我剛才說的是量子力學(xué)第一個奇怪的點?，F(xiàn)在我們來看看從這個奇怪的點可以推導(dǎo)出什么結(jié)果。最終的結(jié)果會讓大家意識到意識是量子力學(xué)的基礎(chǔ)，物質(zhì)世界和意識是不可分割的。

這個實驗是量子力學(xué)的創(chuàng)始人薛定諤提出來的，被稱為“薛定諤的貓”。

○既死又活的疊加貓

現(xiàn)在我來說一下薛定諤的實驗是什么:把一只貓放在一個封閉的盒子里，然后把盒子連接到一個裝置上，這個裝置包含一個原子核和一個有毒氣體設(shè)施。原子核有50%的概率衰變，衰變時會發(fā)射出一個粒子，觸發(fā)毒氣設(shè)施。毒氣被觸發(fā)時會殺死貓，也就是說貓也是處于這種死與活的疊加狀態(tài)。這是他想象中的實驗。

這個問題一提出來，物理學(xué)家就驚呆了。他們認(rèn)為只有微觀世界才有這種狀態(tài)的疊加，即狀態(tài)是不確定的，處于這種狀態(tài)而不是這種狀態(tài)?，F(xiàn)在宏觀世界都一樣，貓不就是這樣的嗎？有一只貓，是死是活。

這與我們的經(jīng)驗嚴(yán)重不符。這個實驗其實是“女兒在客廳，女兒不在客廳”。這只貓是死是活？生與死同時存在，量子力學(xué)認(rèn)為兩者同時存在。

那么怎么能同時生與死呢？人們無法想象這種狀態(tài)，所以大家將進(jìn)一步討論這個實驗。

○從不確定性到確定性可以避免有意識的參與嗎？

1963年獲得諾貝爾物理學(xué)獎的魏格納想到了一個新方法。他說:我讓一個朋友戴上防毒面具，和貓一起呆在那個盒子里。我躲在門外。對我來說，貓是死是活。我不知道。事后問在毒氣室戴防毒面具的朋友，貓是活的還是死的？朋友肯定會回答貓不是死了就是活了，不是半死不活。

他一說這話，所有人都發(fā)現(xiàn)了，問題出在哪里？當(dāng)一個人和一只貓呆在一個盒子里時，他是有意識的。一旦意識被納入量子力學(xué)體系，它的波函數(shù)就坍縮了，貓不是死就是活。也就是說，貓是死是活，只要有人的意識參與，它就變成了非死即活，不再是模糊的狀態(tài)。

魏格納的結(jié)論是，當(dāng)朋友的意識包含在整個系統(tǒng)中時，疊加態(tài)不適用。即使他在門外，盒子里的波函數(shù)也不斷被他朋友的觀察所觸動，所以只有兩種純粹的狀態(tài):活貓或死貓。

按照維格納的說法，意識可以作用于外界，瓦解波函數(shù)，這并不奇怪。，真的只能這么想。因為外界的變化會引起我們意識的變化。

你有沒有想過牛頓第三定律說作用力和反作用力相等？我們的意識是可以被外界的影響改變的。大家都覺得沒問題吧？人的意識受外界客觀世界的影響而發(fā)生變化，并隨時發(fā)生變化。那為什么客觀世界可以改變意識，而意識不能改變客觀世界？

他說意識可以改變客觀世界，意識通過坍縮波函數(shù)來改變客觀世界，即把不確定的狀態(tài)變成一定的狀態(tài)。

所以波函數(shù)，也就是量子力學(xué)的狀態(tài)，必須從不確定性到確定性有意識地參與進(jìn)來，這是辯論結(jié)束時大家的結(jié)論。

○測量的核心是人的意識

自然科學(xué)總是以最客觀、最不能容忍主觀意識為榮?，F(xiàn)在量子力學(xué)發(fā)展到這個地步，才發(fā)現(xiàn)人類的主觀意識是客觀物質(zhì)世界的基礎(chǔ)。

