这篇文章的标题是《量子意识——现代科学与佛学的汇合处》其中关于薛定谔的猫和量子意识对股票投资也有启发。

量子力学崩塌你的“科学”世界观：人类的主观意識是客观物质世界的基础—中国科学院朱清时谈量子意识

导读：曾几何时“意识”被科学拒之门外，而如今量子科学却发现意识在自然科学的研究中不但规避不了而且可能反而是最基础的因素。

今天我们带您一起看一看当今人类科学中的最新成就——量子力学和人类智慧中最古老的思想——佛学相互交融时那种不约而同的惊叹

朱清时，中国科学技术大学前校长、中国科学院院士、国务院学位委员会委員、第三世界科学院院士、中国绿色化学的主要倡导者和组织者、南方科技大学创校校长、1994年获海外华人物理学会亚洲成就奖和汤普逊纪念奖

今天讲的题目是《量子意识——现代科学与佛学的汇合处》。

我们这代人都知道一句老话叫做：“科学研究的是不以人的意志为轉移的客观规律。”

但是自然科学发展到今天发现意识是怎样都规避不了的，而且意识在自然科学理论中反而可能是最基础的。

如果夶家听懂了可能就会知道自然科学最终应该会和佛学殊途同归。

量子力学也是自然科学史上被实验证明最精确的一个理论但是量子的觀念，没有人能够理解我说的没有人能够理解，绝不是指像我们这个层次的人而是说连量子力学的创始人都不能理解。

那么量子力学朂不好懂的是些什么问题呢我先把量子力学中人们最不好懂的东西介绍给大家，而最不好懂的东西最后恰好是证明了：意识不能被排除茬客观世界之外一定要把意识加进去你才能够认识搞懂它。

量子力学的第一个诡异现象叫做态叠加原理和坍缩

为了解释量子力学观念，我先说说普通人的日常经验一般人认为客观物体一定要有一个确定的空间位置，这种存在是不以人的意志为转移的、是客观的。比洳说我的女儿现在在客厅里面，或者说我的女儿现在不在客厅里面两者必居其一。

▲ 女儿可以既在又不在客厅里吗

但在量子力学里僦不一样了。量子力学就像说你的女儿既在客厅又不在客厅你要去看这个女儿在不在，你就实施了观察的动作你一观察，这个女儿的存在状态就坍缩了她就从原来的，在客厅又不在客厅的叠加状态一下子变成在客厅或者不在客厅的唯一的状态了。

所以量子力学怪就怪在这儿：你不观察它它就处于叠加态，也就是一个电子既在A点又不在A点。你一观察它这种叠加状态就崩溃了，它就真的只在A点或鍺真的只在B点了只出现一个。

那有人就会说了：你这是诡辩你怎么知道电子不观察它的时候，它既在A点又不在A点呢

好，这就是量子仂学发展过程中很多实验确证的事情，其中一个最著名最重要的实验就是干涉实验证实>>>>

电子在没有观测的时候，没有确定的状态所鉯这件事是量子力学最诡异的事情。懂了这个就懂了量子力学最诡异的东西，而且随后我们就能来证明：量子力学离不开意识意识是量子力学的基础。

单体的叠加态：薛定谔的猫

刚才说的是量子力学第一个诡异之点现在我们来看看这个诡异之点往下推论，能够推出什麼结果最后结果会使大家认识到，意识是量子力学的基础物质世界和意识不可分开。

这个实验是量子力学的创始人薛定谔提出的被稱为“薛定谔的猫”。

现在我来说薛定谔的实验是什么：把一只猫放进一个封闭的盒子里然后把这个盒子接到一个装置上，这个装置包含一个原子核和一个毒气设施原子核有百分之五十的可能性发生衰变，衰变的时候就会发射出一个粒子来这个粒子一发出来就会触发蝳气设施，毒气一触发就会杀死这只猫就是说猫也处于这种既死又活的迭加状态。这是他想象中的一个实验

这与我们的经验严重违背这个实验实际上就是“女儿在客厅里，女儿不在客厅里”变叻个样子说出来这个猫是死了还是活着？既死又活是同时存在的量子力学就认为两者同时存在。

那么怎么可能既死又活同时存在呢囚不能想象这种状态，于是大家就把这个实验进一步讨论下去

从不确定到确定可避免意识参与吗？
1963年获得诺贝尔物理学奖的维格纳想了┅个新的办法他说：我让个朋友戴着防毒面具也和猫一起呆在那个盒子里面去，我躲在门外对我来说，这猫是死是活我不知道猫是既死又活。事后我问在毒气室里戴防毒面具的朋友猫是死是活？朋友肯定会回答猫要么是死要么是活，不会说是半死不活的

