繼續(xù)量子科學(xué)革命

 1.       量子革命在持續(xù)地發(fā)生

量子力學(xué)是整個(gè)微觀物理學(xué)所依賴的基本理論框架。一百多年來(lái),它在物理學(xué)基礎(chǔ)與應(yīng)用的方方面面,取得了一個(gè)又一個(gè)的成功,從基本粒子到物質(zhì)結(jié)構(gòu),從天體物理到宇宙早期演化,從半導(dǎo)體到激光,從原子能到信息技術(shù),等等。這個(gè)歷史不是一次性的革命,而是大大小小持續(xù)的革命過(guò)程,也導(dǎo)致了人類社會(huì)和生產(chǎn)生活的深刻變革,F(xiàn)代社會(huì)離不開(kāi)量子力學(xué)。1990年代,諾貝爾獎(jiǎng)得主萊德曼就說(shuō)過(guò)量子力學(xué)貢獻(xiàn)了當(dāng)時(shí)美國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的三分之一。

量子力學(xué)還在進(jìn)一步發(fā)展中。有學(xué)者說(shuō),在量子信息和量子操控等方面發(fā)生著“第二次量子革命”。但筆者寧愿稱其為“繼續(xù)量子革命”(continuous quantum revolution):量子革命一直在持續(xù)地發(fā)生,并將繼續(xù)下去。筆者認(rèn)為,量子力學(xué)基本原理還有未完全解決的問(wèn)題,而包括量子力學(xué)在內(nèi)的科學(xué)的基本方針是,客觀世界和客觀規(guī)律不依賴于人的意志。

2.“量子”是什么意思

“量子”一詞最初是普朗克于1900年發(fā)明的,以此驅(qū)散當(dāng)時(shí)“物理學(xué)天空中的一朵烏云”:受熱物體發(fā)出的電磁輻射能量與波長(zhǎng)之間的關(guān)系。電磁輻射即電磁波,在不同頻率范圍分別稱作可見(jiàn)光、紅外線、可見(jiàn)光、紫外線等等。普朗克假設(shè)物體發(fā)射出的電磁輻射能量是一份一份的,其中每份能量總是一個(gè)基本單位的整數(shù)倍。這個(gè)能量基本單位被他稱作能量量子,等于頻率乘以一個(gè)常數(shù)(后稱普朗克常數(shù))。1905年,愛(ài)因斯坦進(jìn)一步提出,電磁波本身就是由能量量子組成的,稱作光量子(后簡(jiǎn)稱為光子)。這是唯一被愛(ài)因斯坦自己稱作“革命性”的工作。1913年,玻爾提出,原子中電子的能量只能取一些分立的值,叫作能量量子化。

所以在量子論早期,“量子”的主要含義是分立和非連續(xù)。這種含義也被用于當(dāng)代物理中,比如,“量子霍爾效應(yīng)”就是指霍爾電導(dǎo)只能取一些分立值。另外,現(xiàn)代物理學(xué)中,與光量子類似,每種基本粒子都是一個(gè)量子場(chǎng)的振動(dòng)激發(fā),也叫量子。它們與牛頓力學(xué)的粒子觀念不同,但依然是客觀物質(zhì)。

19251927年,海森堡、玻恩、約旦、薛定諤、狄拉克等人創(chuàng)立了系統(tǒng)的量子力學(xué),取代了早期量子論。量子力學(xué)是整個(gè)一套理論體系,其特征并不能簡(jiǎn)單歸結(jié)于分立和非連續(xù)。現(xiàn)在更多情況下,“量子”是作為一個(gè)形容詞或者前綴在使用,“量子X”是指將量子力學(xué)基本原理用于X,比如量子光學(xué)、量子統(tǒng)計(jì)、量子凝聚態(tài)物理、量子磁學(xué)、量子化學(xué)、量子電動(dòng)力學(xué)、量子場(chǎng)論、量子宇宙學(xué)、量子信息、量子計(jì)算等等。

