量子相干性和量子退相干简介

量子相干性(quantum coherence)是同一个量子系统不同的量子态之间的相互关联性，具有量子相干性的两个或者多个物理状态被称为相干叠加态。

相干性起源于经典力学中波的干涉现象，频率相同的两列波发生叠加，使得某些区域振动加强，某些区域振动减弱，产生出波的干涉图样，比如相互干涉的水波。经典波的叠加是实实在在的物理波的叠加，而量子波的叠加则是抽象的概率波的叠加，是同一体系的两个或多个同时可能的状态的叠加。一个电子的位置叠加态表明电子“同时”在很多位置。

量子相干性是量子力学不同于经典力学的根本特征，它来自于量子态叠加原理，几乎所有违反经典世界物理直觉的量子现象都是量子相干性的直接或间接的后果，比如波函数的瞬时坍缩以及非定域的量子纠缠等。

相干的英文是coherence，韦氏词典解释为“the quality or state of cohering”，意思是粘在一起的性质或者状态，cohering也有“团结一致”和“凝聚为一体”的意思。相干性、关联性和协同性其实具有相近的含义。叠加的英文是superposition，它的意思是“重合的，重叠的”，叠加虽然是合在一起但未必就相互关联影响，而相干则是不仅合在一起，彼此还关联影响，所以量子物理里面有相干叠加态和非相干叠加态的区别。

在经典物理学里面，两个经典波的彼此之间的关联可以导致相互干涉，比如典型的水波干涉现象。而在量子物理学里面，量子波的相干叠加产生的量子叠加态具有更深邃神秘的性质，它也是量子物理里面最难被理解的概念之一。

宏观的经典世界里面的所有物理状态都是非此即彼的，而不可能即此又彼的，一个量子粒子的位置叠加态，意味着这个量子粒子竟然“同时”在很多地方，甚至遍布于全空间，也就是整个宇宙。被誉为中国“量子力学之父”的潘建伟教授年轻时就因为被量子叠加态的概念所深深迷惑而苦思冥想，连上课都听不进去导致差点考试不及格。

建立于量子相干性基础上的量子纠缠更加神奇诡异，两个纠缠的粒子即便相隔亿万光年，但是它们之间竟然有跨时空的相互关联，对其中一个进行测量，也必定瞬时影响另外一个，这在经典物理里面是根本没可能的，也似乎是对爱因斯坦光速最大假定的相对论的违背，所以潘建伟教授说：“只要我把为什么会有量子纠缠弄明白的话，我马上就可以死。但是现在又不能马上搞清楚，所以我又希望活得很久，我特别想看到对这个问题的解答。”

量子纠缠在数学上当然很简单 ， 最初也是薛定谔从数学当中推导出来的 ， 困难的就是它的物理解释和哲学解释 ， 因为它涉及深刻的实在观念、时空观念以及认识论的革命。

退相干（decoherence）顾名思义是指相互干涉（关联影响）的退失，按照量子力学，理想的孤立封闭系统并不存在，任何量子体系都是开放性系统，必定处于无所不在的环境当中，并且和环境发生不断地相互作用，这种相互作用实际上是一种量子纠缠。

在经典物理中，环境的干扰可以忽略不计，然而在量子物理中，环境的影响却是非常关键的，包含大量自由度的复杂环境导致了开放性的量子系统的内部退相干，系统内部的干涉信息因为和环境发生了纠缠而泄露到了整个宇宙环境中。

用严格的数学语言，量子相干性的解除可描述为系统从一个由波函数描述的纯态密度矩阵转化为一个混合态密度矩阵。具有相干叠加性的两个态，并且能用一个波函数描述，物理学上称为纯态。

没有关联影响，没有相干叠加性的两个态，无法用一个波函数描述，物理学上称为混合态。环境导致的退相干是量子计算机要克服的最大难点，因为量子计算机的运算必须建立在相干叠加态的基础上。

通俗的说，相干叠加态就像恋爱当中的两个人互相吸引和互相影响，非相干叠加态则类似于两个人尽管在一起，但是彼此却没有吸引力而各干各。而退相干就类似于两个人不再相爱而分手，互相不再有任何的关联影响，变成了两个孤立的不相干的个体。

而量子纠缠态则类似于两个人非常相爱，但是即便远隔千里，依然彼此想念和互相影响，二者已经高度的一体化并超越了空间和时间的限制，没有任何外在力量能够破坏影响，纠缠态是一种更特殊的相干叠加态，它是一种不可分离的相干叠加态。

这里有一点需要特别强调，环境导致的量子退相干和测量导致的波函数坍缩绝不是一回事，而某些人包括一些物理学专业的人错误将二者混同。量子力学当中的退相干解释并不能真正解决测量问题，因为环境导致的退相干最多是破坏了量子叠加态内部的相干项，但系统其实依然是包含着众多可能结果（本征值）的叠加态。