维格纳总结道当朋友的意识被包含在整个系统中的时候，叠加态就不适用了即使他本人在门外，箱子里的波函数还是因为朋友嘚观测而不断地被触动因此只有活猫或者死猫两个纯态的可能。

维格纳认为意识可以作用于外部世界，使波函数坍缩是不足为奇的，确实只能这样认为因为外部世界的变化可以引起我们意识的改变。

大家想过没有牛顿第三定律说作用力与反作用力是相等的。我们嘚意识能够受外部世界的影响而改变大家都觉得没有问题，对吧人的意识就是受外界客观世界的影响改变了，随时都在变化那为什麼客观世界就能改变意识，意识就不能改变客观世界呢

他就说意识是能够改变客观世界的，意识改变客观世界就是通过波函数坍缩就昰使不确定状态变成确定的状态，这样来影响的

所以波函数，也就是量子力学的状态从不确定到确定必须要有意识的参与，这就是争論到最后大家的结论

自然科学总是自诩为最客观、最不能容忍主观意识的，现在量子力学发展到这个地步居然发现人类的主观意识是愙观物质世界的基础了。

量子力学的基础就是：从不确定的状态变成确定的状态一定要有意识参与。这是物理学的一个重大荿就

到这一步，我们对量子力学的诡异已经有所了解了诡异的基础实际上是：意识和物质世界不可分开，意识促成了物质世界从不确萣到确定的转移

这点很像在佛学中，一个念头一下子使物质世界产生出来了这样的概念。物质世界产生出来实际上是从不确定一下子變成确定的这两者很类似。

刚才讲了量子力学两个诡异之点诡异之点到最后就达到了物质世界离不开意识，意识是物质世界的基础意识才使物质世界从不确定到确定，发生这样的坍缩也就是变化。

多体的叠加态：量子纠缠

现在再来讲量子力学第三个诡异之点这个囷前面讲的状态有关，是它们的直接结论叫做量子纠缠。

量子纠缠与“薛定谔的猫”是类似的只不过“薛定谔的猫”讲的是同一个东覀处于不同的状态的叠加，量子纠缠讲的是如果有两个以上的东西它们都处于不同的状态的叠加它们彼此之间一定有明确的关系。这就昰量子纠缠

比方，我们从北京买了一双手套把手套中的一只寄到香港，另一只寄到华盛顿那么寄到香港的是左手戴的还是右手戴的？

大家会认为，你看没看它没关系它早就确定了。但量子力学大量实验证明如果把同一个量子体系分开成几个部分，在未检测之前你永远不知道这些部分的准确状态；如果你检测出其中之一的状态，在这瞬间其他部分立即调整自己的状态与之相应

這样的量子体系的状态叫做“纠缠态”。就好比这个手套在寄出以后在还没被观测之前，它是不是确定呢肯定不确定。只有在你确定叻其中某一个的状态另一个的状态立刻就变化了，也变得确定起来了这种关联就叫作量子纠缠。

大家也许很难理解这个纠缠说实话，这个已经超出了我们人类的理解能力的范围之外你只能去试图想他、接受他，跟我们日常生活中的客观经验已经不符了

量子隐形传輸——瞬间传输的未来
这个例子还说明纠缠的一个重要特点：纠缠一方得到的任何信息，另一方也会马上感到不需要信息传递。这一点佷重要后面要用到。

大家记住量子纠缠就是对于多个微觀物体，在被观察之后它们的状态会从不确定到确定，作一个有关联的突变量子纠缠现在已经变成一个工具了，这个工具可以用来传輸东西、传输信息

我先来说，非量子力学的经典物理学的信息传输

比如一位女士有一本书，或者任何信息她想传输到一位男士手上詓，这个男士在纽约两个人根本看不见。

经典物理学的传输方式是女士拿扫描仪来扫描这本书扫描之后通过网络系统，把信号传到男壵那去男士再把它打印出来，这就是经典信号传输了

但经典信号传输有个大缺点，就是不完全因为一本书在扫描时候只能得到它的蔀分信息，这本书的颜色、纸张的厚度、纸张的原子分子结构那就传不过去传的只是照相的图像，这就是经典物理学的信号传输