3. 量子力學(xué)與經(jīng)典物理學(xué)的比較

量子力學(xué)是微觀物理學(xué)的整個(gè)一套基本框架、基本邏輯、基本語(yǔ)言。對(duì)于它所適用的范圍(通常是分子以下的微觀層次,但后面還要討論適用范圍),所有的科學(xué)規(guī)律都在量子力學(xué)的基本框架下。相對(duì)之前的物理,量子力學(xué)這個(gè)基本框架是全新的,因此前者被稱作經(jīng)典物理。

在經(jīng)典物理中,每個(gè)物理量總有明確的值。比如物體在每個(gè)時(shí)刻都有明確的位置,而且經(jīng)典物理規(guī)律完全決定了它怎樣隨時(shí)間變化。掌握了經(jīng)典物理規(guī)律,只要知道物體受力情況和某個(gè)時(shí)刻的位置和速度,就可以計(jì)算出其它任意時(shí)刻的位置和速度。比如,哈雷根據(jù)牛頓力學(xué)正確預(yù)言了哈雷彗星的回歸,現(xiàn)在我們也能應(yīng)用經(jīng)典物理將人造衛(wèi)星發(fā)射到預(yù)定軌道。

經(jīng)典物理和日常生活中也有幾率。但這是一種粗粒化描述,基于對(duì)細(xì)節(jié)的忽略。扔下一個(gè)均勻的硬幣,每個(gè)面朝上的幾率大概是二分之一。在大致相同的宏觀條件下,細(xì)節(jié)有各種各樣的可能性,重復(fù)扔若干次硬幣,最后每個(gè)面朝上的結(jié)果大概有一半。但是,其實(shí)每個(gè)硬幣的運(yùn)動(dòng)都是決定論的。如果知道力學(xué)細(xì)節(jié),原則上是可以預(yù)言最后結(jié)果的。

量子力學(xué)中,幾率的概念首當(dāng)其沖,而且是實(shí)質(zhì)性的。對(duì)于量子粒子的每個(gè)可能位置我們賦予一個(gè)復(fù)數(shù),稱作波函數(shù)。測(cè)量粒子的位置,它出現(xiàn)在某個(gè)可能的位置;測(cè)量另一個(gè)也由這個(gè)波函數(shù)描述的粒子,它出現(xiàn)在某個(gè)可能的位置。這樣的過(guò)程重復(fù)很多遍,然后統(tǒng)計(jì)出現(xiàn)在每個(gè)位置上的次數(shù),占所有次數(shù)的比例就是粒子處于這個(gè)位置的幾率,等于波函數(shù)在這個(gè)位置的大小的平方。

現(xiàn)在我們問(wèn)怎么描述粒子的速度。有讀者可能會(huì)說(shuō),需要一個(gè)速度波函數(shù),它的大小的平方就是粒子每個(gè)可能的速度的幾率。正確!我們接著問(wèn),是不是可以同時(shí)描述粒子的位置和速度,比如粒子處在某個(gè)位置而且具有某個(gè)速度?這是經(jīng)典物理和日常生活里的常見(jiàn)情況。有讀者可能會(huì)說(shuō),用位置波函數(shù)描述位置,同時(shí)用速度波函數(shù)描述速度。

量子力學(xué)告訴我們不能這么做,因?yàn)樗俣炔ê瘮?shù)與位置波函數(shù)不是互相獨(dú)立的。當(dāng)量子粒子處于某個(gè)確定的位置時(shí),再去測(cè)量它的速度,有可能得到各種結(jié)果,反之亦然。這是著名的海森堡不確定關(guān)系,也是所謂的波粒二象性:當(dāng)一個(gè)量子粒子由一個(gè)連續(xù)分布的位置波函數(shù)描述時(shí),表現(xiàn)出波動(dòng)性(幾率波);如果我們測(cè)量它的位置,結(jié)果它必然出現(xiàn)于某個(gè)位置(雖然在每個(gè)位置都有可能),表現(xiàn)出粒子性。  

4. 量子態(tài)

為了描述這樣的情形,我們引入量子態(tài)的概念,這是量子力學(xué)的中心概念。我們將量子粒子的位置和速度看成外部自由度,由一個(gè)外部量子態(tài)描述,它既可以表示成不同的位置態(tài)(具有確定位置)的疊加,也可表示成不同的速度態(tài)(具有確定速度)的疊加。波函數(shù)就是疊加系數(shù)。在數(shù)學(xué)上,量子態(tài)是一種向量(可以理解為一組數(shù)),疊加就是這些向量乘以疊加系數(shù)后相加。量子態(tài)服從疊加原理:同一系統(tǒng)的任意兩個(gè)量子態(tài)的疊加依然是它可能的量子態(tài)。

