多年来已经提出了许多不同的量子引力之谜方法,从弦理论和超弦理论到 M-理论
和 brane
理论,超重力,环量子引力等。这是现代物理学的前沿,如果一个突破将会发生,它可能像
1905
年的相对论一样具有革命性和范式破坏性,并且可能彻底改变我们对时间的理解。

但量子力学告诉我们不能这么做,因为速度波函数与位置波函数不独立。当量子粒子处于某个确定的位置时去测量速度,有可能得到各种结果,反之亦然。这是著名的海森堡不确定关系,也是所谓的“波粒二象性”:当一个量子粒子由一个连续分布的位置波函数描述时,表现出波动性(几率波);如果我们测量它的位置,结果它必然出现于某个位置(虽然在每个位置都有可能),就表现出粒子性。

第一:意识必须要具有处于抽象空间的抽象存在方式

如果是意识导致波函数坍缩,导致被波函数描述的量子叠加态(众多本征态的叠加)随机坍缩为其中的某个经典本征态,那么很显然的是,意识首先得接触量子叠加态(物质的波性本体),和它产生相互作用。根据量子力学,波函数所描述的量子叠加态并非处于经典的三维物理空间,而是处于一个抽象的多维数学空间,那么这意味着意识也必定要在这个抽象数学空间有自己的抽象存在方式,如此才能和抽象的量子叠加态发生相互作用。我们也可以把这个高维的容纳量子叠加态的抽象数学空间称为量子空间,而容纳经典本征态的三维物理空间则称为经典空间。

以上是意识波粒二象论证当中一个关键核心,它看起来很简单,而且逻辑也相当清楚,但是要做出这个关键性的突破却绝非易事,因为它需要放弃旧有的实在观和时空观,在哲学上作出新的突破。也正是由于爱因斯坦、薛定谔和玻尔等量子力学的早期创建者们在哲学认识上的陈旧,导致他们犯下了一些严重认识错误,产生了很多争论,也使得量子力学至今面临很多疑难。要解决量子力学疑难,无疑的必须要有新的的哲学观念。

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薛定谔波动方程

当电子在不被观察测量的情况下,是在一个无穷维的数学抽象空间按照以上的薛定谔波动方程弥散演化,这个数学空间被称为希尔伯特空间,它是三维欧几里得几何空间向无穷维的推广,公式中的h是普朗克常数,而Ψ(读作psai)就是最为神秘的波函数,它的物理意义连薛定谔自己都茫然,至今物理学对此也是争议不休。薛定谔波动方程就像牛顿第二定律一样,只要给出波函数Ψ(x,0),适当的初始条件,就能计算出以后任意时刻的波函数Ψ(x,t)的值,物理系统的状态完全由波函数所确定。薛定谔恩波动方程是量子力学里面最核心的方程,保罗狄拉克形容这个方程包含了所有的化学和大部分的物理学,它是量子力学也可以说是整个物理学的王冠。

薛定谔在自己的论文里特别的写到:“我一再地提醒大家注意,波函数是不能够也不应该直接以三维空间里的术语来解释。尽管单电子问题在这里似乎很容易迷惑我们——因为总体来讲波函数是一个存在于位形空间的函数,而不是一个真实空间里的函数。[\[1\]](https://www.jianshu.com/p/bcf60fda728c#fn1)”国内著名的北大物理学教授曾谨言也在自己编写的量子力学教材中说:“多粒子体系波函数的物理意义进一步表明:物质粒子的波动性并不是在三维空间中某种实在的物理量的波动现象,而一般说来是多维的位形空间中的概率波。”[\[2\]](https://www.jianshu.com/p/bcf60fda728c#fn2)

波函数以及对应的量子叠加态是量子力学里面最让人迷惑的概念,因为它不是任何我们日常经验当中所观察到的水波等实体性的物理波,它没有确定的物理量,甚至根本就没有出现在三维物理空间上。根据波恩的统计诠释,波函数并非三维空间的物理波,而是一种在抽象空间弥散演化的概率波,我们仅仅能根据薛定谔方程计算出粒子在空间某区域内出现的概率密度。

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[\[3\]](https://www.jianshu.com/p/bcf60fda728c#fn3)