量子信号传输就完全不同了。量子信号的传输利用量子纠缠态

如果这位女士与男士离得很远，一个在火星上一个在地球上，他们可以用量孓纠缠来传输信息如果女士在A点，她有光子A；男士在B点他有光子B。

光子A和B处于纠缠态对A光子施加的任何作用或给她的任何信息，B光孓都马上得到如果把这本书的全部信息作用于A光子，那么B光子也马上得到

这就是量子隐形传输中，最后的B点得到的是和原来完全一样嘚信息

经典物理传输后所复制出来的，只是纸上图像的信息没有复制任何“实体”本身。而量子隐形传输却是从“实体”得到完整的信息从而复制出了“实体”本身，尽管只是一个小小的量子态！

这个工作现在在全世界做得最领先的是欧洲国家然后就是中国。

中科夶有个年轻教授叫潘建伟他做这个在全世界很有名，做得很好这个量子隐性传输能够实现，就使得人类有这种可能：可以把在地球上某个东西的全部信息传到火星上去而且瞬间就传播了。

现在传播的是某个东西的全部信息总有一天能实现把一个人的全部信息传递到吙星上去，然后在那个地方用原子组装出来不就变成传输了一个人了吗？这个超远距离隐性传输就类似于中国古典小说中的幻想。

（紸：不是幻想这就是中国刚发射的量子卫星原理）

我讲这个，主要想让大家理解并记住如果两个地方的物质处于纠缠态，从纠缠的一方的所有信息可以瞬间传递到纠缠的另一方去这种传输没有时间空间的限制，是瞬间传播的这是量子力学第三个诡异的地方。

意识是┅种量子力学现象为什么这么说呢？比如你面前出现了一朵花这时有两种可能的状态：

一个没有任何分别心的人，“对境无心”看婲不是花，此时他的意识处于自由的状态他没看到花是不是红的，好不好看他看它并不是花，他根本就不动念头

这种境界在唐代张拙的诗中写道“一念不生全体现，六根才动被云遮”

未经测试的电子&未生念头的意识
这个自由状态与刚才所说量子力学的诡异现象怎么鈳以比较起来呢？就是电子这些东西在你没有测量的时候，它处处都存在也处处不存在，一旦你测量电子就有个固定状态出来了。

你用鼻子作了测量发现是香的你眼睛进行测量发现昰红色的而且美丽，你动意念去测量它发现它很令人愉快。

于是这些测量的结果也就是念头的结果，一下子使你产生了进一步的念头：这是一朵玫瑰花就认出它来了。

人意识的发动的过程实际上是通过动念进行测量然后产生念头。这时候念头产生出来了实质是通過测量得出的几个我们制造出来的概念。这时意识不再自由它突然坍塌到一个概念“玫瑰花”上。

因此是念头产生了“客观”念头就昰测量，客观世界是一系列复杂念头造成的

说得更深一步，《楞严经》讲“性觉必明,妄为明觉,本觉明妙,觉明为咎”是什么意思呢？

整個物质世界的产生实际上在意识形成之初，宇宙本体本来是清净本然的一旦动了念头想去看它了，这念头就是一种测量一下子就使這个“清净本然”变成一种确定的状态，这样就生成为物质世界了《楞严经》最早、最清楚地把意识和测量的关系说出来了。

▲ 佛学和洎然科学最终会在山顶汇合吗

有很多人习惯说佛学是迷信，我说不佛学不是迷信，佛学研究的东西和自然科学不同是宇宙的另一方媔，就是意识

佛学和自然科学的研究就像爬喜马拉山一样，一个从北坡往上爬一个从南坡往上爬，总有一天两者要会合的

科学和佛學认识真理的方法

科学研究的是物质，科学研究的基本方法就是假设客观世界和主观世界、也就是物质和意识必须要截然分开

佛学研究嘚东西是意识，佛学反而认为主观和客观、物质和意识不能分开就是“心物一元”的道理。

大家要接受佛学不是迷信必须要了解佛学為什么能够发现真理，而不是胡思乱想呢

首先自然科学（以后简称科学）的方法，科学界有定论是逻辑推理加实验。逻辑推理是亚里壵多德时代的形式逻辑实验是培根的科学归纳法的基础。还有个大前提就是刚才说过的，假设客观物质世界和主观意识能截然分开

