图片来源:IQOQI/Harald Ritsch
撰文 | 汉斯·克里斯蒂安·冯贝耶尔
对于量子理论的传统解释,往往导致许多奇怪悖论,比如薛定谔的猫——猫既是死的又是活的。一种被称为量子贝叶斯模型的量子理论,重写了最基本的量子法则,可以把种种量子悖论一扫而空。但是,这又需要付出怎样的代价?
量子力学是物理学中最成功的理论,从亚原子到天文学层面,它完美解释了所有物质的行为。不过,它也是最奇怪的理论。在量子领域中,粒子似乎会同时存在于两个地方;信息的传播速度似乎比光速还快;而猫可能同时既是死的又是活的。物理学家已经与量子世界里显而易见的悖论斗争了90年——可是他们的努力收效甚微。与演化论和宇宙论的观点已经被大众普遍理解不同,量子理论迄今仍被很多人看作奇谈怪论。大众对量子理论的意义深感困惑,而这种困惑将不断助长如下观念:这一理论总是迫不及待地想告诉我们一些关于我们所在世界的深奥玩意,而这些与我们的日常生活完全无关,真是令人不可思议。
2001年,一个研究小组开始探索一种新模型,这一模型将可能消除量子悖论,或者使这些悖论变得不那么令人不安。这种模型叫做“量子贝叶斯模型”(Quantum Bayesianism),简称为“量贝模型”(QBism),它重新解释了在各种量子悖论中处于核心地位的一个概念——波函数(wave function)。
根据传统量子理论的观点,物体(例如一个电子)由它的波函数代表,波函数以数学形式描述物体的特性。如果你想预测这个电子的行为,那么你可以计算它的波函数如何随着时间演化。计算结果会告诉你,该电子拥有某种特性(例如出现在某个地方而非另一个地方)的概率。不过,当物理学家假设波函数真实存在的时候,问题就出现了。
量贝模型是量子理论与概率论的结合,它认为波函数并非客观实在;恰恰相反,量贝模型认为,波函数只是一本用户手册,一种数学工具。观察者使用这种工具,对周围的世界——即量子世界——作出更明智的判定。确切地说,观察者意识到,自己个人的选择和行动会以一种本质上具有不确定性的方式影响该系统,因此利用波函数,将他自己对于一个量子系统具备某种特性的个人信念量化赋值;而别的观察者也使用波函数,描述他自己看到的世界。面对同样的量子系统,两位观察者可能得出全然不同的结论。对于一个系统,或者说一个事件而言,有多少观察者,就可能有多少种不同的波函数。观察者彼此交流,修正各自的波函数来解释新获得的知识,于是,就有了更清晰的认识。 |