如果没有被测量,类似电子这样的微观物体根本就不在三维空间上,而宏观物体是微观物体组成的,既然微观粒子没有我们通常认为的三维物理空间上的客观实在性,那么任何由微小物体组成的宏观物体同样也不应该有三维物理空间上的客观实在性。

库马尔在自己的书中写到:“尼尔斯玻尔不久后就论证,在做出观察或测量之前,像电子这样存在于微观物理学中的物体,并不存在于任何地方,在两次测量之间,除了存在于波函数的抽象可能性之中,它并不存在于其他地方,只有在进行观察或者测量,当一个可能的状态成为“实际”状态时,波函数消失,所有其他可能性的概率变为零[\[4\]](https://www.jianshu.com/p/bcf60fda728c#fn4)。”他又说:“在没有观察的情况下,玻尔认为,客观现实性并不存在。依据哥本哈根解释,一个微观物理的物体没有本征性质。在电子进行观察或测量确定他的位置之前,电子根本不存在任何位置。在它被测量之前没有速度或其他物理属性。在测量前问电子的位置在哪和速度多大是没有意义的。量子力学不承认有独立于测量的物理现实存在,只有在测量行动中电子才成为“真实”的,没有观察到的电子不存在。”

需要注意的是,“没有观察到的电子并不存在”并非是一个严谨的表述,类似错误的描述也经出现在其他物理学家上,比如H·Primas总结量子力学的哥本哈根解释时提到:“只有测量结果可以被认为是真实的,纯量子态是客观的但不是真实的[\[5\]](https://www.jianshu.com/p/bcf60fda728c#fn5)
。”甚至连玻尔本人也有类似的认识,按照玻尔本人提倡的极端说法,凡是不能测量的现象就没有客观的存在:“不存在量子世界,只存在一个抽象的量子物理描述[\[6\]](https://www.jianshu.com/p/bcf60fda728c#fn6)。”创建量子力学的另外一位重要物理学家,不确定原理的提出者沃纳·海森堡也说:“希望有新的实验能使我们返回到时间和空间上客观的事件,大概就像希望在没有探测过的南极区域找到世界的尽头一样,完全是梦想[\[7\]](https://www.jianshu.com/p/bcf60fda728c#fn7)。”也正是由于玻尔等人的哥本哈根解释对客观现实性的否定,引起了爱因斯坦对量子力学的严重不满,同玻尔展开了长达几十年的辩论。1950年,爱因斯坦写道:“量子力学的核心,更多的不是因果论问题,而是现实性问题。”他在1952年祝贺路易斯·德布罗意60岁生日的文章中谈到:“像物理体系的实在状态这样的事是存在的,它不依赖于观察或测量而客观地存在,并且原则上是可以用物理的表述方法来描述。当然究竟应当采用什么合适的表述方法和基本概念呢?在我看来,现在还不知道[\[8\]](https://www.jianshu.com/p/bcf60fda728c#fn8)。”库马尔总结道:“爱因斯坦无法接受的是玻尔的观点中缺少了独立的客观现实,而不是概率的存在(上帝掷骰子)。因为他认为,量子力学不能像玻尔所宣称的那样成为自然界的基本理论[\[9\]](https://www.jianshu.com/p/bcf60fda728c#fn9)。”

在这场争论当中,爱因斯坦和玻尔都犯下了各自的错误,爱因斯坦坚持的强客观实在,即在不被测量的情况下,物体仍然有确定的物理量和空间位置,这已经被证明和量子力学的方程以及实验结果有冲突,但是玻尔否定量子世界的客观真实性也同样是不成立的,如果波函数或者量子态不是真实的,只是一种数学工具,那么它又怎么可能产生出真实的物理实在呢?要知道三维空间中真实的物理实在是单一的确定的经典本征态而构成,而经典本征态则是量子叠加态的坍缩,它是来源于量子态的。如果我们否认波函数和量子态的实在性,那么我们就不应该承认任何物理实在性,实在不可能来源于非实在。尽管极端的反实在论在哲学上有少数哲学家支持,但是它和以实在论为基础的科学是严重冲突的。就如爱因斯坦所说:“相信有一个离开知觉主体而独立的外在世界,是一切自然科学的基础。”