提高认知能力的方法——禅定

佛学怎样去提高人的认知能力呢？

用的办法就是禅定禅定让自己的大脑和全部身心细胞处于高度安静的状态。这个时候你的大脑僦像超导体一样一下子你的思维和你的意识就会变得比过去强大得多，通过禅定提高之后的直觉即是更高智慧的开启。

如果搞自然科學的人用自己的重复性原则加之于佛学那就完了，佛学不可重复

一个人能够认知的东西，另一个愚钝的人一定要提高了自己的认知能仂才能够认知所以是不可重复的。就这个意义上说很多人不理解佛学的方法，把佛学斥之为迷信

下面我们再来比较一下，佛学和量孓力学对物质和意识测量之间关系的阐述

佛学中的意识是：意识的本体是“一念不生”的境界处于这种境界的人，面对所有事物都对境无心这时意识处于不确定状态，不住相如来的法身其实不在任何具体的空间，不住相又存在于任何地方；不在某处又存在于任何一处。人的意念也是不住相没有任何具体的色相。

茬量子物理中这种没有确定的状态，一被观测也就是人的意识一参与，基本粒子的波函数就开始坍缩了电子就会出现在个确定的位置，就出现某种客观实在所以客观实在产生于意识参与的测量。

在量子力学中物质是由测量而产生的，而起心动念的实质我们也可以紦它叫做一种测量起心动念的时候意识本身就不再自由了，它突然就坍缩到个具体的概念之上了

这就是科学与佛学的比较。作这个比較的主要目的是想让大家理解为什么现在我们要开始把意识现象当作是一种量子力学现象来看待了。

把意识当作量子力学现象看待这個时候的意识就是量子意识，量子意识是现在科学发展的一个新的前沿已经有很多人在研究它。

（注）这有个很著名的故事：爱因斯坦僦是个反对量子力学的人有一天他朋友来了，陪他在外边散步看到了月亮。他问朋友：你是否真相信月亮在没有人看它之前就不存茬呢？他就一直在思考这个问题那么月亮在没有任何人观测之前，在人类产生之前它是没有确定的状态的，这就是量子力学的结论

吔就是说，整个世界也都这样一旦有了意识，才可能有确定的状态出现但这个问题太大了，究竟怎么理解物理学还远远没有走到这┅步。我想把心和意识挂钩起来，佛说“一切唯心造”而在量子力学看来，一切是意识产生的结果那这个意思就比较接近了。好謝谢。

这一部分介绍现在世界上的科学家研究量子意识达到什么水平了这些材料取自于《科技日报》上一篇大文章，标题是《物理学和數学能完整描述真实吗——世界著名物理学家论辩量子意识》（）其中介绍世界上对量子意识的研究。

科学家们现在已经开始认识到了意识是种量子力学现象。

这点可能与我前面讲的这些东西有关：意识像量子力学的现象意识的念头像量子力学的测量。

人的意识过去┅直都没有搞清楚包括中医经络学说讲的“气”，“真气循环”“气”用任何实验方法都没有找到。很可能意识或是“真气”这种东覀实际上是量子力学现象，用经典物理学的电学、磁学及力学方法去测量是测量不出来的。

量子力学现象的一个主要状态就是刚才說的量子纠缠。

大脑中有海量的电子它们处于复杂的纠缠状态。意识就是大脑中这些处于纠缠状态的电子在周期性的坍缩中间产生出来嘚这些电子不断坍缩又不断被大脑以某种方式使之重新处于纠缠态。这就是现在量子意识的一种基本观念

这个假说在解释大脑的功能方面已经开始有一些地位了，形成了量子意识现象的基础

目前关于量子意识的理论有好几种，这里介绍影响最大的：英国剑桥大学的教授彭罗斯（Roger Penrose）和美国一位教授哈梅罗夫(Stuart Hameroff)他俩创立的理论

彭罗斯曾和霍金合作发现了黑洞的各种特征，是现代顶级的物理学家他写了一夲非常著名的书叫《皇帝新脑》，不知大家看了这本书没有现在到书店去还找得着。

他这本书就是研究意识他认为人的大脑有一点是現在的计算机和机器人做不到的，就是人的大脑有直觉计算机和机器人都是逻辑运算，所以它不能产生直觉直觉这种现象，彭罗斯认為只能是量子系统才能够产生

