來源：原理
如果你進(jìn)入原子或亞原子尺度的世界，你就來到了量子物理學(xué)的范疇。但請(qǐng)做好心理準(zhǔn)備，用我們?nèi)粘５难酃鈦砜?，量子物理學(xué)中的一些事物看起來“毫無章法”，有的似乎完全說不通。
物理學(xué)家自然不喜歡這種感覺。量子力學(xué)的詮釋就代表著許多物理學(xué)家試圖讓量子物理“說得通”的努力。換句話說，它可以理解成物理學(xué)家在嘗試找到量子力學(xué)的數(shù)學(xué)理論與現(xiàn)實(shí)世界的某種“對(duì)應(yīng)”。從更深層的角度來看，每種詮釋都反映著某種世界觀。
這里簡(jiǎn)單總結(jié)了8種量子力學(xué)的詮釋，它們有些可能更為“主流”，另外一些則更“小眾”；一些說法有待未來通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，而其他的也許一直只能是一種猜想或假說。
你最支持哪種？
可以這么說，哥本哈根詮釋是目前量子力學(xué)的一種“標(biāo)準(zhǔn)語言”。它的一種表述是，亞原子粒子可以用遵循薛定諤方程的波函數(shù)描述出來。
在哥本哈根詮釋的視野下，一個(gè)波函數(shù)會(huì)根據(jù)薛定諤方程平穩(wěn)地移動(dòng)，直到它與物體相遇，比如探測(cè)器。而我們測(cè)量和“看”到的則是在某個(gè)特定位置的單個(gè)粒子，也就是說，當(dāng)延伸在整個(gè)空間中的波函數(shù)遇到探測(cè)器時(shí)會(huì)突然坍縮。
但問題是，在量子力學(xué)中，沒有真正的物理來描述這種坍縮是如何發(fā)生的。我們常聽到量子測(cè)量問題（measurement problem）的說法?；蛟S可以這么理解，測(cè)量問題就像是一堵高墻，將我們和量子領(lǐng)域徹底分隔開來，讓我們看不見那些波函數(shù)，而只能看到粒子。哥本哈根詮釋的觀點(diǎn)認(rèn)為，我們沒有辦法真的到達(dá)量子領(lǐng)域，而真正重要的是測(cè)量。
現(xiàn)實(shí)就在觀測(cè)中——就讓我們“閉嘴，開始算”。
與哥本哈根詮釋截然不同，多世界詮釋認(rèn)為波函數(shù)是物理上真實(shí)的，這種詮釋說的是，如果薛定諤方程恰恰就是一種對(duì)現(xiàn)實(shí)的描述，那么現(xiàn)實(shí)應(yīng)當(dāng)是什么樣子的。
當(dāng)你對(duì)同時(shí)處于不同位置的疊加的粒子進(jìn)行測(cè)量時(shí)，被測(cè)量的粒子事實(shí)上在不同版本的現(xiàn)實(shí)中在所有那些位置出現(xiàn)。換句話說，如果一個(gè)粒子同時(shí)處于兩個(gè)位置的疊加，然后它與探測(cè)器相遇，這樣一來，它就將探測(cè)器變成了在兩個(gè)地方測(cè)量粒子的疊加，而當(dāng)你從探測(cè)器中觀測(cè)到結(jié)果時(shí)，你又變成了在兩個(gè)地方觀測(cè)結(jié)果的疊加。然而這兩種“現(xiàn)實(shí)”顯然是互斥的，這就意味著，你所處的兩個(gè)“現(xiàn)實(shí)”分叉成了兩個(gè)不同的分支。
這聽起來像是，如果你在這個(gè)現(xiàn)實(shí)里做了什么糟糕的決定，別擔(dān)心，也許在另一個(gè)現(xiàn)實(shí)中，你仍然可以獲得一個(gè)完美的結(jié)果。多世界詮釋也是經(jīng)常被流行文化借用的一種。
盡管收獲了一些支持者，但這種理解也帶來了一個(gè)問題——它讓概率失去了意義。比如，無論一個(gè)粒子是以怎樣的概率同時(shí)存在于兩個(gè)地方，當(dāng)它被測(cè)量時(shí)，現(xiàn)實(shí)都會(huì)100%地“分裂”。