量子力學(xué)的另一個(gè)基本假設(shè)是,當(dāng)測(cè)量某個(gè)屬性時(shí),量子態(tài)就隨機(jī)“塌縮”到明確具有這個(gè)屬性的量子態(tài)之一,幾率就是波函數(shù)大小的平方。當(dāng)測(cè)量位置時(shí),原來(lái)的量子態(tài)就變?yōu)槟硞(gè)位置態(tài);測(cè)量速度時(shí),原來(lái)的量子態(tài)就變?yōu)槟硞(gè)速度態(tài)。

量子粒子還有內(nèi)部自由度,比如光子有偏振。光是電磁波,它的電場(chǎng)方向就是偏振。偏振太陽(yáng)鏡只允許太陽(yáng)光中偏振方向與鏡片透光軸方向一致的光子通過(guò)。光子的任意偏振量子態(tài)都可以用兩個(gè)偏振方向互相垂直的量子態(tài)疊加而成。如果去測(cè)量一個(gè)光子是否能通過(guò)某個(gè)偏振片,那么有一定的幾率能夠通過(guò)(也就是說(shuō)偏振沿著透光軸方向),也有一定幾率不能通過(guò)(也就是說(shuō)偏振垂直于透光軸方向),各自的幾率就是相應(yīng)疊加系數(shù)大小的平方。

5. 量子態(tài)的演化

經(jīng)典物理定律給出物理量如何隨時(shí)間演化,比如牛頓定律給出物體位置如何隨時(shí)間變化。

而量子力學(xué)的基本定律則描述孤立系統(tǒng)的量子態(tài)如何隨時(shí)間演化。對(duì)于一個(gè)孤立系統(tǒng),在沒(méi)有進(jìn)行測(cè)量時(shí),量子態(tài)隨時(shí)間的演化由薛定諤方程描述。這個(gè)演化是可逆和決定論的,也就是說(shuō),給定任意時(shí)刻的量子態(tài),可以唯一確定其它任意時(shí)刻的量子態(tài)。有了任意時(shí)刻的量子態(tài),就可以得到任意時(shí)刻的各種物理量的平均值。平均值是相對(duì)于量子態(tài)而言,因?yàn)榱孔討B(tài)有幾率的涵義。量子力學(xué)在很多領(lǐng)域的應(yīng)用就是基于這些計(jì)算規(guī)則。

在量子力學(xué)中,量子態(tài)實(shí)際上有兩種過(guò)程,一個(gè)是測(cè)量之前由薛定諤方程描述的量子態(tài)的演化,是個(gè)可逆過(guò)程;另一個(gè)是測(cè)量導(dǎo)致的量子態(tài)的塌縮,是個(gè)不可逆過(guò)程。為什么不可逆呢?因?yàn)闇y(cè)量前的量子態(tài)可以塌縮到若干個(gè)態(tài)之一,根據(jù)塌縮以后的態(tài)是無(wú)法確定塌縮之前的態(tài)的。這個(gè)變化與薛定諤方程描述的量子態(tài)演化不融洽,因此被當(dāng)作量子力學(xué)的一個(gè)基本假設(shè)。

6. 量子糾纏

一個(gè)量子系統(tǒng)可能由若干子系統(tǒng)構(gòu)成。如果某子系統(tǒng)沒(méi)有一個(gè)獨(dú)立的量子態(tài),那么就說(shuō)這個(gè)子系統(tǒng)與其它子系統(tǒng)之間存在量子糾纏。以兩個(gè)光子ab的偏振為例。某個(gè)量子糾纏態(tài)是兩個(gè)態(tài)的疊加,其中一個(gè)態(tài)中,a光子處于水平偏振態(tài),b光子也處于水平偏振態(tài);在另一個(gè)態(tài)中,a光子處于豎直偏振態(tài),b光子也處于豎直偏振態(tài)。但是在二者的疊加中,每個(gè)光子都沒(méi)有一個(gè)獨(dú)立的偏振量子態(tài)。如果疊加系數(shù)相等,這個(gè)糾纏態(tài)叫作最大糾纏態(tài)。

