上帝的判決

今日下午三點半，歐洲強子對撞機將開始啓動，進行人類有史以來耗資最大，也可以說是最重要的一場試驗。儘管很多人擔心地球會因此毀滅，但科學家終於等來了上帝的判決。

在此之際，轉貼一本寫得非常好的量子物理讀物：“上帝擲骰子嗎？ － 量子物理史話 ”

轉貼其中的序，以及我覺得寫得最好的第九章，從量子物理的角度，討論人類意識和宇宙之間的關係。

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序

如果要評選物理學發展史上最偉大的那些年代，那麽有兩個時期是一定會入選的：17世紀末和20世紀初。前者以牛頓《自然哲學之數學原理》的出版爲標誌，宣告了現代經典物理學的正式創立；而後者則爲我們帶來了相對論和量子論，並最徹底地推翻和重建了整個物理學體系。所不同的是，今天當我們再談論起牛頓的時代，心中更多的已經只是對那段光輝歲月的懷舊和祭奠；而相對論和量子論卻仍然深深地影響和困擾著我們至今，就像兩顆青澀的橄欖，嚼得越久，反而更加滋味無窮。

我在這裏先要給大家講的是量子論的故事。這個故事更像一個傳奇，由一個不起眼的線索開始，曲徑通幽，漸漸地落英繽紛，亂花迷眼。正在沒個頭緒處，突然間峰回路轉，天地開闊，如河出伏流，一泄汪洋。然而還未來得及一覽美景，轉眼又大起大落，誤入白雲深處不知歸路……量子力學的發展史是物理學上最激動人心的篇章之一，我們會看到物理大廈在狂風暴雨下轟然坍塌，卻又在熊熊烈焰中得到了洗禮和重生。我們會看到最革命的思潮席捲大地，帶來了讓人驚駭的電閃雷鳴，同時卻又展現出震撼人心的美麗。我們會看到科學如何在荊棘和沼澤中艱難地走來，卻更加堅定了對勝利的信念。

　　量子理論是一個複雜而又難解的謎題。她像一個神秘的少女，我們天天與她相見，卻始終無法猜透她的內心世界。今天，我們的現代文明，從電腦，電視，手機到核能，航太，生物技術，幾乎沒有哪個領域不依賴於量子論。但量子論究竟帶給了我們什麽？這個問題至今卻依然難以回答。在自然哲學觀上，量子論帶給了我們前所未有的衝擊和震動，甚至改變了整個物理世界的基本思想。它的觀念是如此地革命，乃至最不保守的科學家都在潛意識裏對它懷有深深的懼意。現代文明的繁盛是理性的勝利，而量子論無疑是理性的最高成就之一。但是它被賦予的力量太過強大，以致有史以來第一次，我們的理性在勝利中同時埋下了能夠毀滅它自身的種子。以致量子論的奠基人之一玻爾(Niels Bohr)都要說：“如果誰不爲量子論而感到困惑，那他就是沒有理解量子論。”

　　掐指算來，量子論創立至今已經超過100年，但它的一些基本思想卻仍然不爲普通的大衆所熟知。那麽，就讓我們再次回到那個偉大的年代，再次回顧一下那場史詩般壯麗的革命，再次去穿行於那驚濤駭浪之間，領略一下暈眩的感覺吧。我們的快艇就要出發，當你感到恐懼或者震驚時，請務必抓緊舷邊。但大家也要時刻記住，當年，物理史上最偉大的天才們也走過同樣的航線，而他們的感覺，和我們是一模一樣的。

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第九章:測量問題

我們還對上一章困擾我們的測量問題記憶猶新：每當我們一觀測時，系統的波函數就坍縮了，按概率跳出來一個實際的結果，如果不觀測，那它就按照方程嚴格發展。這是兩種迥然不同的過程，後者是連續的，在數學上可逆的，完全確定的，而前者卻是一個“坍縮”，它隨機，不可逆，至今也不清楚內在的機制究竟是什麽。這兩種過程是如何轉換的？是什麽觸動了波函數這種劇烈的變化？是“觀測”嗎？但是，我們這樣講的時候，用的語言是日常的，曖昧的，模棱兩可的。我們一直理所當然地用使用“觀測”這個詞語，卻沒有給它下一個精確的定義。什麽樣的行爲算是一次“觀測”？如果說睜開眼睛看算是一次觀測，那麽閉上眼睛用手去摸呢？用棍子去捅呢？用儀器記錄呢？如果說人可以算是“觀測者”，那麽貓呢？一台電腦呢？一個蓋革計數器又如何？

　　馮諾伊曼敏銳地指出，我們用於測量目標的那些儀器本身也是由不確定的粒子所組成的，它們自己也擁有自己的波函數。當我們用儀器去“觀測”的時候，這只會把儀器本身也捲入到這個模糊疊加態中間去。怎麽說呢，假如我們想測量一個電子是通過了左邊還是右邊的狹縫，我們用一台儀器去測量，並用指標搖擺的方向來報告這一結果。但是，令人哭笑不得的是，因爲這台儀器本身也有自己的波函數，如果我們不“觀測”這台儀器本身，它的波函數便也陷入一種模糊的疊加態中！諾伊曼的數學模型顯示，當儀器測量電子後，電子的波函數坍縮了不假，但左/右的疊加只是被轉移到了儀器那裏而已。現在是我們的儀器處於指標指向左還是右的疊加狀態了！假如我們再用儀器B去測量那台儀器A，好，現在A的波函數又坍縮了，它的狀態變成確定，可是B又陷入模糊不定中……總而言之，當我們用儀器去測量儀器，這整個鏈條的最後一台儀器總是處在不確定狀態中，這叫做“無限後退”(infinite regression)。從另一個角度看，假如我們把用於測量的儀器也加入到整個系統中去，這個大系統的波函數從未徹底坍縮過！

　　可是，我們相當肯定的是，當我們看到了儀器報告的結果後，這個過程就結束了。我們自己不會處於什麽荒誕的疊加態中去。當我們的大腦接受到測量的資訊後，game over，波函數不再搗亂了。