也有一些物理学家坚持波函数和量子态的实在性,概率波解释的提出者波恩在1949年的论文中写到:“概率波,甚至是3n维空间中的概率波(n表示粒子的个数),应当看作真实的东西,当然不只是作为数学计算的工具”,张永德教授也详细论证道:

应当再次强调,即便粒子的同一状态,在不同种类测量下,因展开式不同,坍缩的本征函数族不同,将给人以不同的面貌。由于测得的数据是在测量坍缩中“临时”产生的,加上波函数本身不能直接观测,可能会使人误认为,被测态(或波函数)只是一种“想像之物”、“数学工具”、“不具有任何信息”等。事实上,正是因为源于同一个被测态(或波函数),各种展开式(决定各类测量的概率分布)彼此相等,而各种实验中“临时”产生的各类测量数据间存在着关联和逻辑自洽性。因此,作为全部实验结果同一根源的量子态或波函数应当具有客观的真实性[\[10\]](https://www.jianshu.com/p/bcf60fda728c#fn10)

实际上粒子在没有被观察时,只是并非我们以为的那种三维空间内的有确定物理量的客观物理实在,而是一种客观的抽象实在。但是如果量子态或波函数是一种客观真实,以及量子态所属的多维希尔伯特空间也是客观真实,那么我们面临一个难题,希尔伯特空间只是数学家在意识当中构建出的,怎么可能是真实呢?在此,我明确提出一种新的认识,实在并不是仅仅包含了我们观察感知的物理实在,也包含了抽象的数学实在,数学不仅仅是一种描述,更是一种实在;数学不仅仅是一种发明,而是一种发现。并且数学实在是一种更根本的实在,我们观察感知的物理实在是它的投影。从毕达哥拉斯到柏拉图以及当代的哥德尔和彭罗斯等哲学家、数学家以及物理学家所坚持的数学实在论是正确无疑的。所以没有确定物理量并且并非真实三维空间上的波函数和量子态这种抽象实在是一种并不等同于物理实在的数学实在,希尔伯特空间上的算符和状态矢量本身就是一种实在,整体性的波函数更是一种实在,而并非仅仅是一种数学描述。以往数学实在论的认识论难题因为我的意识波粒二像性的提出以及新的二象性时空观的提出将被成功化解,详细内容后文我将另外论证分析。

根据量子力学,电子是存在的吗?斯坦福大学物理学教授,欧洲粒子物理学奖获得者赵午先生围绕这个问题给出了更精准的回答:

一个电子确实是存在的,但只是作为抽象空间中的一个算符而存在。我们称之为电子的这个对象只是算符投影到人类能够观察到的非常有限的特殊时空中的映像。换言之,在我们的内心里,您和我心目中的电子,只有当我们观察它时,它才在那里。当我们不观察它时,它是一个抽象空间中的一个抽象算符。“抽象”这个词只对有限的人类才是有意义的。我们人类不应该自称,我们所看到的,才是“实在”的。这可能是人类的一种傲慢自大的观点,我们应该尽可能地避免这种观点。真实的东西好像是在一个抽象空间当中。一个电子确实存在于这个抽象空间中,它有无数种方式来表现自身[\[11\]](https://www.jianshu.com/p/bcf60fda728c#fn11)

量子力学是对爱因斯坦坚持的强客观实在的否定,而绝非对客观实在的彻底否定。爱因斯坦坚持的强客观实在是指存在一个独立于自我主体之外的经典物质世界。物体不被观察时,依然有确定的物理量,真实客观的存在于三维空间之上,杯子即便不被观察依然以我们所观察的形态,客观的在桌子上。月亮即便不被观察,依然以我们所观察的形态高悬于天空,这是我们几乎所有人的经验常识,也是经典物理的基本观念,这里的客观实在是一种经典实在并且处于真实的三维空间之上。然而量子物理却对我们基于经验常识所建立起的客观性的经典实在观提出了有力的质疑,但是绝没有彻底否定客观实在,因为在量子物理里,波函数以及量子态都毫无疑问是客观真实的,尽管是一种弱客观实在,虽然它没有出现在三维空间上,没有确定的物理量,这意味着我们要对我们根据观察经验而在头脑中构建出的强客观实在进行彻底的革新。世界并不是经典物理所描述和我们的经验常识所认为的那样,存在一个和观察者无关的真实客观的三维物理世界。我们既不能认为月亮是以我们观察的样子客观的存在于天空之上,也同样不能彻底否认月亮的客观实在性,这二者都无法严格的逻辑证明,强客观实在和无客观实在都是极端,一个以数学实在和数学空间为基础的弱客观实在才是更加合理的。

