科学家称量子物理学有助理解人类大脑决策行为

科学家称量子物理学有助于理解人脑的决策行为

科学家们普遍认为量子理论只能在微观层面上“运用权力”，而在宏观层面上却无能为力。然而，根据《新科学家》网站上最近的一份报告，一些科学家认为，在量子世界中发挥重要作用的互补原理和概率论也可以用来解释一些宏观现象，如人类的决策过程等。这是因为普通的概率理论不能考虑对人们的决策行为有重大影响的特定情况，但是用量子概率理论，一切似乎都解决了。一些物理学家说，将量子力学的规则应用于心理学和经济学将有助于我们理解大脑和人类的决策行为。量子力学过程也可以在微观尺度上发生。如果有人让你区分意识和无意识，你能做到吗？仔细想想，这的确是一项非常困难的任务。如果意识有物理基础——意识是人脑中客观世界的反映，那么无意识也是一样吗？也许我们都认为心理学家，而不是物理学家，会给出这个问题的答案。毕竟，物理学家主要研究物质和辐射。但是如果你这么认为，你就错了。奥地利裔美国科学家沃尔夫冈·保利给出了答案，他因在1945年对量子力学的研究获得了诺贝尔物理学奖。他认为意识和无意识之间的关系类似于量子力学核心思想的互补原理。互补原理是量子力学的三大原理之一(另外两个是测不准原理和泡利不相容原理)，由丹麦物理学家、哥本哈根学派创始人尼尔斯·玻尔提出。该原理认为，在微观物体和测量仪器之间存在“原则上不可控制的相互作用”。这种“原则上不可控的相互作用”是“量子现象不可分割的一部分”。由于这种“原则上不可控的相互作用”，在分析量子效应时，不可能清楚地区分原子物体的独立行为和它们与测量仪器的相互作用。这些测量仪器用于确定现象发生的条件。泡利的类比涵盖了两个完全不同的尺度:控制原子、电子和质子行为的量子尺度和微观尺度(在本文中，大脑被控制)。人们真的能在这两个不同的世界之间划等号吗？毕竟，自20世纪20年代量子力学诞生以来，人们的普遍想法是，这一理论不适用于量子以外的尺度。量子尺度上无阻碍运动的规则并不遵循微观世界的逻辑。电子表现出什么样的行为取决于它是否被探测到。开创性的电子双缝干涉实验证明了这一点，实验还表明，一个电子似乎具有“分离性”，可以同时出现在两个地方。另一个特征是叠加——粒子表现得好像是一个整体，尽管它们相距很远。然而，在过去的15年里，越来越多的证据表明，量子力学过程也可以在微观尺度上发生。例如，奥地利维也纳大学的安东·切林格和他的同事通过实验证明了布基球(60个碳原子的富勒烯分子)可以表现出波粒二象性，这是一种奇怪的量子效应。许多人曾经认为这样的效应不可能存在于如此大的分子中。此外，科学家还发现，在最近一项关于人类味觉的研究中，当气味分子激活鼻子中的受体时，量子力学效应也会发生。上述实验表明，一些大规模发生的量子过程也可以用量子力学的规则来解释。但是我们能在没有量子行为的情况下使用这些规则吗？科学家认为这是非常可能的，这也是最近即将出版的新书《量子社会科学》的焦点。这本书提出了这样一种观点，即“类量子”模型可以用于量子物理无法控制的领域(从这个意义上说，它们与量子物理没有直接关系)，而且作者对使用量子力学来揭示复杂社会系统的行为特别感兴趣。