　　難道說，人類意識(Consciousness)的參予才是波函數坍縮的原因？只有當電子的隨機選擇結果被“意識到了”，它才真正地變爲現實，從波函數中脫胎而出來到這個世界上。而只要它還沒有“被意識到”，波函數便總是留在不確定的狀態，只不過從一個地方不斷地往最後一個測量儀器那裏轉移罷了。在諾伊曼看來，波函數可以看作希爾伯特空間中的一個向量，而“坍縮”則是它在某個方向上的投影。然而是什麽造成這種投影呢？難道是我們的自由意識？

　　換句話說，因爲一台儀器無法“意識”到自己的指標是指向左還是指向右的，所以它必須陷入左/右的混合態中。一隻貓無法“意識”到自己是活著還是死了，所以它可以陷於死/活的混合態中。但是，你和我可以“意識”到電子究竟是左還是右，我們是生還是死，所以到了我們這裏波函數終於徹底坍縮了，世界終於變成現實，以免給我們的意識造成混亂。

　　瘋狂？不理性？一派胡言？難以置信？或許每個人都有這種震驚的感覺。自然科學，這最驕傲的貴族，宇宙萬物的立法者，對自然終極奧秘孜孜不倦的探險家，這個總是自詡爲最客觀，最嚴苛、最一絲不苟、最不能容忍主觀意識的法官，現在居然要把人類的意識，或者換個詞說，靈魂，放到宇宙的中心！哥白尼當年將人從宇宙中心驅逐了出去，而現在他們又改頭換面地回來了？這足以讓每一個科學家毛骨悚然。

　　不，這一定是胡說八道，說這話的人肯定是發瘋了，要不就是個物理白癡。物理學需要“意識”？這是本世紀最大的笑話！但是，且慢，說這話的人也許比你聰明許多，說不定，還是一位諾貝爾物理學獎得主？

　　尤金. 維格納(Eugene Wigner)於1902年11月17日出生於匈牙利布達佩斯。他在一間路德教會中學上學時認識了馮諾伊曼，後者是他的學弟。兩人一個更擅長數學，一個更擅長物理，在很長時間裏是一個相當互補的組合。維格納是20世紀最重要的物理學家之一，他把群論應用到量子力學中，對原子核模型的建立起到了至關重要的作用。他和狄拉克、約爾當等人一起成爲量子場論的奠基人，順便說一句，他的妹妹嫁給了狄拉克，因而成爲後者的大舅子。他參予了曼哈頓計劃，在核反應理論方面有著突出的貢獻。1963年，他被授予諾貝爾物理獎金。

　　對於量子論中的觀測問題，維格納的意見是：意識無疑在觸動波函數中擔當了一個重要的角色。當人們還在爲薛定諤那只倒楣的貓而爭論不休的時候，維格納又出來捅了一個更大的馬蜂窩，這就是所謂的“維格納的朋友”。

　　“維格納的朋友”是他所想象的某個熟人(我猜想其原型不是狄拉克就是馮諾伊曼！)，當薛定諤的貓在箱子裏默默地等待命運的判決之時，這位朋友戴著一個防毒面具也同樣呆在箱子裏觀察這只貓。維格納本人則退到房間外面不去觀測箱子裏到底發生了什麽。現在，對於維格納來說，他對房間裏的情況一無所知，他是不是可以假定箱子裏處於一個(活貓高興的朋友)AND(死貓悲傷的朋友)的混合態呢？可是，當他事後詢問那位朋友的時候，後者肯定會否認這一種疊加狀態。維格納總結道，當朋友的意識被包含在整個系統中的時候，疊加態就不適用了。即使他本人在門外，箱子裏的波函數還是因爲朋友的觀測而不斷地被觸動，因此只有活貓或者死貓兩個純態的可能。

　　維格納論證說，意識可以作用於外部世界，使波函數坍縮是不足爲奇的。因爲外部世界的變化可以引起我們意識的改變，根據牛頓第三定律，作用與反作用原理，意識也應當能夠反過來作用於外部世界。他把論文命名爲《對於靈肉問題的評論》(Remarks on the mind-body question)，收集在他1967年的論文集裏。

　　量子論是不是玩得過火了？難道“意識”，這種虛無飄渺的概念真的要佔領神聖的物理領域，成爲我們理論的一個核心嗎？人們總在內心深處排斥這種“恐怖”的想法，柯文尼(Peter Coveney)和海菲爾德(Roger Highfield)寫過一本叫做《時間之箭》(The arrow of time)的書，其中講到了維格納的主張。但在這本書的中文版裏，譯者特地加了一個“讀者存照”，說這種基於意識的解釋是“牽強附會”的，它聲稱觀測完全可以由一套測量儀器作出，因此是“完全客觀”的。但是這種說法顯然也站不住腳，因爲儀器也只不過給馮諾伊曼的無限後退鏈條增添了一個環節而已，不觀測這儀器，它仍然處在疊加的波函數中。

　　可問題是，究竟什麽才是“意識”？這帶來的問題比我們的波函數本身還要多得多，是一個得不償失的策略。意識是獨立於物質的嗎？它服從物理定律嗎？意識可以存在於低等動物身上嗎？可以存在於機器中嗎？更多的難題如潮水般地湧來把無助的我們吞沒，這滋味並不比困擾於波函數怎樣坍縮來得好受多少。

　　事實上，只有沒事幹的哲學家才對這種問題津津樂道，真正的腦科學家和神經科學家對此往往是不屑一顧或者漠不關心。當意識問題被拉入對於量子論的解釋後，許多介紹物理的書籍裏都煞有介事地出現了大腦的剖面圖，不厭其煩地講解皮層的各個分區，神經結的連接，海馬體……這的確是有趣的景象！接下來，我們不如對這個意識問題做幾句簡單的探討，不過我們並不想在這上面花太多的時間，因爲我們的史話還要繼續前進，仍有一些新奇的東西正等著我們。

　　在這節的最後要特別聲明的是，關於“意識作用於外部世界”只是一種可能的說法而已。這並不意味著種種所謂的“特異功能”，“心靈感應”，“意念移物”，“遠距離彎曲勺子”等等有了理論基礎。對於這些東西，大家最好還是堅持“特別異乎尋常的聲明需要有特別堅強的證據支援”這一原則，要求對每一個個例進行嚴格的，可重復的雙盲實驗。就我所知，還沒有一個特異功能的例子通過了類似的檢驗.