因為量子力學(xué)是我們客觀物質(zhì)世界最基本的理論。我前面說過，20世紀(jì)人類的技術(shù)進(jìn)步與量子力學(xué)有關(guān)，量子力學(xué)已經(jīng)被最精確的實驗所驗證。

量子力學(xué)的基礎(chǔ)是:要從一個不確定的狀態(tài)變成某一個狀態(tài)，必須有意識的參與。這是物理學(xué)上的一大成就。

現(xiàn)階段，我們已經(jīng)對量子力學(xué)的奇異性有所了解。事實上，陌生性是基于意識和物質(zhì)世界不可分離的事實，意識促進(jìn)了物質(zhì)世界從不確定性向確定性的轉(zhuǎn)移。

這和佛教中一個觀念突然帶出物質(zhì)世界的概念很像。物質(zhì)世界的出現(xiàn)，其實是從不確定性變成了確定性，很像。

剛才我們講了量子力學(xué)中的兩個奇怪的點。怪點達(dá)到了物質(zhì)世界離不開意識的地步。意識是物質(zhì)世界的基礎(chǔ)，它使物質(zhì)世界從不確定性崩塌到確定性，即變化。

3.多體疊加態(tài):量子糾纏

現(xiàn)在來說量子力學(xué)的第三個奇怪點，和上面提到的狀態(tài)有關(guān)，是他們的直接結(jié)論，叫做量子糾纏。

量子糾纏類似于“薛定諤的貓”，只是“薛定諤的貓”是關(guān)于同一事物在不同狀態(tài)下的疊加。量子糾纏是關(guān)于兩個或兩個以上不同狀態(tài)的事物的疊加，它們之間必須有明確的關(guān)系。這就是量子糾纏。

○纏繞手套

比如我們從北京買了一副手套，把一只手套送到香港，另一只送到華盛頓，那么是左撇子還是右撇子送到香港呢？

沒人知道。如果香港人收到，是左撇子，那么華盛頓人不用看就知道是右撇子，因為手套是左右成對的，這是規(guī)矩。一旦送出，送出的過程是不確定的，但一個人只需要觀察他收到的手套是左撇子還是右撇子，另一個人不用觀察就能知道。這就是糾結(jié)的一個例子。

人家會覺得你看著沒關(guān)系，已經(jīng)確定了。但是量子力學(xué)中的大量實驗證明，如果把同一個量子系統(tǒng)分成幾個部分，你在測試之前永遠(yuǎn)不會知道這些部分的確切狀態(tài)；如果您檢測到其中一個零件的狀態(tài)，其他零件會立即相應(yīng)地調(diào)整它們的狀態(tài)。

這樣一個量子系統(tǒng)的狀態(tài)叫做“糾纏態(tài)”。就好像手套送出后，還沒被觀察到，就確定了嗎？我肯定不能確定。只有當(dāng)你確定了其中一個的狀態(tài)，另一個的狀態(tài)才會立刻發(fā)生變化，變得確定。這種聯(lián)系稱為量子糾纏。

大家可能很難理解這種糾結(jié)。說實話，已經(jīng)超出了我們?nèi)祟惱斫饽芰Φ姆秶?。你只能努力去想他，去接受他，這和我們?nèi)粘Ｉ钪械目陀^體驗是不相符的。

量子隱形傳輸——瞬時傳輸?shù)奈磥?/p>

這個例子也說明了糾纏的一個重要特征:如果一方得到任何信息，另一方會立刻覺得不需要傳遞信息。這個很重要，以后會用到。

這個糾纏的例子很好理解，但是不容易理解物質(zhì)世界的糾纏。原因是大家都認(rèn)為一個事物總有一個確定的狀態(tài)，但是量子力學(xué)發(fā)現(xiàn)微觀世界的事物在被觀測之前并沒有確定的狀態(tài)。

記住，量子糾纏意味著對于很多微觀物體，在被觀測到之后，它們的狀態(tài)會從不確定性變?yōu)榇_定性，做出一個相關(guān)的突變。量子糾纏現(xiàn)在已經(jīng)成為一種工具，可以用來傳遞事物和信息。