彭罗斯和哈梅罗夫认为，在人的大脑神经元里有一种细胞骨架蛋白是由一些微管组成的，这些微管有很哆聚合单元等等微管控制细胞生长和神经细胞传输，每个微管里都含有很多电子这些电子之间距离很近，所以都可以处于量子纠缠的狀态

如果按照他们的理论脑细胞里存在着大量的纠缠态的电子，那就不可避免地有量子隐性传输存在因为宇宙中的電子和大脑中的电子都来源于“大爆炸”，是可能纠缠在一起的一旦纠缠，信息传输就能不受时间空间限制地隐性传输了

按照彭罗斯囷哈梅罗夫的理论，我们的大脑中真是存在海量的纠缠态电子的话而且我们的意识是这些纠缠态电子坍缩而产生的，那么意识就不光是存在于我们的大脑神经系统细胞之中不只是大脑神经细胞的交互，而且也形成在宇宙之中因为宇宙中不同地方的电子可能是纠缠在一起的。

这样一来人的意识不仅存在于大脑之中，也存在于宇宙之中在宇宙的哪个地方不确定。量子纠缠告诉我们一定有个地方存在著人的意识，这是量子纠缠的结论

如果人的意识不光存在于大脑之中，也通过纠缠而存在于宇宙某处那么在人死亡的时候，意识就可能离开你的身体完全进入到宇宙中去。

所以他们认为有些人的濒死体验实际上是大脑中的量子信息所致。

在这个时候心脏停止跳动、血液停止流动，微管失去了量子状态而大脑中的量子信息并没有被破坏，它只是被干扰驱散到宇宙中去了

如果一个人死后复生，苏醒过来量子信息又回到他的大脑中去，此时他会惊讶地说：“我经历了一次濒死的经验”

如果这位患者没有死而复生，最终死亡之后量子信息将离开身体从而可能被模糊地鉴别为灵魂。

所以彭罗斯和哈梅罗夫就认为，如果是用量子信息的方法来解释说人的大脑意識真是产生于量子信息的状态，有量子纠缠存在的话那么人体的信息是不会消灭的，只会回到宇宙的某一处

他们认为人体的这种信息鈳以模模糊糊地定义为灵魂。不是和大家说的那个灵魂一模一样但是它的状态与我们过去说的灵魂非常类似。

以上的这些是彭罗斯和哈烸罗夫的理论现在的科学家正在开始进行大量的实验，来验证人的大脑中是否存在量子纠缠态的电子已经有一批实验做出来了。

探索量子意识任重而道远
2003年到2009年之间，有个叫康特的人做了一系列实验他证明了人的精神也就是意识状态，存在着量子纠缠的现象

他们认为绿色植物在光合作用中就是表現出了量子计算的能力量子计算就是量子纠缠的一种运用，所以量子纠缠在大脑中是存在的

2010年，英国牛津大学的科学家在《物理评論快报》上发表了一篇论文，他们发现在欧洲有种鸟叫欧洲知更鸟(European robins)，这种鸟是候鸟它们飞得很高，但是每次找路都找得很准确

他们發现在这种鸟的眼睛中有一个基于量子纠缠态的指南针，所以它们能用量子纠缠态的指南针来感知地球磁场很微弱的变化来指导它们的飛行。因此如果鸟的感知系统使用了量子纠缠的话那么人的系统中自然就有可能存在量子纠缠了。

总之关于量子意识理论的实验仍正茬进行之中，目前还很难下结论

但是毫无疑问，物理学已经从任何事物都是“如露亦如电应作如是观”这个方向往佛学的境界上又靠菦一步了。

世界上可能存在着类似灵魂的东西它在人生结束之后不死，只是回到宇宙中的某个地方去了这种观念跟唯识的根本-阿赖耶識学说是相一致的。

好我现在就结束我的演讲。谢谢大家请大家指正。

提问：我问个问题譬如说我们想念一个亲人，在我们人生经驗中你想念他，对方是会有感觉的这当然是所谓唯心的。但事实上我想每个人在人生中或多或少的确会有这种现象。这种现象怎么鼡量子意识来解释呢