意識使波函數坍縮？可什麽才是意識呢？這是被哲學家討論得最多的問題之一，但在科學界的反應卻相對冷淡。在心理學界，以沃森(John B.Watson)和斯金納(B.F.Skinner)等人所代表的行爲主義學派通常樂於把精神事件分解爲刺激和反應來研究，而忽略無法用實驗確證的“意識”本身。的確，甚至給“意識”下一個準確的定義都是困難的，它産生於何處，具體活動於哪個部分，如何作用於我們的身體都還是未知之謎。人們一般能夠達成共識的是，並非大腦的所有活動都是“意識”，事實上大腦的許多活動是我們本身意識不到的，我們通常只注意到它的輸出結果，而並不參控它運行的整個過程。當我的耳邊響起《第九交響曲》時，我的眼前突然不由浮現出我在中學時代的童年時光，但我自己一點都不知道我的大腦是如何具體地一步步完成了這個過程，這是在我的“下意識”中完成的！有時候我甚至會奇怪：我爲什麽會這樣想呢？另外，許多人也承認，“意識”似乎與我們的“注意”密切相關，它同時還要求一定的記憶能力來完成前後連貫的動作。

　　可以肯定的是，意識不是一種具體的物質實在。沒有人在進行腦科手術時在顱骨內發現過任何有形的“意識”的存在。它是不是腦的一部分的作用體現呢？看起來應該如此，但具體哪個部分負責“意識”卻是衆說紛紜。有人說是大腦，因爲大腦才有種種複雜的交流性功能，而掌握身體控制的小腦看起來更像一台自動機器。我們在學習游泳或者騎自行車的時候，一開始總是要戰戰兢兢，注意身體每個姿勢的控制，每個動作前都要想想好。但一旦熟練以後，小腦就接管了身體的運動，把它變成了一種本能般的行爲。比如騎慣自行車的人就並不需要時時“意識”到他的每個動作。事實上，我們“意識”的反應是相當遲緩的(有實驗報告說有半秒的延遲)，當一位鋼琴家進行熟練的演奏時，他往往是“不假思索”，一氣呵成，從某種角度來說，這已經不能稱作“完全有意識”的行爲，就像我們平常說的：“熟極而流，想都不想”。而且值得注意的是，這種後天學習的身體技能往往可以保持很長時間不被遺忘。

　　也有人說，大腦並沒有意識，而只是指揮身體的行動。在一個實驗中，我們刺激大腦的某個區域使得試驗者的右手運動，但試驗者本身“並不想”使它運動！那麽，當我們“有意識”地想要運動我們的右手時，必定在某處由意識産生了這種欲望，然後通過電信號傳達給特定的皮層，最後才導致運動本身。實驗者認爲中腦和丘腦是這種自由意識所在。但也有別人認爲是網狀體，或者海馬體的。很多人還認爲，大腦左半球才可以稱得上“有意識”，而右半球則是自動機。
　　這些具體的爭論且放在一邊不管，我們站高一點來看問題：意識在本質上是什麽東西呢？它是不是某種神秘的非物質世界的幽靈，完全脫離我們的身體大腦而存在，只有當它“附體”在我們身上時，我們才會獲得這種意識呢？顯然絕大多數科學家都不會認同這種說法，一種心照不宣的觀點是，意識是一種結構模式，它完全基於物質基礎(我們的腦)而存在，但卻需要更高一層次的規律去闡釋它。這就是所謂的“整體論”(Holism)的解釋。

　　什麽是意識？這好比問：什麽是資訊？一個消息是一種資訊，但是，它的載體本身並非資訊，它所蘊涵的內容才是。我告訴你：“湖人隊今天輸球了”，這8個字本身並不是資訊，它的內容“湖人隊輸球”才是真正的資訊。同樣的資訊完全可以用另外的載體來表達，比如寫一行字告訴你，或者發一個E-Mail給你，或者做一個手勢。所以，研究載體本身並不能得出對相關資訊有益的結論，就算我把這8個字拆成一筆一劃研究個透徹，這也不能幫助我瞭解“湖人隊輸球”的意義何在。資訊並不存在於每一個字中，而存在於這8個字的組合中，對於它的描述需要用到比單個字更高一層次的語言和規律。

　　什麽是貝多芬的《第九交響曲》？它無非是一串音符的組合。但音符本身並不是交響曲，如果我們想描述這首偉大作品，我們要涉及的是音符的“組合模式”！什麽是海明威的《老人與海》？它無非是一串字母的組合。但字母本身也不是小說，它們的“組合模式”才是！爲了更好地理解字母不是小說，組合模式才是小說的概念，我們假設用最簡單的編碼方法來加密《老人與海》這部作品，也就是對於每一個字母用相應的符號來替換。比如說A換成圓圈，B換成方塊，C換成三角……等等。現在我們手上有一本充滿了古怪符號的書，我問你：這還是《老人與海》嗎？大部分人應該承認：還是。因爲原書的資訊並沒有任何的損失，它的“組合模式”仍然原封不動地保留在那裏，只不過在基礎層面上換了一種表達方式罷了，它完全可以再反編譯回來。這本密碼版《老人與海》完全等價于原本《老人與海》！

　　回到我們的問題上來：什麽是意識？意識是組成腦的原子群的一種“組合模式”！我們腦的物質基礎和一塊石頭沒什麽不同，是由同樣的碳原子、氫原子、氧原子……組成的。構成我們腦的電子和構成一塊石頭的電子完全相同，就算把它們相互調換，也不會造成我們的腦袋變成一塊石頭的奇觀。我們的意識，完全建築在我們腦袋的結構模式之上！只要一堆原子按照特定的方式排列起來，它就可以構成我們的意識，就像只要一堆字母按照特定的方式排列起來，就可以構成《老人與海》一樣。這裏並不需要某個非物質的“靈魂”來附體，就如你不會相信，只有當“海明威之魂”附在一堆字母上才會使它變成《老人與海》一樣。單個腦細胞顯然不能意識到任何東西，但是許多腦細胞按照特定的模式組合起來，“意識”就在組合中産生了。