戴维·艾伯特教授也有一段很精彩的描述:

波函数到底是什么?对于这个问题,从事物理学基础研究的科学家正讨论得热火朝天。波函数是实实在在的物体,还是类似于运动规律、粒子内存性质,或者空间各点关系的某种东西?又或者它只是我们目前掌握的有关粒子的信息?或者其他什么东西?只有在一个令人难以置信的高维空间,也就是所谓的位形空间(configurationspace)中,量子力学波函数才能用数学方法加以描述。如果像一些人主张的那样,波函数必须被当成是一种存在,我们就必须严肃认真地考虑这样一个想法:这个世界的历史并不是在我们日常生活所熟知的三维空间或者狭义相对论的四维时空中演绎的,而是在这个巨大又陌生的位形空间中铺排展开的——三维空间只是从位形空间中不知何故涌现出来的假象。我们在三维空间获得的定域性直觉.也必须被理解为是同时涌现出来的某种假象。量子物理学的非定域性或许给我们打开了一扇窗口,让我们得以窥探更深层次的“真实”。[\[12\]](https://www.jianshu.com/p/bcf60fda728c#fn12)

当我们明确了两种空间,一种是坍缩之后的经典本征态聚合的三维物理空间(经典空间),一种是量子叠加态构成的抽象数学空间(量子空间)之后,然后根据冯诺依曼所说的只有意识才能导致波函数坍缩,导致量子叠加态坍缩为经典本征态的重要观点,我们将必然可以逻辑推断出意识一定具有处于抽象空间的抽象存在方式,才可以和抽象空间的物质量子态发生相互的耦合作用,这是意识波粒二象性论证最为关键的第一步。(待续)

参考文献:


  1. [美]阿米尔·艾克塞尔. 纠缠态-物理世界第一谜[M].
    上海科学技术文献出版社, 2008.

  2. 曾谨言. 量子力学(卷1)(第5版)[M]. 科学出版社, 2013.

  3. [美]格里菲斯. 量子力学概论第二版[M]. 机械工业出版社, 2009.

  4. [英]库马尔. 量子理论:爱因斯坦与玻尔关于世界本质的伟大论战[M].
    重庆出版社, 2012. ↩

  5. 高山. 量子运动与超光速通信[M]. 中国广播电视出版社, 2000.

  6. [美]布鲁斯 & 弗雷德. 量子之谜-物理学遇到意识[M].
    湖南科学技术出版社, 2013.

  7. [英]彼得·柯文尼. 时间之箭-揭开时间最大奥秘之科学旅程[M].
    湖南科学技术出版社, 2002.

  8. [美]爱因斯坦. 爱因斯坦文集 第一卷[M]. 商务印书馆, 2010.

  9. [英]库马尔. 量子理论:爱因斯坦与玻尔关于世界本质的伟大论战[M].
    重庆出版社, 2012. ↩

  10. 张永德. 量子信息物理原理[M]. 科学出版社, 2008.

  11. 成素梅. 如何理解微观粒子的实在性问题——访斯坦福大学赵午教授[J].
    哲学动态. 2009(02): 79-85.

