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2023-07-21 来源:旧番剧
实在性和量子测量问题
这些年来,人们提出了许多解决量子测量问题的办法。具有讽刺意味的是,虽然这些方法有不同的实在性概念——某些方法之间差别非常之大,但当涉及一名研究者在最普通的实验中会测得什么时,各种方法会彼此符合。表面上它们演的是同一出戏,但是瞟一眼后台你就会知道,它们背后的机制全然不同。
谈到娱乐消遣时,你大概没兴趣知道后台发生了什么,你所感兴趣的只是展现出来的结果。当谈及理解整个宇宙时,你会急不可耐地扯下所有的窗帘,打开所有的门,完完全全地暴露实在性的内在机制。玻尔认为这种急不可耐毫无基础且具有误导性。在他看来,实在性就是一场演出。就像斯波尔丁·格雷
几十年来,这种观点一直占据主导地位。但是,虽然它可以缓解量子力学带来的思想斗争,人们还是忍不住会想,量子力学神奇的预言能力意味着它非常接近隐藏在宇宙表面规律之下的实在性。人们会忍不住想要更进一步,弄清量子力学是怎样与日常经验联系起来的——量子力学是怎样在波函数与观测之间架起一座桥梁的?观测背后的隐秘实在性究竟是什么?这些年来,许多研究者接受过这种挑战,下面我们就来看看他们提出的一些想法。
有一种想法,其历史根源可以追溯到海森伯,是要放弃将波函数作为量子实在性的客观性质的观点,转而将其视为我们所了解的实在性的一种化身。在我们进行测量之前,我们并不知道电子在什么位置,这种观点提出,电子波函数将电子位置描述为有许多种可能性这件事反映的是我们对电子位置的无知。但在我们测量电子位置的一刹那,我们对其所在何处的认识突然改变了:理论上讲,我们现在准确地知道了它的位置(根据测不准原理,如果我们知道它的位置,我们就完全无法知晓其速度,但这并非我们现在所要讨论的问题)。根据该观点,我们认知上的突然变化,反映在电子波函数的突然变化上:波函数突然坍缩并呈现出图4.7所示的波峰形状,这就意味着我们知道了电子的确切位置。从这一点上来讲,波函数的突然坍缩也没有那么令人惊讶:当我们知道一些新东西时,我们所体验到的认知上的突然改变也无非如此。
惠勒的学生休·埃弗雷特在1957年提出了另一种想法,在他的方案中根本没有波函数坍缩的概念。相反,波函数中所含有的每一种可能结果都有可能发生;只不过每一种结果都发生在各自的宇宙中。这种想法,就是所谓的多世界诠释,“宇宙”的概念被扩充为无穷多个“平行宇宙”——我们宇宙的无穷多个版本。这样一来,量子力学预言的任何东西都有可能发生,即使只有很小的可能性,也有可能在某一个版本的宇宙中真正发生。如果波函数说一个电子既有可能在这儿,也有可能在那儿,或是在某个遥远的位置,那么就会有一个电子在这儿的宇宙版本;而在另一个宇宙版本中,你会发现它在那儿;在第3个宇宙版本中,你会发现电子在遥远的那个位置。我们每个人从这一秒到下一秒所做的一系列观测所反映的不过是在这个巨大、无限的宇宙网上的一部分宇宙中所发生的实在性,而每一个这样的宇宙中都有其他版本的你、我以及每一个生活在这个宇宙中的人;
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