　　好，到此爲止，大部分人還是應該對這種相當唯物的說法感到滿意的。但只要再往下合理地推論幾步，許多人可能就要覺得背上出冷汗了。如果“意識”完全取決於原子的“組合模式”的話，第一個推論就是：它可以被複製。出版社印刷成千上萬本的《老人與海》，爲什麽原子不能被複製呢？假如我們的技術發達到一定程度，可以掃描你身體裏每一個原子的位置和狀態，並在另一個地方把它們重新組合起來的話，這個新的“人”是不是你呢？他會不會擁有和你一樣的“意識”？或者乾脆說，他和你是不是同一個人？假如我們承認意識完全基於原子排列模式，我們的回答無疑就是YES！這和“克隆人”是兩個概念，克隆人只不過繼承了你的基因，而這個“複製人”卻擁有你的意識，你的記憶，你的感情，你的一切，他就是你本人！

　　近幾年來，在量子通信方面我們有了極大的突破。把一個未知的量子態原封不動地傳輸到第二者那裏已經成爲可能，而且事實上已經有許多具體協定的提出。雖然令人欣慰的是，有一個叫做“不可複製定理”(no cloning theorem，1982年Wootters，Zurek和Dieks提出)的原則規定在傳輸量子態的同時一定會毀掉原來那個原本。換句話說，量子態只能cut paste，不能copy paste，這阻止了兩個“你”的出現。但問題是，如果把你“毀掉”，然後在另一個地方“重建”起來，你是否認爲這還是“原來的你”？

　　另一個推論就是：“組合模式”本身並非要特定的物質基礎才能呈現。我們已經看到，我們完全可以用另一套符號系統去重寫《老人與海》，這並不造成實質的差別。一套電影，我可以用膠片記錄，也可以用錄影帶，VCD，LD或者DVD記錄。當然有人會提出異議，說壓縮實際上造成了資訊的損失，VCD版的Matrix已經不是電影版的Matrix，其實這無所謂，我們換個比喻說，一張彩色數位照片可以用RGB來表示色彩，也可以用另一些表達系統比如說CMY，HSI，YUV或者YIQ來表示。再比如，任何序列都可以用一些可逆的壓縮手法例如Huffman編碼來壓縮，字母也可以用摩爾斯電碼來替換，歌曲可以用簡譜或者五線譜記錄，雖然它們看上去很不同，但其中包含的資訊卻是相同的！假如你有興趣，用圍棋中的白子代表0，黑子代表1，你無疑也可以用鋪滿整個天安門廣場的圍棋來拷貝一張VCD，這是完全等價的！

　　那麽，只要有某種複雜的系統可以包含我們“意識模式”的主要資訊或者與其等價，顯然我們應該認爲，意識並不一定要依賴於我們這個生物有機體的肉身而存在！假設我們大腦的所有資訊都被掃描而存入一台電腦中，這台電腦嚴格地按照物理定律來計算這些分子對於各種刺激的反應而最終求出相應結果以作出回應，那麽從理論上說，這台電腦的行爲完全等同於我們自身！我們是不是可以說，這台電腦實際上擁有了我們的“意識”？

　　對於許多實證主義者來說，判定“擁有意識”或者“能思考”的標準便嚴格地按照這個“模式結構理論”的方法。意識只不過是某種複雜的模式結構，或者說，是在輸入和輸出之間進行的某種複雜演算法。任何系統只要能夠類比這種演算法，它就可以被合理地認爲擁有意識。和馮?諾伊曼同爲現代電腦奠基人的阿蘭?圖靈(Alan Turin)在1950年提出了判定電腦能否像人那般實際“思考”的標準，也就是著名的“圖靈檢驗”。他設想一台超級電腦和一個人躲藏在幕後回答提問者的問題，而提問者則試圖分辨哪個是人哪個是電腦。圖靈爭辯說，假如電腦僞裝得如此巧妙，以致沒有人可以在實際上把它和一個真人分辨開來的話，那麽我們就可以聲稱，這台電腦和人一樣具備了思考能力，或者說，意識(他的原詞是“智慧”)。現代電腦已經可以擊敗國際象棋大師(可憐的卡斯帕羅夫！)，真正騙倒一個測試者的日子不知還有多久才能來到，大家自己估計一下好了。

　　電腦在複雜到了一定程度之後便可以實際擁有意識，持這種看法的人通常被稱爲“強人工智慧派”。在他們看來，人的大腦本質上也不過是一台異常複雜的電腦，只是它不由電晶體或者積體電路構成，而是生物細胞而已。但細胞也得靠細微的電流工作，就算我們尚不完全清楚其中的機制，也沒有理由認爲有某種超自然的東西在裏面。就像薛定諤在他那本名揚四海的小冊子《生命是什麽》中所做的比喻一樣，一個蒸汽機師在第一次看到電動機時會驚訝地發現這機器和他所瞭解的熱力學機器十分不同，但他會合理地假定這是按照某些他所不瞭解的原理所運行的，而不會大驚小怪地認爲是幽靈驅動了一切。

　　你可能要問，演算法複雜到了何種程度才有資格被稱爲“意識”呢？這的確對我們理解波函數何時坍縮有實際好處！但這很可能又是一個難題，像那個著名的悖論：一粒沙落地不算一個沙堆，兩粒沙落地不算一個沙堆，但10萬粒沙落地肯定是一個沙堆了。那麽，具體到哪一粒沙落地時才形成一個沙堆呢？對這種模糊性的問題科學家通常不屑解答，正如爭論貓或者大腸桿菌有沒有意識一樣，我們對波函數還是一頭霧水！

　　當然，也有一些更爲極端的看法認爲，任何執行了某種演算法的系統都可以看成具有某種程度的“意識”！比如指南針，人們會論證說，它“喜歡”指著南方，當把它撥亂後，它就出於“厭惡”而竭力避免這種狀態，而回到它所“喜歡”的狀態裏去。以這種帶相當泛神論色彩的觀點來看，萬事萬物都有著“意識”，只是程度的不同罷了。意識，簡單來說，就是一個系統的演算法，它“喜歡”那些大概率的輸出，“討厭”那些小概率的輸出。一個有著趨光性的變形蟲也有意識，只不過它“意識”的複雜程度比我們人類要低級好多好多倍罷了。