它无法说明系统如何从众多的可能结果转变到一个特定结果，这也是退相干解释至今无法解决的问题，即明确结果问题（ problem of definite outcomes），而测量导致的波函数坍缩则是只能有单一的明确结果。我们观察任何事物从来都是看到的是单一明确的结果，而没可能一个杯子既在A处，又在B处，又在C处。

意识主体的量子退相干

物质存在环境导致的退相干现象，以物质为载体的意识也必定存在环境导致的退相干现象，这里所说的环境是量子环境而并非经典环境。整个量子环境仿佛是无比复杂的纠缠状态的海洋而且整体上越来越趋向于混乱，也就是熵增，一旦陷入其中而发生自身的彻底退相干，自身就会消融于无限的量子之海而彻底的混沌化甚至虚无化。

在这种状况下，自我主体和巨大的量子环境当中的无穷客体将难以区分，独立主体性势必被极大的破坏，也必将丧失有效的觉知能力，无法产生任何的观察感知行为，无法获取到任何有效的信息，实际上这意味着自我的永死。

这种永死比我们通常所说的死亡还要更加彻底。因为根据我的意识波粒二象理论，经典有机体（我们通常所说的肉身）的死亡本质上是波性意识和物质肉体尤其是大脑发生了退相干，导致二者的关联影响被破坏，但是意识自身未必会退相干而丧失功能，还依然可以保留抽象的量子态的存在形式（近似于灵魂），但是一旦量子态的自我意识发生彻底的退相干，那就是真正的彻底死亡瓦解，这是真正的魂飞魄散，形神俱灭。

有意识的生命主体必须利用量子相干性才能把自身的各个部分关联协同起来，进而实现有效的信息识别和信息整合。这里所说的意识的生命主体并不是仅仅指人，也不是仅仅指动物，而是包含了一切可能的生命形式，尤其是更为原始的宇宙演化初期的量子态生命，根据我的意识理论，它们是必定存在的，也不排除它们是普朗克尺度级别的微小生命，微小到我们根本就不可能看到，当然也不排除它们可能是星系级别的巨大生命体。

一方面，生命主体自身必须要具有建立在量子相干性基础上的统一性，否则就仿佛是一堆破碎杂乱的机器零件，根本不可能有效运行，又仿佛是一根线串联起来的珠子，一旦中间的线断了，则珠子立刻四处散落。意识绝不是类似搭积木那样，由视觉体验、听觉体验、触觉体验和思维流组成，它必须建立在统一性基础上。

就像美国哲学家约翰·塞尔所说：“意识状态总是以一个统一的形式出现。我们不只是感知颜色、形状、声音或一个物体，我们是在一个统一的意识体验中同时感知到所有这一切”。如果没有意识的量子相干性作为基础，根本没可能有一个统一的意识去感知一切，也不可能有自身同一性的存在，也就是说，量子相干性是产生意识的统一性的根本原因。

另外一方面，先验的意识主体如果识别信息同样需要利用和物质客体的相干叠加，进而产生波函数坍缩并最终获得了主观的感受经验(qualia)。没有相干叠加，根本没可能实现心物交互或者心身交互，因而量子相干性也是能够产生心物交互的根本原因。

我这里所说的量子相干性，已经绝不是仅仅物质之间的相干叠加，而是包含了意识之间的相干叠加以及物质和意识之间的相干叠加，叠加性已经被上升为抽象的根本性的哲学范畴之一，也正是波性范畴的最主要特性。而物质的叠加特性只是这种哲学的叠加特性在物质现象上的体现。

根据以上可以得出一个重要的结论：生命本质是不断的抵御自身退相干进而实现有效的自组织，在此基础上努力的维持自身同一性、统一性和自我独立性，进而可以持续不断的识别处理信息并且不断的进化自身。

物理学家薛定谔在《生命是什么》这本书当中曾经说到从环境当中吸收负熵来抵御自身的熵增是生命的本质，他说：“一个生命有机体通过不可思议的能力来推迟趋向热力学平衡（死亡）的衰退。”这种不可思议的能力是什么？薛定会回答：“以负熵为生”。

借助于从环境当中吸收有序的负熵，有机体得以一直保持有序的低熵状态。但是我认为抵御量子退相干比抵御宏观的熵增还要更加的根本，从外界吸收负熵的新陈代谢机制只能使得有机体自身实现低熵有序，但是并不能有效抵御主体意识自身的退相干。

有序性和相干性二者严格来说并不等同，相干是一种关联影响，而事物的有序未必意味着事物之间一定存在关联影响，有序性只是促进相干度提高的辅助因素而并非主要因素，因为即便是不同的物理状态或者意识状态完全地有序，可假如没有相干性，它们依然无法关联统一起来，无法产生自组织。