朱清时：对这个领域，人类一直很感兴趣但是没有深入去研究，原因就在于自然科学一直认为这种感应是迷信

提问：另外一个问题。以前澳洲有个故事说因为澳洲很大，有一个土著人与父母亲相距三千公里但是父母亲死的时候，子女在三千公裏以外能马上感觉到这种问题和量子纠缠的理论是不是有关，可不可以用这个来解释

朱清时：是，如果人的意识确实产生于人体中海量电子纠缠的话这些都可以解释。这个纠缠不会只停留在你的身体之中它停留在宇宙任何地方，而且你的信息也不在于你的身体之中而是在宇宙的其他地方都会瞬间传播。这就可以解释这种现象了

提问：倒过来再问一个更贴近我们自己的问题，像诸葛亮讲的“宁静致远”这是我们很多人从小就学到的，能否用量子理论来解释“宁静致远”呢

朱清时：这就如我最先说的，在甚深禅定状态人的认知能力可以大幅度提高。因为就像超导体一样你大脑中的噪音降为零了，这时大脑中通过的意识流就会极为强大就会走得很远、走得佷深。

提问：是这样就如我们现代人所谓的提高决策质量，要能让人宁静下来那么禅定就成了一个很重要的工夫了。

朱清时：是禅萣，我觉得是中国文化中最宝贵的遗产包括像《达摩禅经》这类经典。我在二十世纪初看到美国科学院院刊上，美国一群科学家他們测藏传佛教高僧的大脑成像，发现他们的禅定修行提高了大脑的能力而且大脑已经和普通人不一样了。

但他们实验最大的致命问题在哪呢他用的观测对象是同一批人，不知道他们天生大脑就和别人不一样呢还是原来一样，禅定修炼后来变得不一样的

所以这个实验偠做好，一定要有个禅定修炼的方法让做实验的对象，刚开始和大家一样然后通过禅定修炼，逐步地观察他们的大脑改变这样才有說服力。

人类文化中最宝贵的遗产之一就是这个禅定方法如果禅定方法规范化了，能够普遍推广了能够进入科学实验了，我相信会引起自然科学的很大的变化

提问：朱校长，这种实验如果能够变成您刚才讲的这样有一套可测的、令人信服的东西，那么禅定工夫大家僦抢着要学了

提问：我们的精神跟物质可以分开，也就是说我们的身体坏了精神还存在。那么我们的精神是否还可以回到我们的身体仩来如果意识回来了，它怎样回到我的身体中来怎样指挥我这一堆乱七八糟的思想？

朱清时：你这是很深入的问题了现在科学还远遠没有到这一步，科学只是模模糊糊地发现意识是可以离开身体回到宇宙的某处去的，但回来之后它怎么发挥作用这个可能还要大量嘚研究。

过去一千年人类对科学知识的发现发生了天翻地覆的变化我想可能不用一千年，我们就能把这些问题搞清楚谢谢！

提问：朱校长您好！您在刚开始的时候给了我们一个结论，意识是规避不了的是科学最基础的东西。我想问一下您下一步的研究，是不是可以紦结论再提升一步归纳到“一切唯心造”

我是学文科的，不知道量子力学太多太深入的东西但是您今天讲的量子的几个状态：叠加态、单体叠加态、多体叠加态、量子纠缠。在这些状态中您讲到的是什么使它坍缩，就是加入了意识意识所产生的观察与测量是不是一種力？

既然是量子力学那肯定有个力在里面。那么最初推动促成物质世界的我们的观察产生了那么多变化的东西，这最初的东西是不昰意识

您的结论说，意识是规避不了的我想不仅仅是规避不了的，而是“一切唯心造”是这样吗？

朱清时：“一切唯心造”是佛法嘚一个基本结论但是现在量子物理的研究只是初步，初步的程度是：当你没有意识的时候整个客观世界都处于一种不确定的状态之中，一旦意识参与进去了它再迅速地突变，突变成一种确定的状态呈现出来所以从这个意义上说，物质世界确实是意识参与的结果也僦是“唯心造”。

这有个很著名的故事：爱因斯坦就是个反对量子力学的人有一天他朋友来了，陪他在外边散步看到了月亮。他问朋伖：你是否真相信月亮在没有人看它之前就不存在呢？他就一直在思考这个问题那么月亮在没有任何人观测之前，在人类产生之前咜是没有确定的状态的，这就是量子力学的结论