　　你也許不相信這種說法，但你只要承認“意識”只是在物質基礎上的一種排列模式，你便很難否認我們說到的一些奇特性質。甚至連“意識是否可能在死後繼續存在”這樣的可怕問題，我們的答案也應該是在原則上肯定的！這就好比問，《第九交響曲》在音樂會結束後是不是還繼續存在？顯然我們只要保留了這個排列資訊的資料，我們隨時可以用不同的方法把它具體重現出來(任何時候都不缺碳原子、氫原子……)。當然，在我們的技術能力還達不到能夠獲得全部組合資訊並保留它們之前(可能我們永遠也沒有這個技術)，人死後自然就沒有意識了，就像音樂會後燒毀了所有的樂譜一樣，這個樂曲自然就此“失傳”了。

　　你可能已經看得瞠目結舌，不過我們的說法把意識建立在完全客觀和唯物的基礎上，它實在已經是最不故作神秘的一種！意識不是一個獨立的存在，而是系統複雜到了一定程度後表現出來的客觀性質。它雖然是一種組合機制，但脫離了具體的物質(暫時肉體是唯一可能)它也無法表現出來。就像軟體脫離了硬體無法具體運行一樣，意識的體現不可能脫離物質而進行。假如我們被迫去尋找一種獨立於物質的“意識”的話，那未免走得太遠了。

　　當然，對於習慣了二元論的公衆來說，試圖使他們相信靈魂或者意識只是大量神經原的排列和集體行爲是教他們吃驚的。對於徹底的唯物論者，試圖使他們相信意識作爲一種特定的排列資訊可能長期保存並在不同平臺上重現也是艱難的任務。心理學家和神經科學家克裏克(Francis Crick)不得不把這一論斷稱爲“驚人的假說”(見《驚人的假說：靈魂的科學探索》)。但對於大多數科學家來說，這也許是一種理所當然的推論。當然也有某些人認爲意識或者靈魂並非複雜性造就的一個客觀的副産品，它並不一定能夠用演算法來類比，並的確具有某種主動效應！這裏面包括牛津大學的羅傑?彭羅斯(Roger Penrose)，諸位如果有興趣瞭解他的觀點，可以閱讀其著作《皇帝新腦》(The Emperor’s New Mind)。

我們在“意識問題”那裏頭暈眼花地轉了一圈回來之後，究竟得到了什麽收穫呢？我們弄清楚貓的量子態在何時産生坍縮了嗎？我們弄清意識究竟是如何作用於波函數了嗎？似乎都沒有，反倒是疑問更多了：如果說意識只不過是大腦複雜性的一種表現，那麽這個精巧結構是如何具體作用到波函數上的呢？我們是不是已經可以假設，一台足夠複雜的電腦也具有坍縮波函數的能力了呢？反而讓我們感到困惑的是，似乎這是一條走不通的死路。電子的波函數是自然界在一個最基本層次上的物理規律，而正如我們已經討論過的那樣，“意識”

所遵循的規則，是一個大量原子的組合才可能體現出來的整體效果，它很可能處在一個很高的層次上面。就像你不能用處理單詞和句子的語法規則去處理小說情節一樣，用波函數和意識去互相聯繫，看起來似乎是一種層面的錯亂，好比有人試圖用牛頓定律去闡述經濟學規則一樣。

　　如果說“意識”使得一切從量子疊加態中脫離，成爲真正的現實的話，那麽我們不禁要問一個自然的問題：當智慧生物尚未演化出來，這個宇宙中還沒有“意識”的時候，它的狀態是怎樣的呢？難道說，第一個有意識的生物的出現才使得從創生起至那一刹那的宇宙歷史在一瞬間成爲現實？難道說“智慧”的參予可以在那一刻改變過去，而這個“過去”甚至包含了它自身的演化歷史？

　　1979年是愛因斯坦誕辰100周年，在他生前工作的普林斯頓召開了一次紀念他的討論會。在會上，愛因斯坦的同事，也是玻爾的密切合作者之一約翰?惠勒(John Wheeler)提出了一個相當令人吃驚的構想，也就是所謂的“延遲實驗”(delayed choice experiment)。在前面的章節裏，我們已經對電子的雙縫干涉非常熟悉了，根據哥本哈根解釋，當我們不去探究電子到底通過了哪條縫，它就同時通過雙縫而産生干涉，反之，它就確實地通過一條縫而順便消滅干涉圖紋。惠勒通過一個戲劇化的思維實驗指出，我們可以“延遲”電子的這一決定，使得它在已經實際通過了雙縫螢幕之後，再來選擇究竟是通過了一條縫還是兩條！

　　這個實驗的基本思路是，用塗著半鍍銀的反射鏡來代替雙縫。一個光子有一半可能通過反射鏡，一半可能被反射，這是一個量子隨機過程，跟它選擇雙縫還是單縫本質上是一樣的。把反射鏡和光子入射途徑擺成45度角，那麽它一半可能直飛，另一半可能被反射成90度角。但是，我們可以通過另外的全反射鏡，把這兩條分開的岔路再交彙到一起。在終點觀察光子飛來的方向，我們可以確定它究竟是沿著哪一條道路飛來的。

　　但是，我們也可以在終點處再插入一塊呈45度角的半鍍銀反射鏡，這又會造成光子的自我干涉。如果我們仔細安排位相，我們完全可以使得在一個方向上的光子呈反相而相互抵消，而在一個確定的方向輸出。這樣的話我們每次都得到一個確定的結果(就像每次都得到一個特定的干涉條紋一樣)，根據量子派的說法，此時光子必定同時沿著兩條途徑而來！

　　總而言之，如果我們不在終點處插入半反射鏡，光子就沿著某一條道路而來，反之它就同時經過兩條道路。現在的問題是，是不是要在終點處插入反射鏡，這可以在光子實際通過了第一塊反射鏡，已經快要到達終點時才決定。我們可以在事情發生後再來決定它應該怎樣發生！如果說我們是這出好戲的導演的話，那麽我們的光子在其中究竟扮演了什麽角色，這可以等電影拍完以後再由我們決定！

　　雖然聽上去古怪，但這卻是哥本哈根派的一個正統推論！惠勒後來引玻爾的話說，“任何一種基本量子現象只在其被記錄之後才是一種現象”，我們是在光子上路之前還是途中來做出決定，這在量子實驗中是沒有區別的。歷史不是確定和實在的--除非它已經被記錄下來。更精確地說，光子在通過第一塊透鏡到我們插入第二塊透鏡這之間“到底”在哪里，是個什麽，是一個無意義的問題，我們沒有權利去談論它，它不是一個“客觀真實”！惠勒用那幅著名的“龍圖”來說明這一點，龍的頭和尾巴(輸入輸出)都是確定的清晰的，但它的身體(路徑)卻是一團迷霧，沒有人可以說清。