先說不是量子力學(xué)的經(jīng)典物理的信息傳遞。

例如，一個女人有一本書，或者任何信息，她想把它傳遞給一個在紐約卻根本看不到它的男人。

經(jīng)典物理的傳輸方式是女人用掃描儀掃描書，掃描后通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)將信號傳輸給男人，然后男人打印出來，這就是經(jīng)典信號傳輸。

但是經(jīng)典的信號傳輸有一個很大的缺點，就是不完整。因為一本書在掃描的時候只能得到它的一部分信息，書的顏色，紙的厚度，紙的原子分子結(jié)構(gòu)都不能傳遞，只能傳遞攝影圖像，這就是經(jīng)典物理學(xué)的信號傳遞。

量子信號傳輸完全不同。量子信號是利用量子糾纏態(tài)傳輸?shù)摹?/p>

如果女方離男方很遠(yuǎn)，一個在火星，一個在地球，就可以用量子糾纏傳遞信息。如果女士在A點，她有光子A；這個人在B點，他有光子B..

光子A和B處于糾纏狀態(tài)，任何施加在A光子上的作用或者任何給她的信息都會被B光子立即獲得。如果把這本書里的所有信息都應(yīng)用到A光子上，那么馬上就可以得到B光子。

也就是在量子隱形傳態(tài)中，最后一個B點得到的信息和原來的一模一樣。

經(jīng)典物理傳輸后復(fù)制的只是紙張圖像的信息，并沒有復(fù)制任何“實體”本身。而量子隱形傳態(tài)從“實體”獲得完整的信息，從而復(fù)制了“實體”本身，即使它只是一個小量子態(tài)！

世界領(lǐng)先的國家是歐洲國家，然后是中國。

中國科技大學(xué)有個年輕教授叫潘建偉。他以此聞名于世，并且做得很好。這種量子隱性傳播的實現(xiàn)，使得人類有可能將地球上某個東西的所有信息傳遞到火星上，并瞬間傳播出去。

現(xiàn)在它正在傳播某種東西的所有信息?？傆幸惶?，將有可能把一個人的所有信息傳送到火星，然后在那個地方用原子組裝起來。難道不是一個人的傳遞嗎？這種超長距離的隱性傳播，類似于中國古典小說中的玄幻。

我講這個，主要是想讓大家明白并記住，如果兩地的物質(zhì)處于糾纏態(tài)，那么來自一個糾纏方的所有信息都可以瞬間傳遞給另一個糾纏方，而且這種傳遞是瞬間的，不受時間的限制空。這是量子力學(xué)第三個奇怪的地方。

意識是一種量子物理現(xiàn)象

意識是一種量子力學(xué)現(xiàn)象。為什么這么說？例如，當(dāng)一朵花出現(xiàn)在你面前時，有兩種可能的狀態(tài):

一個沒有什么異心的人，“對環(huán)境大大咧咧”，看花不看花。這時，他的意識處于自由狀態(tài)。他看不出花是不是紅色的。他根本不考慮他們。

在唐代張卓的詩中，這種境界寫道:“不生出一個念頭，它就會充分反映出來，然后六根就被云遮住了”。

○未經(jīng)測試的電子學(xué)&未出生思想的意識

這種自由態(tài)怎么能和剛才提到的量子力學(xué)的奇怪現(xiàn)象相比呢？這些東西是電子。當(dāng)你不去衡量它們的時候，它們無處不在，也不存在于任何地方。一旦你測量它們，電子就有了一個固定的狀態(tài)。

意識也是如此。如果你看到這朵花，你會突然想到，而思考其實是一種衡量。

用鼻子量的時候香，用眼睛量的時候紅，好看，用腦子量的時候很愜意。

所以，這些測量的結(jié)果，也就是思想的結(jié)果，突然又給了你進(jìn)一步的思考:這是一朵玫瑰，我認(rèn)出來了。

事實上，人類啟動意識的過程是通過移動思想來衡量的，然后思想就產(chǎn)生了。這個時候這個想法就產(chǎn)生了，它的本質(zhì)就是我們通過測量做出的幾個概念。這一刻，意識不再自由，它突然崩塌成一個“玫瑰”的概念。