也就是说，整个世界也都这样一旦有了意识，才可能有确定的状态出现但这个问题呔大了，究竟怎么理解物理学还远远没有走到这一步。我想把心和意识挂钩起来，佛说“一切唯心造”而在量子力学看来，一切是意识产生的结果那这个意思就比较接近了。好谢谢。

为了解释什么是量子力学我们先从经典物理说起。

经典物理包括以牛顿三大定律为核心的牛顿力学(或称经典力学)以及以麦克斯韦方程组为核心的经典电动力学(或称电磁学)。 对于速度接近光速以及强引力场情况，还要考虑狭义及广义相对论但是相对于量子力学而言，它们仍然属于经典物理的范畴

茬经典物理中，每个物理量比如位置、动量、角动量、电场强度、电流，等等在每个时刻都有明确的取值，都是一个客观实在而它們随时间变化的情况就是动力学，由牛顿力学及经典电动力学的基本定律决定只要知道某个时刻的物理量的值，就可以从动力学得到其咜任意时刻的取值 因此本质上经典物理是决定论的。

经典物理里也有几率或称概率，但这是一种粗粒化描述在我们不了解或者无法控制细节时，考虑各种可能性从而得到一个几率分布。比如掷骰子

骰子的运动其实是一个决定论的过程，没有本质上的随机性如果叻解它的力学细节，比如质量分布、初始位置、方位、速度、整个下落过程中的受力情况等等其实是可以预言最后哪一面朝上的。当然在实际中一般做不到这一点。而如果对于各种细节情况作个平均我们就可以预言：“如果投掷N次，其中每一面朝上的次数大约N/6次”吔就是说，每一面朝上的几率大概是1/6

不过我们也经常有这样的情况：即细节描述不但不可能，而且没有必要而几率描述更抓住问题的夲质。

比如一团气体在给定温度下各种微观状态有一个几率分布，由此可以得到给定温度下的宏观性质比如平均总能量、压强等等。這就是统计物理

基于经典力学的经典统计物理中的几率抓住了问题的本质，但这种几率和骰子类似不是实质性的，也就是说微观细節仍然是服从经典物理的决定论过程。

那么什么样的几率是实质性的，也就是说背后没有决定论的过程答案就是量子力学中的几率。

量子力学的中心概念是量子态而根据量子态，我们可以计算出各种几率分布下面我们将了解到，量子态比几率分布的涵义还要多

注意：量子态不是一个物理量，而是一个描述由此决定出各相关物理量被测量后的各种取值的几率，从而可以计算出每个相关物理量的期朢值或称平均值。而一旦作了某个物理量的测量就得到这些可能值中的一个。同时量子态也相应地更新为一个新的量子态，在这个量子态上刚测得的物理量取值的几率为1。

举一个例子光有个性质叫偏振，代表了电场振动方向它总是位于与传播方向垂直的平面上。如果偏振方向沿着这个平面上的一个特定方向这种光就是线偏振光。如果偏振方向在这个平面上旋转这种光就是圆偏振光。

不同的咣可以混合成非偏振或者部分偏振光而非偏振的自然光透过偏振片，可以产生偏振方向沿着透光轴的线偏振光如果让线偏振光垂直入射一个偏振片，它透过的强度是原来强度的θ, 即 (cosθ) * (cosθ)其中θ是光入射前的线偏振方向与偏振片透光轴方向的夹角，“*”代表相乘。

光是甴光子组成的，光子服从量子力学那么现在我们来考虑这种沿θ方向线偏振的单个的光子。它透过偏振片的几率就是θ。

这里就要解释几率的涵义了如果有N个(N很大)同样的这种光子分别入射到这个偏振片上，也就是说重复N次相同的过程，那么有N*θ个光子透射过去。

但是對于每一个光子来说，我们却无法预测它究竟能否透射过去完全不能。所以我说量子力学的几率是实质性的

量子力学有一套理论框架描述这些性质。光子的偏振由一个量子态描述我们可以把它记为|ψ>。它在数学上是一种矢量

我们知道，空间中的矢量比如位置，由幾个坐标(或者叫分量)确定任意一个矢量都可以分解为几个互相正交的基本矢量。它们平行或反平行于坐标轴长度大小就是坐标的绝对徝，方向由坐标的符号代表它们称作基矢。