　　在惠勒的構想提出5年後，馬里蘭大學的卡洛爾?阿雷(Carroll O Alley)和其同事當真做了一個延遲實驗，其結果真的證明，我們何時選擇光子的“模式”，這對於實驗結果是無影響的(和玻爾預言的一樣，和愛因斯坦的相反！)，與此同時慕尼黑大學的一個小組也作出了類似的結果。

　　這樣稀奇古怪的事情說明了什麽呢？

　　這說明，宇宙的歷史，可以在它實際發生後才被決定究竟是怎樣發生的！在薛定諤的貓實驗裏，如果我們也能設計某種延遲實驗，我們就能在實驗結束後再來決定貓是死是活！比如說，原子在1點鍾要麽衰變毒死貓，要麽就斷開裝置使貓存活。但如果有某個延遲裝置能夠讓我們在2點鍾來“延遲決定”原子衰變與否，我們就可以在2點鍾這個“未來”去實際決定貓在1點鍾的死活！

　　這樣一來，宇宙本身由一個有意識的觀測者創造出來也不是什麽不可能的事情。雖然宇宙的行爲在道理上講已經演化了幾百億年，但某種“延遲”使得它直到被一個高級生物所觀察才成爲確定。我們的觀測行爲本身參予了宇宙的創造過程！這就是所謂的“參予性宇宙”模型(The Prticipatory Universe)。宇宙本身沒有一個確定的答案，而其中的生物參予了這個謎題答案的構建本身！

　　這實際上是某種增強版的“人擇原理”(anthropic principle)。人擇原理是說，我們存在這個事實本身，決定了宇宙的某些性質爲什麽是這樣的而不是那樣的。也就是說，我們討論所有問題的前提是：事實上已經存在了一些像我們這樣的智慧生物來討論這些問題。我們回憶一下笛卡兒的“第一原理”：不管我懷疑什麽也好，有一點我是不能懷疑的，那就是“我在懷疑”本身。“我思故我在”！類似的原則也適用于人擇原理：不管這個宇宙有什麽樣的性質也好，它必須要使得智慧生物可能存在於其中，不然就沒有人來問“宇宙爲什麽是這樣的？”這個問題了。隨便什麽問題也好，你首先得保證有一個“人”來問問題，不然就沒有意義了。

　　舉個例子，目前宇宙似乎是在以一個“恰到好處”的速度在膨脹。只要它膨脹得稍稍快一點，當初的物質就會四散飛開，而無法凝聚成星系和行星。反過來，如果稍微慢一點點，引力就會把所有的物質都吸到一起，變成一團具有驚人的密度和溫度的大雜燴。而我們正好處在一個“臨界速度”上，這才使得宇宙中的各種複雜結構和生命的誕生成爲可能。這個速度要準確到什麽程度呢？大約是10^55分之一，這是什麽概念？你從宇宙的一端瞄準並打中在另一端的一隻蒼蠅(相隔300億光年)，所需準確性也不過10^30分之一。類似的驚人準確的宇宙常數，我們還可以舉出幾十個。

　　我們問：爲什麽宇宙以這樣一個速度膨脹？人擇原理的回答是：宇宙必須以這樣一個速度膨脹，不然就沒有“你”來問這個問題了。因爲只有以這樣一個速度膨脹，生命和智慧才可能誕生，從而使問題的提出成爲可能！顯然不會有人問：“爲什麽宇宙以1米/秒的速度膨脹？”因爲以這個速度膨脹的宇宙是一團火球，不會有人在那裏存在。

　　參予性宇宙是增強的人擇原理，它不僅表明我們的存在影響了宇宙的性質，更甚，我們的存在創造了宇宙和它的歷史本身！可以想象這樣一種情形：各種宇宙常數首先是一個不確定的疊加，只有被觀測者觀察後才變成確定。但這樣一來它們又必須保持在某些精確的範圍內，以便創造一個好的環境，令觀測者有可能在宇宙中存在並觀察它們！這似乎是一個邏輯迴圈：我們選擇了宇宙，宇宙又創造了我們。這件怪事叫做“自指”或者“自啟動”(self-exciting)，意識的存在反過來又創造了它自身的過去！

　　請各位讀者確信，我寫到這裏已經和你們一樣頭大如鬥，嗡嗡作響不已。這個理論的古怪差不多已經超出了我們可以承受的心理極限，我們在“意識”這裏已經筋疲力盡，無力繼續前進了。對此感到不可接受的也絕不僅僅是我們這些門外漢，當時已經大大有名的約翰?貝爾(John Bell，我們很快就要講到他)就嘟囔道：“難道億萬年來，宇宙波函數一直在等一個單細胞生物的出現，然後才坍縮？還是它還得多等一會兒，直到出現了一個有資格的，有博士學位的觀測者？”要是愛因斯坦在天有靈，看到有人在他的誕辰紀念上發表這樣古怪的，違反因果律的模型，不知作何感想？

　　就算從哥本哈根解釋本身而言，“意識”似乎也走得太遠了。大多數“主流”的物理學家仍然小心謹慎地對待這一問題，持有一種更爲“正統”的哥本哈根觀點。然而所謂“正統觀念”其實是一種鴕鳥政策，它實際上就是把這個問題抛在一邊，簡單地假設波函數一觀測就坍縮，而對它如何坍縮，何時坍縮，爲什麽會坍縮不聞不問。量子論只要在實際中管用就行了，我們更爲關心的是一些實際問題，而不是這種玄之又玄的闡述！

