推翻偉大科學(xué)家艾薩克·牛頓對光的本質(zhì)的觀點只需要一個演示，而且這個演示還非常簡單,。1803年11月,，英國物理學(xué)家托馬斯·楊(Thomas Young)在倫敦對英國皇家學(xué)會(Royal Society)的成員們說，“無論在哪里,，只要有陽光,，這個演示都可以非常輕松地重現(xiàn)?！睏町敃r描述的是現(xiàn)在被稱為雙縫實驗的東西,，他并沒有過分夸張,。他提出了一個優(yōu)雅、明確且樸素的實驗來展示光的波狀性質(zhì),，并以此反駁了牛頓的光是由微?；蛄Ｗ訕?gòu)成的理論。

但20世紀初量子物理學(xué)的誕生清楚地表明,，光是由微小的,、不可分割的單位，即能量量子構(gòu)成的,，我們稱之為光子,。當用單個光子或甚至單個物質(zhì)粒子(如電子和中子)進行楊的實驗時，這都會是一個難以理解的難題,，它引出了關(guān)于現(xiàn)實本質(zhì)的基本問題,。有些人甚至用它來論證量子世界是受人類意識影響的，這在宇宙本體論中讓我們的大腦在其中有了一個中點站和位置,。但這個簡單的實驗真的能證明這一點嗎?

在現(xiàn)代的量子形式中,，楊的實驗涉及到將單個的光粒子或物質(zhì)通過光束的形式發(fā)射到有兩條裂縫或兩個切割開口的不透明屏障，在屏障的另一邊是一個記錄粒子到達的屏幕(比如,，光子的感光板),。常識告訴我們光子應(yīng)該穿過一個狹縫或者另一個狹縫,，然后在每個狹縫后面堆積起來,。但是它們沒有，相反,，它們會進入屏幕的某些部分,，而避開其他部分，形成光和暗交替的波段,。這些所謂的干涉條紋,，會在兩組波重疊時產(chǎn)生。當一個波的波峰與另一個波的波峰重合時,，你會得到建設(shè)性的干涉(亮帶),，當波峰與波谷重合時，你會得到破壞性的干涉(暗帶),。

但是在任何時候都只有一個光子穿過儀器,，就好像每個光子同時穿過了兩條狹縫并與自身干涉一樣，這是不合常理的,。

然而,，從數(shù)學(xué)上講，通過這兩個狹縫的不是物理粒子或物理波,，而是一種稱為波函數(shù)的東西——一種抽象的數(shù)學(xué)函數(shù),，它代表光子的狀態(tài)(在現(xiàn)在這種情況則中是它的位置),。波函數(shù)就像波一樣。它撞擊兩個狹縫,，新的波則從另一邊的兩條狹縫發(fā)出,，擴散并最終相互干擾。組合波函數(shù)可以用來計算可能在哪里找到光子的概率,。

光子很有可能在兩個波函數(shù)波峰干涉的地方被發(fā)現(xiàn),，而且不太可能在波谷干涉的區(qū)域被發(fā)現(xiàn)。而記錄粒子屏幕的測量——在這種情況下則是波函數(shù)與照相底板的相互作用——被認為會使波函數(shù)“坍縮”,，它在測量前被傳播開來,，在測量時會在光子出現(xiàn)的某個地方達到峰值。

波函數(shù)的這種明顯由測量引起的坍縮是量子力學(xué)許多概念難題的根源,。在坍塌之前,，沒有辦法確定光子會落在哪里;因為它可以出現(xiàn)在任何非零概率的地方。無法繪制光子從源頭到探測器的軌跡,。光子并不是真實的,，不像從舊金山飛往紐約的飛機那樣真實。Werner Heisenberg等人將數(shù)學(xué)解釋為：只有被人類觀察到,，現(xiàn)實才存在,。“客觀真實世界的最小部分就像石頭或樹一樣是客觀存在的,，不管我們是否觀察到它們……這是不可能,，”他寫道。約翰·惠勒(John Wheeler)也用了雙縫實驗的一個變體來論證：“沒有一個基本量子現(xiàn)象是一種現(xiàn)象,，直到它成為一種被記錄下來(被觀察到,、不可磨滅地記錄)的現(xiàn)象?！?/p>