  12. [美]戴维·Z·艾伯特. 爱因斯坦错了[J]. 环球科学. 2009, 卷(期):
    16-23. ↩

爱因斯坦认为,如果抓住哥本哈根学派未能解释的问题,就会发现量子随机就像物理学中其他所有类型的随机一样,是背后一些更加深刻过程的结果。爱因斯坦这样想:阳光中飞舞的微尘暴露了不可见的空气分子的复杂运动,而放射性原子核发射光子的过程与此类似。那么量子力学可能也只是一个粗略的理论,可以解释大自然基础构件的总体行为,但分辨率还不足以解释其中的个体。一个更加深刻、更加完备的理论,或许就能完全解释这种运动,而不引入任何神秘的“跳跃”。

量子引力

怎么描述量子粒子的速度?有读者可能说,需要一个速度波函数,其大小的平方给出每个可能的速度的几率。正确!那能不能同时描述粒子的位置和速度,比如粒子处在某个位置而且具有某个速度,就如经典物理和日常生活里的常见情况?有读者可能会说,用位置波函数描述位置,同时用速度波函数描述速度。

波性意识的必然存在

假如意识导致波函数坍缩,使得量子叠加态坍缩为经典本征态,那么意识需要满足以下几个条件方能成立

“无论如何,我都确信,上帝不会掷骰子。”多年以来,爱因斯坦的话已经成了他反对量子力学及其随机性的标志,但人们其实误解了他。

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1925至1927年,海森堡、玻恩、约旦、薛定谔、狄拉克等人创立了系统的量子力学,取代了早期量子论,其特征并不能简单归结于分立和非连续。现在更多情况下,“量子”是作为一个形容词或前缀在使用,“量子X”是指将量子力学基本原理用于X,比如量子光学、量子统计、量子凝聚态物理、量子化学、量子电动力学、量子场论、量子宇宙学、量子信息、量子计算等等。

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根据这种观点,波函数是一种集体的描述,就像是说,如果重复掷一个公平的骰子,每一面向上的次数应该是大致相同的。波函数坍缩不是物理过程,而是知识的获得。如果掷一个六面的骰子,结果向上的那面是4,那么1至6发生的可能性就“坍缩”到了实际的结果,即4。如果存在一个神通广大的魔鬼,有能力追踪影响骰子的所有微小细节——你的手把骰子丢到桌子上滚动的精确方式——它就绝对不会用“坍缩”来描绘这个过程。

理解相对论的概念和预测通常被认为是困难和反直觉的,相比之下量子力学的许多基本原理和含义可能看起来更加诡异,但量子力学的很多假设和理论已被反复证明是真实的,它现在是有史以来最严格测试的物理模型之一。

量子力学另一个基本假设是,测量某属性时,量子态就按一定的几率“塌缩”到明确具有这个属性的量子态之一,几率就是波函数大小的平方。测量位置,原来的量子态就变为某位置态;测量速度时,原来的量子态就变为某速度态。

另一位早期量子力学的先驱维尔纳·海森堡(Werner
Heisenberg)把波函数想象成掩盖了某种物理实在的迷雾。如果靠波函数不能精确地找出某个粒子的位置,实际上是因为它并不位于任何地方。只有你观察粒子时,它才会存在于某处。波函数或许本来散开在巨大的空间中,但在进行观测的那个瞬间,它在某处突然坍缩成一个尖峰,于是粒子在此处出现。当你观察一个粒子时,它就不再表现出确定性,而是会“嘣”的一下突然跳到某个结果,就像是抢椅子游戏中一个孩子抢到了一个座位一样。没有什么定律可以支配坍缩,没有什么方程可以描述坍缩,它就那样发生了,仅此而已。

平行世界的解释

量子力学没有动摇科学的一个基本方针,即客观世界和客观规律不依赖于人的意志。这也将引导量子力学的进一步完善。

虽然更高的层次建立(用术语来说,就是“随附”supervene)于低层次上,但它是自己独立运行的。为了描述骰子,你需要在骰子所在的层次上努力,而当你做这件事的时候,你只能忽略原子和它们的动力学。如果你从一个层次跨越到另一个层次,那么你就出现了“范畴错误”,用哥伦比亚大学哲学家戴维·Z·艾伯特(David
Z.Albert)的话说,就像是在询问金枪鱼三明治的政治立场一样。“如果有某种现象可以在多重层次上描述,那么我们在概念上就要非常谨慎,以避免层次上的混淆。”利斯特说。