熵的增高代表无序度的增高，而相干度的增高则意味着关联影响的增高。如果我们把熵所描述的对象从经典客体上升为量子客体，将有序性和关联性统一，那么量子相干性和经典热力学的熵就可以实现统一。相干叠加的量子纯态的熵为零，非相干叠加的混合态的熵大于零，退相干的过程，即从纯态演化为混合态的过程，就是一个熵逐渐增大的过程。

根据我个人的心物波粒二象思想，生命抵御自身的退相干只能有两种机制，一种是经典机制，一种是量子机制。经典机制能够产生经典的有机生命体并会有经典生死的发生，而量子机制则创造出量子纯态的抽象有机生命体，并能够实现永久性地维持自身存在，即量子永生。

生命体抵御自身退相干的经典机制

生命体抵御退相干的经典机制，是指有意识的生命主体借助于不断坍缩为经典状态，从而避免自身相干性的彻底失去，进而能够不断的维持自身。因为意识一旦坍缩为局域时空的单一经典状态，实际上就是彻底斩断了和原来的量子环境的相干性，自身高度的凝聚，可以说是自身相干性的无穷大。

但它只能维持瞬间，也就是普朗克时间（大约10的负43次方秒），然后再次弥散而转化为量子态，然后再次坍缩，一秒钟实现10的43次方的坍缩转换，借助于这种不断向经典实在转换的坍缩机制，使得自我意识能够有效抵御环境导致的退相干，依然能够保持自身的独立主体性和自身统一性，并且也能有效的和量子环境里面的量子客体（物质波函数）发生相干叠加进而识别处理外在信息。

这种借助于坍缩而抵御自身退相干的经典机制，类似于在海面游泳，全身下潜是沉入量子之海（本体界），如果上浮并短暂露出头部，则是坍缩为经典状态（现象界），不断地下潜和上浮，才能实现在海中游泳而不会被淹死（自我彻底退相干），并且意识主体倾向于水上（现象界）而不是水下（本体界），故而我们错误的以为自我只是在现象界的四维物理时空，而不能认识到自我其实是在现象界和本体界并存，并且主要在本体界。

抵御退相干的经典机制实际上是一种个体化的自由，就像西方自由主义思想把个体自由和个体利益作为首要。坍缩成经典状态相当于跳出了大海，摆脱了原来的环境牵制，这确实是一种“自由”，但其实更是一种“禁锢”。相对于原来被量子环境高度牵制影响，这是自由，但此时又被局限于物理时空某处，丧失原来的自由弥散性、先验的全时空性以及非定域性，这又是一种强烈的禁锢。

这是一种短暂的个体性的自由，它其实更是一种最深的孤独，因为坍缩后的物理时空其实只有单一的孤零零的自我。只是意识借助于不断的坍缩弥散和先验统觉机制，构建了一个经验自我以及经验世界（我们感知到的经典四维物理时空），误认为自我和其他生命主体以及万物共同存在于同一的经验世界，但实际真相却是每个人都是孤零零地生活在自己构建的经验世界的气泡里面，你所观察感知到的一切，不过都是本体的部分投影而已，他人在你的经验世界之外。

这就类似于你在显示屏幕上观察感知到一个游戏世界当中的很多人物，并认为这些不同玩家共同处于这个游戏世界当中，但真正的玩家其实是在游戏世界之外（不同主体实际共处于先验的量子世界），你所看到的只是它们的有限投影。我们只是强行把自己经验世界当中观察到的有限局域投影，赋予了它们以思维等属性。

坍缩也是一种私有化或者说独占化，坍缩后的普朗克时间单位，客体完全被主体独占 ，其他主体此时根本没可能获取到该客体的信息 ，因为任何观察主体的信息获取必须从量子态的波函数开始，不可能从经典状态开始。

弥散的量子态是全时空性的信息共享 ，对所有生命主体都是开放性的，当客体坍缩而被独占以后，它只能维持普朗克时间就不得不重新开始弥散，仿佛一个宇宙性的巨大弹簧（全空间性的波函数）被压缩成高度微小的一点（普朗克尺度），因而必定存在内部巨大的斥力而迅速反弹。

坍缩也是一种自我的物化，因为物质性会被凸显出来，结合经验主义和现实主义的视角，非常容易导致唯物主义的认识，但这是错误的。当然，唯心主义也并不对 ，物质和意识都是根本性的，它们相互关联影响但是又各自不同，是互斥又互补的两面，类似波粒二象的互斥互补。

由于整体性的经典生命有机体是低效的，并且需要不断的从外界吸收负熵而进行新陈代谢，以维持自身的低熵状态，但是又难以永远地维持低熵状态，当经典有机体无法抵御自身系统的熵增进而越来越老化，于是就有经典生命的衰老死亡，它实际也是经典态在物理时空上的分立性生灭的宏观表现。