　　但是，無論如何，當新物理學觸及到這樣一個困擾了人類千百年的本體問題核心後，這無疑也激起了許多物理學家們的熱情和好奇心。的確有科學家沿著維格納的方向繼續探索，並論證意識在量子論解釋中所扮演的地位。這裏面的代表人物是伯克利勞倫斯國家物理實驗室的美國物理學家亨利?斯塔普(Henry Stapp)，他自1993年出版了著作《精神，物質和量子力學》(Mind, Matter, and Quantum Mechanics)之後，便一直與別的物理學家爲此辯論至今(大家如果有興趣，可以去他的網頁http://www-physics.lbl.gov/~stapp/stappfiles.html看看他的文章)。這種說法也獲得了某些人的支援，去年，也就是2003年，還有人(阿姆斯特丹大學的Dick J. Bierman)宣稱用實驗證明了人類意識“的確”使波函數坍縮。不過這一派的支持者也始終無法就“意識”建立起有說服力的模型來，對於他們的宣稱，我們在心懷懼意的情況下最好還是採取略爲審慎的保守態度，看看將來的發展如何再說。

　　我們沿著哥本哈根派開拓的道路走來，但或許是走得過頭了，誤入歧途，結果發現在盡頭藏著一隻叫做“意識”的怪獸讓我們驚恐不已。這已經不是玻爾和哥本哈根派的本意，我們還是退回到大多數人站著的地方，看看還有沒有別的道路可以前進。嗯，我們發現的確還有幾條小路通向未知的盡頭，讓我們試著換幾條道路走走，看看它是不是會把我們引向光明的康莊大道。不過讓我們先在原來的那條路上做好記號，醒目地寫下“意識怪獸”的字樣並打上驚歎號以警醒後人。好，現在我們出發去另一條道路探險，這條小道看上去籠罩在一片濃霧繚繞中，並且好像在遠處分裂成無限條岔路。我似乎已經有不太美妙的預感，不過還是讓我們擦擦汗，壯著膽子前去看看吧。

吃一塹，長一智，我們總結一下教訓。之所以前頭會碰到“意識”這樣的可怕東西，關鍵在於我們無法準確地定義一個“觀測者”！一個人和一台照相機之間有什麽分別，大家都說不清道不明，於是給“意識”乘隙而入。而把我們逼到不得不去定義什麽是“觀測者”這一步的，則是那該死的“坍縮”。一個觀測者使得波函數坍縮？這似乎就賦予了所謂的觀測者一種在宇宙中至高無上的地位，他們享有某種超越基本物理定律的特權，可以創造一些真正奇妙的事情出來。

　　真的，追本朔源，罪魁禍首就在曖昧的“波函數坍縮”那裏了。這似乎像是哥本哈根派的一個魔咒，至今仍然把我們陷在其中不得動彈，而物理學的未來也在它的詛咒下顯得一片黯淡。拿康奈爾大學的物理學家科特•戈特弗雷德(Kurt Gottfried)的話來說，這個“坍縮”就像是“一個美麗理論上的一道醜陋疤痕”，它雲遮霧繞，似是而非，模糊不清，每個人都各持己見，爲此吵嚷不休。怎樣在觀測者和非觀測者之間劃定界限？薛定諤貓的波函數是在我們打開箱子的那一刹那坍縮？還是它要等到光子進入我們的眼睛並在視網膜上激起電脈衝信號？或者它還要再等一會兒，一直到這信號傳輸到大腦皮層的某處並最終成爲一種“精神活動”時才真正坍縮？如果我們在這上面大鑽牛角尖的話，前途似乎不太美妙。

　　那麽，有沒有辦法繞過這所謂的“坍縮”和“觀測者”，把智慧生物的介入從物理學中一腳踢開，使它重新回到我們所熟悉和熱愛的軌道上來呢？讓我們重溫那個經典的雙縫困境：電子是穿過左邊的狹縫呢，還是右邊的？按照哥本哈根解釋，當我們未觀測時，它的波函數呈現兩種可能的線性疊加。而一旦觀測，則在一邊出現峰值，波函數“坍縮”了，隨機地選擇通過了左邊或者右邊的一條縫。量子世界的隨機性在坍縮中得到了最好的體現。

　　要擺脫這一困境，不承認坍縮，那麽只有承認波函數從未“選擇”左還是右，它始終保持在一個線性疊加的狀態，不管是不是進行了觀測。可是這又明顯與我們的實際經驗不符，因爲從未有人在現實中觀察到同時穿過左和右兩條縫的電子，也沒有人看見過同時又死又活的貓(半死不活，奄奄一息的倒有不少)。事到如今，我們已經是騎虎難下，進退維谷，哥本哈根的魔咒已經纏住了我們，如果我們不鼓起勇氣，作出最驚世駭俗的假設，我們將注定困頓不前。

　　如果波函數沒有坍縮，則它必定保持線性疊加。電子必定是左/右的疊加，但在現實世界中從未觀測到這種現象。

　　有一個狂想可以解除這個可憎的詛咒，雖然它聽上去真的很瘋狂，但慌不擇路，我們已經是nothing to lose。失去的只是桎梏，但說不定贏得的是整個世界呢？

　　是的！電子即使在觀測後仍然處在左/右的疊加，但是，我們的世界也只不過是疊加的一部分！當電子穿過雙縫後，處於疊加態的不僅僅是電子，還包括我們整個的世界！也就是說，當電子經過雙縫後，出現了兩個疊加在一起的世界，在其中的一個世界裏電子穿過了左邊的狹縫，而在另一個裏，電子則通過了右邊！

　　波函數無需“坍縮”，去隨機選擇左還是右，事實上兩種可能都發生了！只不過它表現爲整個世界的疊加：生活在一個世界中的人們發現在他們那裏電子通過了左邊的狹縫，而在另一個世界中，人們觀察到的電子則在右邊！量子過程造成了“兩個世界”！這就是量子論的“多世界解釋”(Many Worlds Interpretation，簡稱MWI)。

　　要更好地瞭解MWI，不得不從它的創始人，一生頗有傳奇色彩的休•埃弗萊特(Hugh Everett III，他的祖父和父親也都叫Hugh Everett，因此他其實是“埃弗萊特三世”)講起。1930年11月9日，愛因斯坦在《紐約時報雜誌》上發表了他著名的文章《論科學與宗教》，他的那句名言至今仍然在我們耳邊回響：“沒有宗教的科學是跛足的，沒有科學的宗教是盲目的。”兩天後，小埃弗萊特就在華盛頓出生了。