在 20
上半年个世纪,物理学的一个全新的理论——量子力学发展了起来,目前已经取代了我们所知道的经典物理学和相对论,这两者曾是现代物理学的核心架构。量子理论或量子力学现在被认为是宇宙中,特别是在亚原子尺度上最正确和准确的模型,尽管对于宏观物体,经典的牛顿力学和相对论物理学还能发挥作用。

第一类中首先是长期占主导地位的以玻尔为代表的哥本哈根诠释。在哥本哈根诠释中,测量仪器必须用经典物理描述,而不能用量子力学描述。如果用量子力学描述测量仪器,就不会有不可逆的随机塌缩。但是哥本哈根诠释又认为经典测量仪器与量子系统的分界线可以根据需要改变。爱因斯坦等人的质疑对它的形成起了很大的推进作用,对爱因斯坦提出的理想实验,玻尔提出的解决方法主要就是将不确定关系用到仪器。

【2】随机的想法

值得注意的是,我们目前对物理学的了解仍然不完整,并且根据一些将量子力学和引力结合成单一的「万物理论」的理论,时间实际上可以量化的可能性。已经提出了用于所提出的离散量子时间的假设时间单位
,尽管尚不清楚时间应该是多长。

从物理规律的普遍性来说,量子力学应该有明确的适用范围,而且仪器也是由原子组成的。冯·诺依曼讨论了测量的量子理论,测量仪器也是量子的,然后被另一个量子测量仪器所测量,如此延续下去。他和威格纳等人都将意识作为终结的仪器而实施随机塌缩。在笔者看来,这些用意识实现随机塌缩的做法是说不通的,也没有解决问题。首先,现代实验中的测量不需要意识去直接与实验过程耦合,而且引进意识的做法只是形式上引进与系统量子态相纠缠的意识量子态,并没有解释为什么意识能导致塌缩。再者,不懂该实验的人的意识能不能导致塌缩呢?用科学的方法研究意识及其与量子力学的关系、探索其中的客观规律是有意义的,但这与测量问题中的意识导致量子态塌缩这种诠释不是一回事。

然而多年以来,许多历史学家、哲学家和物理学家都对这个故事提出了质疑。深入研究爱因斯坦所说的原话之后,他们发现爱因斯坦关于非决定论的思考远比大多数人认为的更激进,也更细致入微。“正确理解这件事情成为我们的一项使命,”美国圣母大学的历史学家唐·A·霍华德(Don
A.
Howard)说,“深入发掘文献资料以后,我们看到事实与一般叙述截然不同,这令人吃惊。”就像他和其他人证明的那样,爱因斯坦其实承认了量子力学的非决定性——理应如此,因为就是他发现了量子力学中的非决定论。而他所不能接受的是,非决定论是大自然的基本原则。非决定论从各个方面都暗示着物理现实存在一个更加深刻的层次,而这正是量子理论所不能解释的。爱因斯坦的批评并不神秘,相反,其关注的一些科学问题,时至今日仍未解决。

量子理论的主要原则之一是粒子的位置由波函数描述,它提供了在任意数量的不同位置或叠加中找到粒子的概率。只有当观察到粒子并且波函数崩溃时,粒子才能最终位于一个特定的位置或另一个位置。因此,在量子理论中,与经典物理学不同,我们看到的和实际存在的东西之间存在差异。实际上,观察行为会影响到被观察到的粒子。

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宇宙究竟是像发条装置还是掷骰子的桌子,这一问题触及了物理学的核心,在我们看来,物理学就是在缤纷繁复的大自然中寻找隐藏的简单原理。如果一件事情会无缘无故地发生,那么就意味着我们的理性探寻在这里达到了极限。“如果非决定性是一种基本原则,这将意味着科学的终结。”麻省理工学院的宇宙学家安德鲁·S·弗里德曼(Andrew
S. Friedman)担心地说。

量子力学的这种观点有时被称为哥本哈根对量子力学的解释。因为波函数的崩溃无法撤消,并且因为与波函数中包含的粒子的初始可能位置相关的所有信息在观察和折叠时基本上都会丢失,所以该过程被认为是时间不可逆转的,它对所谓的「时间之箭」有影响,这是我们在日常生活中观察到的单向时间方向。