所以產(chǎn)生“客觀性”的是思想，思想是測量，客觀世界是由一系列復(fù)雜的思想造成的。

再進(jìn)一步說，《楞嚴(yán)經(jīng)》說“性覺必清，行肆無忌憚則清，感清則咎”是什么意思？

整個物質(zhì)世界的出現(xiàn)，其實在意識形成之初，宇宙本身本來就是純粹自然的。一旦觀念被感動看到，觀念就是一種測量，突然把這種“純粹自然”變成某種狀態(tài)，從而生成進(jìn)入物質(zhì)世界?！独銍?yán)經(jīng)》首先明確地陳述了意識和測量的關(guān)系。

○佛教和自然科學(xué)最終會在山頂相遇嗎？

很多人習(xí)慣說佛教是迷信。我說不是，佛教不是迷信。與自然科學(xué)不同，它是宇宙的另一面，即意識。

對佛教和自然科學(xué)的研究就像爬西馬拉山一樣。一個從北坡往上爬，一個從南坡往上爬?？傆幸惶?，兩個人會相遇。

量子意識

這一部分介紹了世界上科學(xué)家在研究量子意識方面達(dá)到了什么水平。這些材料摘自《科技日報》上的一篇大文章，題目是《物理和數(shù)學(xué)能完全描述現(xiàn)實嗎？世界著名物理學(xué)家辯論量子意識》，介紹了世界上對量子意識的研究。

科學(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)開始意識到意識是一種量子力學(xué)現(xiàn)象。

這可能和我前面提到的東西有關(guān):量子力學(xué)之類的意識現(xiàn)象，量子力學(xué)的測量之類的意識思想。

人的意識過去從來沒有被明確的認(rèn)識過，包括中醫(yī)經(jīng)絡(luò)理論中的“氣”和“真氣循環(huán)”。“氣”沒有任何實驗方法發(fā)現(xiàn)。有可能意識或“真氣”實際上是量子力學(xué)的一種現(xiàn)象，不能用經(jīng)典物理學(xué)的電學(xué)、磁學(xué)、力學(xué)方法來衡量。

量子力學(xué)現(xiàn)象的主要狀態(tài)之一就是剛才提到的量子糾纏。

大腦中有大量的電子，處于復(fù)雜的糾纏狀態(tài)。意識是在大腦中這些糾纏電子周期性坍縮的中間產(chǎn)生的。這些電子不斷坍縮，并以某種方式再次被大腦糾纏。這是量子意識的一個基本概念。

這個假說在解釋大腦功能方面已經(jīng)開始有了一些地位，形成了量子意識現(xiàn)象的基礎(chǔ)。

目前關(guān)于量子意識的理論有幾種，這里介紹其中最有影響的:英國劍橋大學(xué)教授羅杰·彭羅斯，美國教授斯圖亞特·米羅夫。

彭羅斯與霍金一起發(fā)現(xiàn)了黑洞的各種特征，是現(xiàn)代頂尖的物理學(xué)家。他寫了一本非常有名的書，叫做《皇帝的新大腦》。我想知道你是否讀過這本書，但現(xiàn)在你仍然可以在書店里找到它。

他的書是關(guān)于意識的研究。他認(rèn)為人腦中有一件事是電腦和機(jī)器人現(xiàn)在做不到的，那就是人腦有直覺。電腦和機(jī)器人都是邏輯運(yùn)算，無法產(chǎn)生直覺。彭羅斯認(rèn)為，直覺只能由量子系統(tǒng)產(chǎn)生。

靈魂也是量子信息嗎？

Penrose和Ha Meerov認(rèn)為，人腦神經(jīng)元中存在一種細(xì)胞骨架蛋白，由微管組成，微管中有許多聚集單元等。微管控制著細(xì)胞的生長和神經(jīng)細(xì)胞的傳遞，每個微管都含有許多電子，彼此非常接近，所以都可以處于量子糾纏的狀態(tài)。