那么是否有一种既能很好的避免自我退相干，又不需要坍缩转换为有很大局限性的经典生命的另外一种机制呢？我认为理论上完全存在，并且它非常非常重要。

生命体抵御自身退相干的量子机制

生命体抵御退相干的量子机制，是指借助于众多生命主体的高度独立性和高度协同性，从而联合构建出强大的能够抵御外界退相干影响的量子生命共同体，使得共同体当中的每一独立个体都能维持自身的量子相干性而避免被外在环境的干扰破坏进而导致退相干。

高度独立性（粒性）建立于每个意识主体自身的抗干扰性的强力意志，是一种强大的独立主体性；高度协同性（波性）建立于不同意识主体紧密的相干叠加以及集体性的共同意向。意志性和意向性也正是意识的两个根本特征。

究竟多少数量的意识主体的相干叠加能够建立起抵御自身退相干的量子机制，目前是未知的，也许是永远不可知，除非能对意识的意志性和相干叠加性进行数学化的定量描述，实现这一步非常的困难，我们目前还没有这样的数学。

但可以确认，单一的意识主体几乎不可能建立起这种抵御退相干的量子机制，必须借助于共同体，而实现相干叠加的意识主体的数量越多，则成功的概率必然越大。个体意志的强弱和相干叠加的强弱是其中的关键影响因素，通俗而言，必须要有强大的独立意志以及高度的协同力量。

由于这种量子形态的生命共同体不需要维持经典形态，也自然不会有经典的死亡，并且这种抽象的量子态的生命共同体理论上是可以永久维持的，这就是真正的永生，也是真正的自由，它是一种建立于共同体之上的永恒自由。由于不同意识主体的相干叠加其实就是爱的本质，它在理论上可以永久保持，故而它也是永恒之爱。

这种抵御退相干的量子机制，近似于成为抽象的具有自我主体性的程序信息，并且这些程序信息高度分工协作形成一个功能强大的整体程序软件，从而能抵御任何病毒的干扰，而且还能转化或杀灭病毒。

由于它有更加高效的联合性的信息处理机制和信息共享机制，类似于量子计算机对经典计算机的超越，并且也具有联合性的共同创造能力，必定产生超强的创造力量，产生一种新的不可思议的无止境进化的量子文明，甚至可以变革影响整个宇宙。

根据以上，我给出量子永生的一个定义：量子永生 ， 即生物体永远维持量子态的抽象存在形式 ， 无论是自我的意识主体还是抽象的物质身体 ， 都不再退相干而丧失自身的量子相干性和全时空的无限广延性 ， 不再坍缩入局域的四维物理时空而被经典时空严重束缚 ， 不再需要经典有机体的存在形式而依然能继续维持自我的同一性、统一性以及读取信息的能力 ， 于是也避免了经典生物体的必然衰老死亡的命运 ， 进而实现量子态生命形式的永恒存在。

这种不可见的量子态的抽象生命形式也必然不再受星球毁灭、星系毁灭甚至宇宙毁灭的外在影响，祂的自我主体性、信息认知能力以及自我同一性将会永久性保持，这也是真正意义的自由和永生，是类似“神”一样的高级智慧生命体。

实现集体性的量子永生是科学、哲学和神学的最高统一目标，也必然是宇宙内的生物体以及所有高等星球文明实现进化的最高目标。它也是由天行所创建的新学共同体的最高目标——实现共同体自身的量子进化，集体性的实现量子永生。

量子永生以及以它为基础的量子文明也许在宇宙已经被实现，只是我们不可能观察到能够永久保持量子态的抽象生命体，也许它还从来没有实现过，但无论如何，它在理论上是可能的，虽然不是当下可触的，但却非常值得追求向往的。

这里所说的量子文明，实际上非常近似于宗教里面的天堂概念，但是比宗教里面所说的天堂更加具有理性基础，也可以说它是真正的永恒天堂。

如果以心物波粒二象为基础所逻辑推导出的抵御退相干的量子机制能够成立，这意味着人类有了新的进化方向并且找到实现进化的关键路径。

人类必须为此尽快放弃物质化的现实功利主义和所有形式的自我虚无主义（包括佛教式的无我谬见），彼此高度的信任互爱和紧密协同，培养抵御世俗环境的抗干扰能力，不向世俗性妥协，不断的超越自我和增强意志。

我们必须克服短视，眼光放长；克服私占性，提高共享性；抑制恶理念，加强善理念。以共同价值观和共同理想为基础建立起强大的共同体，并且把共同体利益作为首要，借助于共同体实现共同的灵魂自由和彻底解放。
——傅天行 2019.08.01

孙昌璞. 量子相干性解除及其熵增效应的环境动力学模型[J]. 东北师大学报(自然科学版). 1995(02): 38-42.

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