量子力学的几种解释

量子力学的8种诠释：1、哥本哈根诠释可以这么说，哥本哈根诠释是目前量子力学的一种“标准语言”。它的一种表述是，亚原子粒子可以用遵循薛定谔方程的波函数描述出来。在哥本哈根诠释的视野下，一个波函数会根据薛定谔方程平稳地移动，直到它与物体相遇，比如探测器。而我们测量和“看”到的则是在某个特定位置的单个粒子，也就是说，当延伸在整个空间中的波函数遇到探测器时会突然坍缩。但问题是，在量子力学中，没有真正的物理来描述这种坍缩是如何发生的。我们常听到量子测量问题（measurement problem）的说法。或许可以这么理解，测量问题就像是一堵高墙，将我们和量子领域彻底分隔开来，让我们看不见那些波函数，而只能看到粒子。哥本哈根诠释的观点认为，我们没有办法真的到达量子领域，而真正重要的是测量。现实就在观测中——就让我们“闭嘴，开始算”。2、多世界诠释与哥本哈根诠释截然不同，多世界诠释认为波函数是物理上真实的，这种诠释说的是，如果薛定谔方程恰恰就是一种对现实的描述，那么现实应当是什么样子的。当你对同时处于不同位置的叠加的粒子进行测量时，被测量的粒子事实上在不同版本的现实中在所有那些位置出现。换句话说，如果一个粒子同时处于两个位置的叠加，然后它与探测器相遇，这样一来，它就将探测器变成了在两个地方测量粒子的叠加，而当你从探测器中观测到结果时，你又变成了在两个地方观测结果的叠加。然而这两种“现实”显然是互斥的，这就意味着，你所处的两个“现实”分叉成了两个不同的分支。这听起来像是，如果你在这个现实里做了什么糟糕的决定，别担心，也许在另一个现实中，你仍然可以获得一个完美的结果。多世界诠释也是经常被流行文化借用的一种。尽管收获了一些支持者，但这种理解也带来了一个问题——它让概率失去了意义。比如，无论一个粒子是以怎样的概率同时存在于两个地方，当它被测量时，现实都会100%地“分裂”。3、宇宙学诠释为了解决多世界诠释在概率上的问题，一些科学家发展出了宇宙学诠释。这种诠释建立在永恒暴胀的背景下，它认为，如果有无穷个宇宙，那么多世界诠释一定成立，因为有无穷个“你”正在进行实验，而现实将会按照概率的比例进行分裂。这样一来，经典概率就仍然存在意义。4、德布罗意-玻姆诠释量子力学具有一种非常奇特的特性，被称为非定域性（non-locality），简单理解就是，粒子的一些性质与非常非常遥远的地方的某些“东西”有关。这种奇异的性质带来了一种“隐变量”的猜想：也许粒子的性质具有一些“秘密”的变量，它其实是一种确定的状态，只是我们不知道而已，而直到我们测量才会发现。虽然隐变量的猜想被贝尔定理驳回了，但并非给它“判了死刑”。科学家在隐变量理论的基础上提出了“非定域隐变量理论”，也就是德布罗意-玻姆诠释。这种诠释认为粒子是真实存在的，它们在我们看不见的导波的引导下运动。5、量子贝叶斯主义量子贝叶斯主义将贝叶斯概率纳入了量子力学中。贝叶斯推理认为，当出现新的可用证据或信息时，一个假设为真的概率（先验）也会根据这个新证据的符合程度发生变化（后验）。简单来说，当你得到了有关某个态的新信息时，它会更新你所测量的事物的概率。6、量子达尔文主义量子达尔文主义认为，当量子系统与环境相互作用时，某些特定的东西就会被“消灭”。就像达尔文针对进化提出的“自然选择”理论一样，粒子与环境的相互作用其实是对性质的“自然选择”，而粒子最终就会剩下与环境相一致的性质。7、交易诠释量子力学的数学实际上允许“顺时而动”和“逆时而动”的解存在，但我们通常会忽略后者——毕竟我们一般认为时光不会逆流。然而，交易诠释却保留了两种解，你得到的性质可能取决于发生于你的未来的事情。8、关系性诠释在关系性诠释中，量子系统的态与观测者有关，也就是说，态是观测者与系统之间的关系。这种诠释受到了狭义相对论背后“观察者的参考系”想法的启发。量子物体的性质不再是最受关注的方面，相反，这种诠释关注的是一切由性质之间的关系所定义的东西。量子力学的诠释远不止这些，还有许多物理学家提出了不同的想法和观点。但也有一些科学家因此相信，这么多种不同诠释的出现，可能恰恰意味着，量子力学中还有一些非常基础和根本的部分等待着被发掘。