在坍縮的時候，也就是觀察的時候，頭腦開始觀察的時候，在大腦神經(jīng)里，就相當(dāng)于大量糾纏的電子坍縮一次，一旦坍縮，就產(chǎn)生了一個想法。

根據(jù)他們的理論，如果腦細(xì)胞中有大量糾纏電子，必然會有量子隱性傳輸，因為宇宙中的電子和大腦中的電子都源于“大爆炸”，可能是糾纏的。一旦糾纏，信息傳遞可以是不受時間限制的隱性傳遞空。

根據(jù)彭羅斯和哈·米羅夫的理論，如果我們的大腦中有大量的糾纏電子，而我們的意識是由這些糾纏電子的坍縮引起的，那么意識不僅存在于我們的大腦神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞中，不僅存在于大腦神經(jīng)細(xì)胞的相互作用中，也存在于宇宙中的形式中，因為宇宙中不同地方的電子可能是相互糾纏的。

這樣，人的意識不僅存在于大腦中，也存在于宇宙中，不確定在宇宙中的什么地方。量子糾纏告訴我們，某處一定有人類的意識，這就是量子糾纏的結(jié)論。

如果人類的意識不僅存在于大腦中，還通過糾纏存在于宇宙的某個地方，那么人死了，意識就可能離開你的身體，完全進(jìn)入宇宙。

所以他們認(rèn)為有些人的瀕死體驗其實是大腦中的量子信息造成的。

這時心臟停止跳動，血液停止流動，微管失去量子狀態(tài)，大腦中的量子信息沒有被破壞，而是被干擾分散到宇宙中。

如果一個人死后復(fù)活，醒來，量子信息回到大腦，他會驚訝地說:“我經(jīng)歷了一次瀕死體驗。”

如果病人沒有起死回生，那么量子信息會在死后離開身體，可能被模糊地認(rèn)定為靈魂。

因此，彭羅斯和哈·米羅夫認(rèn)為，如果我們用量子信息來解釋人腦意識確實是在量子信息的狀態(tài)下產(chǎn)生的，量子糾纏是存在的，那么人體的信息就不會被破壞，而只會回到宇宙中的某個地方。

他們認(rèn)為人體的這種信息可以模糊地定義為靈魂。和大家說的靈魂不完全一樣，但是它的狀態(tài)和我們以前說的靈魂很像。

以上是彭羅斯和哈米羅夫的理論?，F(xiàn)在科學(xué)家們開始做大量的實驗來驗證人腦中是否存在量子糾纏電子。已經(jīng)做了許多實驗。

○探索量子意識任重道遠(yuǎn)

從2003年到2009年，一個叫孔戴的人做了一系列實驗，證明了人類精神中存在量子糾纏，也就是意識狀態(tài)。

加州大學(xué)伯克利分校的物理學(xué)家認(rèn)為，他們在生物系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)了量子相干的證據(jù)，相干是一種糾纏。

他們認(rèn)為綠色植物在光合作用中表現(xiàn)出量子計算的能力，量子計算是量子糾纏的一種應(yīng)用，所以量子糾纏存在于大腦中。

2010年，牛津大學(xué)的科學(xué)家在《物理評論快報》上發(fā)表了一篇論文。他們發(fā)現(xiàn)歐洲有一種鳥叫歐洲知更鳥，是一種候鳥。它們飛得很高，但它們總能準(zhǔn)確地找到路。

他們發(fā)現(xiàn)鳥的眼睛里有一個基于量子糾纏的指南針，所以他們可以利用量子糾纏的指南針來感知地球磁場的微弱變化，指導(dǎo)他們的飛行。所以如果鳥的感知系統(tǒng)使用量子糾纏，那么人類系統(tǒng)自然有可能存在量子糾纏。

總之，量子意識理論的實驗還在進(jìn)行中，目前很難下結(jié)論。

但毫無疑問，物理學(xué)已經(jīng)從萬物如露電的方向，向佛教的境界邁進(jìn)了一步。

世界上可能有類似靈魂的東西，它在生命結(jié)束后并不死亡，只是回到宇宙的某個地方。這種想法與阿賴爾的知識理論是一致的，知識是唯一知識的根源。

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