　　埃弗萊特對愛因斯坦懷有深深的崇敬，在他只有12歲的時候，他就寫信問在普林斯頓的愛因斯坦一些關於宇宙的問題，而愛因斯坦還真的復信回答了他。當他拿到化學工程的本科學位之後，他也進入了普林斯頓攻讀。一開始他進的是數學系，但他很快想方設法轉投物理。50年代正是量子論方興未艾，而哥本哈根解釋如日中天，一統天下的時候。埃弗萊特認識了許多在這方面的物理學生，其中包括玻爾的助手Aage Peterson，後者和他討論了量子論中的觀測難題，這激起了埃弗萊特極大的興趣。他很快接觸了約翰•惠勒，惠勒鼓勵了他在這方面的思考，到了1954年，埃弗萊特向惠勒提交了兩篇論文，多世界理論(有時也被稱作“埃弗萊特主義-Everettism”)第一次亮相了。

　　按照埃弗萊特的看法，波函數從未坍縮，而只是世界和觀測者本身進入了疊加狀態。當電子穿過雙縫後，整個世界，包括我們本身成爲了兩個獨立的疊加，在每一個世界裏，電子以一種可能出現。但不幸的是，埃弗萊特用了一個容易誤導和引起歧義的詞“分裂”(splitting)，他打了一個比方，說宇宙像一個阿米巴變形蟲，當電子通過雙縫後，這個蟲子自我裂變，繁殖成爲兩個幾乎一模一樣的變形蟲。唯一的不同是，一個蟲子記得電子從左而過，另一個蟲子記得電子從右而過。

　　惠勒也許意識到了這個用詞的不妥，他在論文的空白裏寫道：“分裂？最好換個詞。”但大多數物理學家並不知道他的意見。也許，惠勒應該搞得戲劇化一點，比如寫上“我想到了一個絕妙的用詞，可惜空白太小，寫不下。”在很長的一段時間裏，埃弗萊特的理論被人們理解成：當電子通過雙縫的時候，宇宙神奇地“分裂”成了兩個獨立的宇宙，在一個裏面電子通過左縫，另一個相反。這樣一來，宇宙的歷史就像一條岔路，每進行一次觀測，它就分岔成若干小路，每條路對應於一個可能的結果。而每一條岔路又隨著繼續觀察而進一步分裂，直至無窮。但每一條路都是實在的，只不過它們之間無法相互溝通而已。

　　假設我們觀測雙縫實驗，發現電子通過了左縫。其實當我們觀測的一瞬間，宇宙已經不知不覺地“分裂”了，變成了幾乎相同的兩個。我們現在處於的這個叫做“左宇宙”，另外還有一個“右宇宙”，在那裏我們將發現電子通過了右縫，但除此之外一切都和我們這個宇宙完全一樣。你也許要問：“爲什麽我在左宇宙裏，而不是在右宇宙裏？”這種問題顯然沒什麽意義，因爲在另一個宇宙中，另一個你或許也在問：“爲什麽我在右宇宙，而不是左宇宙裏？”觀測者的地位不再重要，因爲無論如何宇宙都會分裂，實際上“所有的結果”都會出現，量子過程所産生的一切可能都對應於相應的一個宇宙，只不過在大多數“蠻荒宇宙”中，沒有智慧生物來提出問題罷了。

　　這樣一來，薛定諤的貓也不必再爲死活問題困擾。只不過是宇宙分裂成了兩個，一個有活貓，一個有死貓罷了。對於那個活貓的宇宙，貓是一直活著的，不存在死活疊加的問題。對於死貓的宇宙，貓在分裂的那一刻就實實在在地死了，不要等人們打開箱子才“坍縮”，從而蓋棺定論。

　　從宇宙誕生以來，已經進行過無數次這樣的分裂，它的數量以幾何級數增長，很快趨於無窮。我們現在處於的這個宇宙只不過是其中的一個，在它之外，還有非常多的其他的宇宙。有些和我們很接近，那是在家譜樹上最近剛剛分離出來的，而那些從遙遠的古代就同我們分道揚鑣的宇宙則可能非常不同。也許在某個宇宙中，小行星並未撞擊地球，恐龍仍是世界主宰。在某個宇宙中，埃及豔後克婁帕特拉的鼻子稍短了一點，沒有教愷撒和安東尼怦然心動。那些反對歷史決定論的“鼻子派歷史學家”一定會對後來的發展大感興趣，看看是不是真的存在歷史蝴蝶效應。在某個宇宙中，格魯希沒有在滑鐵盧遲到，而希特勒沒有在敦刻爾克前下達停止進攻的命令。而在更多的宇宙裏，因爲物理常數的不適合，根本就沒有生命和行星的存在。

　　嚴格地說，歷史和將來一切可能發生的事情，都已經實際上發生了，或者將要發生。只不過它們在另外一些宇宙裏，和我們所在的這個沒有任何物理接觸。這些宇宙和我們的世界互相平行，沒有聯繫，根據奧卡姆剃刀原理，這些奇妙的宇宙對我們都是沒有意義的。多世界理論有時也稱爲“平行宇宙”(Parallel Universes)理論，就是因爲這個道理。

　　宇宙的“分裂”其實應該算是一種誤解，不過直到現在，大多數人，包括許多物理學家仍然是這樣理解埃弗萊特的！這樣一來，這個理論就顯得太大驚小怪了，爲了一個小小的電子從左邊還是右邊通過的問題，我們竟然要興師動衆地牽涉整個宇宙的分裂！許多人對此的評論是“殺雞用牛刀”。愛因斯坦曾經有一次說：“我不能相信，僅僅是因爲看了它一眼，一隻老鼠就使得宇宙發生劇烈的改變。”這話他本來是對著哥本哈根派說的，不過的確代表了許多人的想法：用犧牲宇宙的代價來迎合電子的隨機選擇，未免太不經濟廉價，還産生了那麽多不可觀察的“平行宇宙”的廢料。MWI後來最爲積極的鼓吹者之一，德克薩斯大學的布萊斯•德威特(Bryce S. DeWitt)在描述他第一次聽說MWI的時候說：“我仍然清晰地記得，當我第一次遇到多世界概念時所受到的震動。100個略有缺陷的自我拷貝貝，都在不停地分裂成進一步的拷貝，而最後面目全非。這個想法是很難符合常識的。這是一種徹頭徹尾的精神分裂症……”對於我們來說，也許接受“意識”，還要比相信“宇宙分裂”來得容易一些！