為了解決多世界詮釋在概率上的問題，一些科學(xué)家發(fā)展出了宇宙學(xué)詮釋。這種詮釋建立在永恒暴脹的背景下，它認(rèn)為，如果有無窮個(gè)宇宙，那么多世界詮釋一定成立，因?yàn)橛袩o窮個(gè)“你”正在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，而現(xiàn)實(shí)將會(huì)按照概率的比例進(jìn)行分裂。這樣一來，經(jīng)典概率就仍然存在意義。
量子力學(xué)具有一種非常奇特的特性，被稱為非定域性（non-locality），簡(jiǎn)單理解就是，粒子的一些性質(zhì)與非常非常遙遠(yuǎn)的地方的某些“東西”有關(guān)。這種奇異的性質(zhì)帶來了一種“隱變量”的猜想：也許粒子的性質(zhì)具有一些“秘密”的變量，它其實(shí)是一種確定的狀態(tài)，只是我們不知道而已，而直到我們測(cè)量才會(huì)發(fā)現(xiàn)。
#p#分頁標(biāo)題#e#雖然隱變量的猜想被貝爾定理駁回了，但并非給它“判了死刑”?？茖W(xué)家在隱變量理論的基礎(chǔ)上提出了“非定域隱變量理論”，也就是德布羅意-玻姆詮釋。這種詮釋認(rèn)為粒子是真實(shí)存在的，它們?cè)谖覀兛床灰姷?/span>導(dǎo)波的引導(dǎo)下運(yùn)動(dòng)。
量子貝葉斯主義將貝葉斯概率納入了量子力學(xué)中。貝葉斯推理認(rèn)為，當(dāng)出現(xiàn)新的可用證據(jù)或信息時(shí)，一個(gè)假設(shè)為真的概率（先驗(yàn)）也會(huì)根據(jù)這個(gè)新證據(jù)的符合程度發(fā)生變化（后驗(yàn)）。簡(jiǎn)單來說，當(dāng)你得到了有關(guān)某個(gè)態(tài)的新信息時(shí)，它會(huì)更新你所測(cè)量的事物的概率。
量子達(dá)爾文主義認(rèn)為，當(dāng)量子系統(tǒng)與環(huán)境相互作用時(shí)，某些特定的東西就會(huì)被“消滅”。就像達(dá)爾文針對(duì)進(jìn)化提出的“自然選擇”理論一樣，粒子與環(huán)境的相互作用其實(shí)是對(duì)性質(zhì)的“自然選擇”，而粒子最終就會(huì)剩下與環(huán)境相一致的性質(zhì)。
量子力學(xué)的數(shù)學(xué)實(shí)際上允許“順時(shí)而動(dòng)”和“逆時(shí)而動(dòng)”的解存在，但我們通常會(huì)忽略后者——畢竟我們一般認(rèn)為時(shí)光不會(huì)逆流。然而，交易詮釋卻保留了兩種解，你得到的性質(zhì)可能取決于發(fā)生于你的未來的事情。
在關(guān)系性詮釋中，量子系統(tǒng)的態(tài)與觀測(cè)者有關(guān)，也就是說，態(tài)是觀測(cè)者與系統(tǒng)之間的關(guān)系。這種詮釋受到了狹義相對(duì)論背后“觀察者的參考系”想法的啟發(fā)。量子物體的性質(zhì)不再是最受關(guān)注的方面，相反，這種詮釋關(guān)注的是一切由性質(zhì)之間的關(guān)系所定義的東西。
量子力學(xué)的詮釋遠(yuǎn)不止這些，還有許多物理學(xué)家提出了不同的想法和觀點(diǎn)。但也有一些科學(xué)家因此相信，這么多種不同詮釋的出現(xiàn)，可能恰恰意味著，量子力學(xué)中還有一些非常基礎(chǔ)和根本的部分等待著被發(fā)掘。
選題策劃：杭州小張
選題創(chuàng)意來源：DoS - Domain of Science， The Interpretation of Quantum Mechanics， Youtube
文字：Takeko
圖片設(shè)計(jì)：一條龍服務(wù)中的那條龍Takeko
圖片來源：Pixabay， Wikimedia Commons