经典物理定律给出物理量如何随时间演化,比如牛顿定律给出物体位置如何随时间变化。而量子力学基本定律则描述孤立系统的量子态如何随时间演化。在没有进行测量时,量子态随时间的演化由薛定谔方程描述。这个演化是可逆和决定论的,也就是说,给定任意时刻的量子态,可以唯一确定其他任意时刻的量子态。有了任意时刻的量子态,就可以得到任意时刻的各种物理量的平均值。平均值是相对于量子态而言,因为量子态有几率的涵义。量子力学在很多领域的应用都基于这些计算规则。

波函数的坍缩是哥本哈根诠释的核心,这个诠释由玻尔和他的研究所所在的城市命名,海森堡也在此处完成了他早期的大部分工作(讽刺的是,玻尔自己从来没有接受波函数坍缩的观点)。哥本哈根学派把观察到的随机性看作量子力学表面上的性质,而无法做出进一步解释。大多数物理学家接受这种说法,仅仅是因为心理上的“锚定效应”:这个解释已经足够好了,而且是最早的一个。

虚时间

另一个假设量子力学适用于所有情况的诠释是所谓“多世界理论”,属于第二类诠释,也就是说,它将量子态本身看作客观性质,而且不存在塌缩,所有的可能性都包含在整个世界的巨大的量子态中。在笔者看来,这个诠释背负着沉重的形而上学包袱,不同的世界之间有没有联系?如果有物理联系,那不就是一个世界了吗?如果没有物理联系,不同的多世界共存于怎样的一个“超世界”里?

哥本哈根学派给测量赋予的魔力进一步困扰了爱因斯坦。到底什么是测量呢?是不是只有意识的生命或者终身教授才能进行测量?对此,海森堡和其他哥本哈根学者没能详细地解释。有人提出,是我们的观察行为造就了现实——一个听起来很诗意的想法,但或许有点太诗意了。哥本哈根学派认为量子力学是完备的、是永远不被取代的终极理论,而爱因斯坦认为这种想法过于轻浮。他把所有的理论,包括他自己的,都当做是更高级的理论的垫脚石。

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量子粒子还有内部自由度,比如光子有偏振。光是电磁波,电场方向就是偏振。偏振太阳镜只允许太阳光中偏振方向与镜片透光轴一致的光子通过。光子的任意偏振量子态都可以用两个偏振方向互相垂直的量子态叠加而成。如果测量一个光子是否能通过某个偏振片,那么有一定的几率能够通过(偏振沿透光轴),也有一定几率不能通过(偏振垂直于透光轴),各自的几率就是相应叠加系数大小的平方。

但是历史上的哲学家已经假定非决定论是人类自由意志的先决条件。要么我们都是发条装置中的齿轮,那么所有事情都是注定的;要么我们是自己命运的主宰,那么宇宙终究不是决定论的。分清这种二元对立有非常实际的现实意义,它可以帮助社会来决定人应该为自己的行为负多大的责任。关于自由意志的假设在我们的法律制度中随处可见:要指控一个人犯罪,这个人一定得是有意而为之。为此,一直以来法院都在努力鉴别被告是否无辜,是否只是受了精神错乱、青少年的冲动或是堕落的社会背景的驱使。

量子

姑且不论它合理与否,在意识导致量子态塌缩的诠释中,量子态是观测者关于量子系统的知识,不是量子系统本身,所以意识改变的只是主观知识,而不是客观世界。如果忽略这里的意识是与量子测量耦合的意识,甚而将它归为念头,又将主观知识等同于客观世界,说“人类主观意识是客观物质世界的基础”之类的话,则是荒谬的误解或歪曲。

棘手之处在于,薛定谔方程的确定性是波函数的确定性,但波函数不像粒子的位置和速度那样可以直接观测,它仅仅明确了哪些物理量是可以观测的,以及每个结果被观测到的可能性。量子理论并没有回答波函数到底是什么,以及是否可以把它当做真实存在的波动这样的问题。所以,我们观察到的随机性是大自然的内在性质还是表面现象这一问题也有待解决。“人们说量子力学是非决定论的,但得出这个结论还为时过早。”瑞士日内瓦大学的哲学家克里斯蒂安·维特里希(Christian
Wüthrich)说。

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