但是量子理論完全不清楚什么是構(gòu)成了這種“測量”,。它只是簡單地假設(shè)測量設(shè)備必須是經(jīng)典的，而沒有定義經(jīng)典與量子之間的界限在哪里,，因此為那些認為導(dǎo)致坍縮需要人類意識參與的人敞開了大門,。去年5月，亨利·斯塔普(Henry Stapp)和他的同事在論壇上提出,，雙縫實驗及其現(xiàn)代變體提供了證據(jù),，證明想要理解量子領(lǐng)域，那么“有意識的觀察者可能是不可或缺的”,，超個人意識是物質(zhì)世界的基礎(chǔ),。

但這些實驗并不能作為這種說法的經(jīng)驗證據(jù)。在單光子的雙縫實驗中,，我們所能做的就是驗證數(shù)學(xué)的概率預(yù)測,。如果這些預(yù)測在通過雙縫發(fā)送數(shù)萬個相同光子的過程中得到證實,，該理論宣稱，由于一種被稱為測量的不明確過程,，每個光子的波函數(shù)都會崩潰,。

此外，還有其他解釋雙縫實驗的方法,。以德布羅格利-玻姆理論為例,，該理論認為現(xiàn)實既是波也是粒子。光子始終以確切的位置朝向雙縫,，并穿過一條縫或另一條縫;所以每個光子都有一個軌道,，光子利用導(dǎo)波，導(dǎo)波穿過兩個狹縫,，干涉然后引導(dǎo)光子到一個有建設(shè)性干涉位置,。

1979年，倫敦伯克貝克學(xué)院的Chris Dewdney和他的同事模擬了該理論對粒子通過雙縫軌跡的預(yù)測,。在過去的十年里,，實驗者們已經(jīng)證實了這種軌跡的存在，盡管他們使用了一種有爭議的技術(shù)——弱測量,。盡管存在爭議,，但實驗表明德布羅格里玻姆理論仍然是量子世界行為的一種解釋。最重要的是,，這個理論不需要觀察者,、測量或者非物質(zhì)意識。

所謂的坍縮理論也一樣,，這種理論認為波函數(shù)是隨機坍縮的：量子系統(tǒng)中粒子的數(shù)量越多,，坍塌的可能性就越大,。觀察者僅僅發(fā)現(xiàn)了結(jié)果,。馬庫斯·阿恩特(Markus Arndt)在奧地利維也納大學(xué)(University of Vienna)的團隊一直在往雙縫發(fā)送越來越大的分子來測試這些理論。坍縮理論預(yù)測,，當物質(zhì)的粒子變得比某個閾值更大時,，它們就不能保持可以在時穿過兩條縫的量子疊加狀態(tài)，這將破壞干涉圖樣,。Arndt的團隊已經(jīng)通過雙縫發(fā)送了超過800個原子的分子,，他們?nèi)匀豢吹搅烁缮娴默F(xiàn)象，對這個閾值的搜索仍在繼續(xù),。

羅杰·彭羅斯(Roger Penrose)有他自己的坍縮理論,，在這種理論中，由于引力不穩(wěn)定,，疊加狀態(tài)中的物體的質(zhì)量越重,，就會越快坍縮到一種狀態(tài)或另一種狀態(tài),。再次說明，這是一個獨立于觀察者的理論,，并沒有意識的參與,。加州大學(xué)圣巴巴拉分校的Dirk Bouwmeester正在用雙縫實驗的一個版本來測試彭羅斯的想法。

從概念上講,，這個想法不僅僅是把一個光子置于可以同時穿過雙縫的疊加狀態(tài)中,，而且還把一個狹縫置于兩個同時存在的位置的疊加狀態(tài)中。據(jù)彭羅斯說,，在光子飛行時,，移位的狹縫要么保持疊加狀態(tài)，要么坍塌,，兩種結(jié)果都會導(dǎo)致不同類型的干涉模式,。坍塌將取決于裂縫的質(zhì)量。Bouwmeester從事這項實驗已有十年之久,，也許很快就能證實或駁斥彭羅斯的說法,。

如果沒有別的情況發(fā)生的話，這些實驗將表明,，我們還不能對現(xiàn)實的本質(zhì)提出任何主張,，即使這些主張在數(shù)學(xué)或哲學(xué)上具有充分動機?？紤]到神經(jīng)科學(xué)家和精神哲學(xué)家不同意意識的本質(zhì),，在最好的情況下，主張認為意識的本質(zhì)破壞了波的功能是不成熟的,，在最壞的情況下,，則可以是誤導(dǎo)的和錯誤的。