量子力学与意识之间的联系主要源自观测者效应。冯·诺依曼最早提出意识可能导致波函数坍塌的理论，本文将深入探讨他的这一思想。
在量子力学的视角下，微观粒子表现为一种物质的波动状态，这种波动并不同于声波或水波的机械波动性质，而是表现为概率波。
概率波是什么？
在没有观察或外部干扰的条件下，微观粒子存在于多个可能的位置的叠加状态。将这些可能的位置列出时，这些粒子最可能出现的位置形成了波状分布。
由于无法精确确定粒子的具体位置，只能通过概率描述其可能存在的状态，这种状态的叠加形成了波状的图像，因此被描述为概率波。概率波从本质上并不是传统意义上的波。
如果将概率波用数学语言表达出来，那么就是波函数的形式。
微观粒子的行为非常奇特，它们同时展示波粒二象性、叠加态和不确定性原理的特性。这些现象的根本都显示了一个更深层次的统一性，而波函数正是用来量化这种统一性的工具。
实际上，波粒二象性中的波态正是概率波，而粒子态则是波包。
未被测量时，粒子在较广的空间范围内随机出现，这些出现的位置组成了一个波形的包。
观测粒子运动时，需要通过发射粒子击中目标粒子，这种被观测的粒子吸收能量后，其出现的空间范围会缩小，波包会收缩，变得更加集中，更像是粒子，从而展示出波粒二象性的粒子特征。这种现象被称为测量坍塌效应，亦即观察者效应。
在哥本哈根解释中，只要时间足够长，任何粒子的叠加状态最终都会坍塌成为特定的本征态。波函数的叠加态坍塌通常通过两种方式发生：一种是通过测量，另一种是自发坍塌，即波函数由于与环境的相互作用而发生的必然结果。
这种坍塌的本质是孤立系统的波函数受到外部能量扰动的影响。
这解释了为什么宏观物体不显示叠加态。宏观物体由大量微观粒子组成，这些粒子之间的相互干扰导致每个单独的粒子的波函数坍塌。
在由许多微观粒子组成的宏观物体内部，粒子间的干扰使得所有粒子的波函数坍塌，因此这些已经坍塌的微观粒子构成的宏观物体不具有叠加态，从而保证了宏观物体的稳定性。
在由多个微观粒子组成的系统中，随着粒子数量的增加，粒子间的干扰加强，系统内粒子的叠加态逐渐坍塌，逐步过渡到宏观世界的确定状态。这称为量子退相干现象。
需要补充的是，量子力学不仅研究原子大小的粒子。即使是分子级别的物体，只要量子退相干效应不显著，这些物体仍旧遵守微观世界的量子规律。
由于量子退相干是一个渐进的过程，微观和宏观的界限逐渐变得模糊。
物理学界已经不再将「次原子」作为量子世界的标准，而是用量子退相干来划分量子世界（微观）与经典世界（宏观）。
实际上，观察者效应本质上是一种人为引起的量子退相干效应。无论是单光子双缝干涉实验还是升级版的延迟选择量子擦除实验，都是观察者发射的粒子干扰了原本孤立系统的波函数，导致其坍塌。
哥本哈根学派并未解释这种坍塌为何发生，而是把波函数坍塌视为微观世界的基本现象。
因此，在哥本哈根学派的观点中，波函数坍塌与人的意识无关，只要外界环境干预了孤立系统的波函数，就必然会引起坍塌。
海森堡和玻尔也曾就这种解释表示不满。现代计算机之父冯·诺依曼首先挑战这一学派的观点。
冯认为，观测设备发射的也是微观粒子，而这些微观粒子本身也拥有波函数。用一个具有波函数的微观粒子干扰另一个具有波函数的微观粒子，其坍塌过程应该是非绝对随机的！
因为波函数本质上是一种概率描述。但到目前为止，没有任何理论能够解释波函数坍塌过程的具体机制，这种绝对随机的事件与量子力学的基本原则不符。
什么是绝对随机？在量子力学中，波函数的坍塌被视为随机事件，即我们无法预测波函数何时坍塌。
但观察者的行为确保了波函数坍塌这一随机事件的绝对发生。尽管哥本哈根学派通过外界能量的摄取来解释这种绝对随机事件的发生，但坍塌的具体细节仍然是未知的。
因此，冯·诺依曼认为，引起这种绝对随机事件的因素应该不受物理法则的限制，从而大胆推测，导致测量坍塌的可能是人的意识。他认为人的意识可能包含了绝对随机性。
他进一步解释称：观察本身就涉及到信息的传递。而信息的传递是一个确定的物理过程，这一点不应被忽视。
在得知波函数信息之前，人的意识并不知道坍塌的结果。而一旦进行观察后，意识中就会增加一个波函数坍塌的信息。这些信息必须被考虑在内，因为人的意识是由神经元构成的，而神经元的电信号很可能源自量子世界。
人脑中的微观粒子也处于叠加态，这种叠加态可能与外部粒子形成纠缠。意识对信息的摄入过程，就是纠缠态的坍塌过程。
当波函数坍塌时，波函数原来的信息就转移到人的意识中。这被认为是波函数坍塌的根本原因。
但对于动物来说，情况可能有所不同。因为测量分为完美测量和不完美测量。
例如猪，猪虽然也具有意识，但当猪完成一次观察时，其大脑可能只能获得模糊的坍塌信息，这就构成了不完美的测量，因此猪的意识可能无法引起有效的测量坍塌效应。
而人类具有高度发展的意识，因此人类大脑获得的测量信息属于完美测量。
人类大脑的完美测量相当于强量子退相干效应，而猪脑的不完美测量则相当于弱量子退相干效应。
1961年，物理学家魏格纳发表了名为【关于身心问题的评论】的文章，其中他支持了冯·诺依曼的观点。
他指出，大多数物理学家都是坚定的唯物主义者，他们不相信意识可以决定波函数的坍塌。他通过「魏格纳的朋友」思想实验来支持冯·诺依曼。
但到了1987年，魏格纳撤回了自己的观点，认为意识并不会导致波函数坍塌。
2011年，在一次量子会议上的调查显示，在包括物理学家、数学家、哲学家在内的33位参与者中，只有两人支持意识引起波函数坍塌的假说。
实际上，在物理学界，大多数物理学家并不支持意识引起波函数坍塌的观点。严格来说，任何无法通过实验验证的理论都不应被视为物理学的一部分，意识假说和弦理论一样，始终处于物理学和玄学的边缘。
此外，在遵循「如无必要，勿增实体」的物理学家看来，哥本哈根学派已经用外界能量的摄入来解释了测量坍塌效应，无需引入更多的玄学假说，这只会使量子力学变得更加复杂。