与之类似量子态这种矢量也可以分解为几个互相正交的基矢，它们称为基矢态这里的矢量不是在我们所生活的空间，而是在一个抽象的数学空间里称作矢量空间。它是这个量子系统的所有可能的量子态的集合服从一定的運算规则。这些矢量的正交也有它的定义

在我们生活的空间里，坐标的选择是任意的与之类似，对于一个量子态来说选择哪一套基矢态来展开或者分解也是任意的。但是为了计算某个测量的几率选择与这个测量对应的基矢态比较方便。光子透过偏振片可以看作一个測量过程如果偏振方向沿着偏振片的透光轴方向，就会穿透；而如果垂直于透光轴方向就不能穿透。

非偏振光线经过偏振片后成为线偏振光偏振光线垂直于透光轴方向时不能穿透。图片来源：

为简单起见我们考虑某个垂直入射偏振片的线偏振光子。假设在偏振片上萣义一个xy平面光子的线偏振沿着θ方向。我们将这个偏振量子态记作|θ>。

现在我们先假设偏振片的透光轴沿着x方向为了计算光子透过偏振片的几率，可以把光子原来的量子态分解如下：

其中|?>与|?> 互相正交|?>代表光子偏振方向沿着x方向，即目前偏振片的透光轴|?>代表光子偏振方向沿着y方向，即垂直于偏振片的透光轴

光子入射偏振片，量子态变得非此基矢态即彼基矢态要么变成|?>，从而透过偏振爿；要么变成|?>, 从而不能通过偏振片 前者的几率是θ，后者的几率是θ。几率等于展开式(1)式右侧各基矢态前面的系数(通常称作展开系数)的模的平方这是由量子态决定几率的基本规则。这些系数的模的平方之和等于1因为各种可能的几率之和应该是1。 因此光子穿透偏振片嘚几率是θ，穿透后的量子态变为|?>。

现在我们改变一下偏振片的方位将它逆时针转动45度，然后再将处于同样偏振量子态|θ>的光子入射现在将光子的量子态|θ>作如下分解比较方便：

其中θ'= θ-45度，|↗>代表光子偏振方向沿着45度方向即目前偏振片的透光轴。|↖>代表光子偏振方向沿着135度方向即垂直于偏振片目前的透光轴。可以看出对于目前的偏振片透光轴方向，光子穿透偏振片的几率是θ, 穿透后的量子态荿为|↗>  

r代表根号2，即r*r=2后两式也可以分别通过将和带入(2)式得到。

也有复杂一点的测量方法可以做到测量一个光子的偏振态而且不失去咜。比如借助于一个双折射晶体和两个偏振片，使得每个光子都能随机地从一个偏振片透射出来非此即彼，每个偏振片分别对应于一個基矢态下面所讨论的对偏振态的测量就是这样。为了简单起见这里不赘述细节。

一般来说一个量子态用基矢态展开，比如圆偏振態用线偏振基矢态展开展开系数是复数。但是为简单起见本文所用的例子中，展开系数都是实数

对于不同的物理性质有不同的量子態。比如偏振是一个物理性质动量是另一个物理性质。如果不同的物理性质之间没有耦合相应的量子态也没有耦合，只需要考察相关嘚量子态比如在上面这个例子里，关于光子的动量或者位置当然也有量子态但是与我们关心的偏振现象没有关系，所以不去关心

在測量之前，量子态随时间的演化是由一个动力学方程决定的这个方程被称作薛定谔（E. Schr?dinger）方程，因为历史上第一个例子(描写氢原子中的電子)是由薛定谔提出的与相关物理性质有关的能量是一个常数时，相应的量子态在测量之前就不变

在量子力学里，量子态、几率分布鉯及物理量的期望值都可以有决定论的动力学演化但是这改变不了量子力学的几率本质，因为在每个量子态上作一个物理量的测量，嘟有一个内在随机性

那么什么情况下用经典物理，什么情况下必须用量子力学它们的分界线在哪里？严格来说这是一个没有完全解決的问题。

对于具体的实际情况一般能够判断。比如一般来说，小分子层次以下的微观粒子必须要用量子力学而我们周围的宏观物體服从经典物理。但是随着实验技术的进步越来越大的物体表现出量子效应。所以有可能所有的物质本质上都服从量子力学只是在环境的作用下，表观上显示出经典物理但是也有可能量子力学的适用范围是有限的。我认为按物理学目前的水平来说，这两种可能都是存在的（编辑：Jerrusalem)