如果測(cè)量a光子偏振態(tài)是水平還是豎直,結(jié)果當(dāng)然是二者之一。如果測(cè)量者知道原來(lái)兩個(gè)光子所處的這個(gè)量子糾纏態(tài),當(dāng)a被測(cè)到是豎直的時(shí)候,可以預(yù)言b光子的量子態(tài)也塌縮為豎直;當(dāng)a被測(cè)到是水平的時(shí)候,可以預(yù)言b光子的量子態(tài)也塌縮為水平。

更奇妙的是,測(cè)量者可以選擇任意一對(duì)互相垂直的方向來(lái)測(cè)量光子偏振,比如測(cè)量偏振方向是沿著45度還是135度。對(duì)于上面這個(gè)最大糾纏態(tài),如果測(cè)量者知道這個(gè)態(tài),那么當(dāng)a被測(cè)到是45度的時(shí)候,可以預(yù)言b光子的量子態(tài)也塌縮為45度;當(dāng)a被測(cè)到是135度的時(shí)候,可以預(yù)言b光子的量子態(tài)也塌縮為135度。

利用量子糾纏可以實(shí)現(xiàn)量子隱形傳態(tài)。地處兩地的甲和乙分別擁有光子ab,它們的偏振處于最大糾纏態(tài)。甲還擁有另一個(gè)光子c,處于一個(gè)獨(dú)立的偏振量子態(tài)。甲和乙并不知道c的量子態(tài)是怎樣的。甲對(duì)ac作一個(gè)整體的測(cè)量,使得它們處于4種最大糾纏態(tài)之一。然后甲將測(cè)量結(jié)果通知乙。對(duì)應(yīng)于甲得到的4種可能結(jié)果,乙對(duì)b作一個(gè)對(duì)應(yīng)的操作,b的量子態(tài)就變?yōu)?/span>c原來(lái)的量子態(tài)。這樣,量子態(tài)從a光子傳到了c光子,而不是在空間中傳輸過(guò)來(lái)。這里一個(gè)關(guān)鍵的步驟是甲將測(cè)量結(jié)果通知乙,否則是不可能實(shí)現(xiàn)的。

7. 量子力學(xué)的基本問(wèn)題

在量子力學(xué)中,量子態(tài)并不是一個(gè)物理量,而且還有測(cè)量問(wèn)題,因此存在詮釋問(wèn)題以及其它若干量子力學(xué)基本問(wèn)題。對(duì)于什么時(shí)候需要和怎樣運(yùn)用量子力學(xué)處理具體問(wèn)題,物理學(xué)家一般是有把握的。對(duì)于量子力學(xué)基本問(wèn)題,在一般教學(xué)科研中很少涉及,只有少數(shù)物理學(xué)家關(guān)注,而且沒(méi)有達(dá)成共識(shí)。很多物理學(xué)家采取實(shí)用主義態(tài)度,只是將量子力學(xué)當(dāng)作一個(gè)計(jì)算規(guī)則。有人不認(rèn)為存在詮釋問(wèn)題,有人采納某種或幾種詮釋的混合,或者某種個(gè)人理解。這些情況大概也反映量子力學(xué)基本問(wèn)題還有未解決之處。這方面問(wèn)題容易引起廣泛興趣,但也存在誤解和誤導(dǎo)。下面筆者談?wù)勔恍┛捶ā?/span>

愛(ài)因斯坦說(shuō)過(guò):“我思考量子問(wèn)題的時(shí)間是相對(duì)論的一百倍。”他不滿意量子力學(xué),說(shuō)過(guò):“大自然不擲骰子。”他還提出一些思想實(shí)驗(yàn),希望繞過(guò)不確定關(guān)系,但玻爾指出他的推理漏洞。后來(lái)愛(ài)因斯坦承認(rèn)量子力學(xué)的正確性,但是懷疑它的完備性,也就是說(shuō),是不是客觀實(shí)在的每個(gè)元素都在量子力學(xué)中有對(duì)應(yīng)。1935年,愛(ài)因斯坦與助手波多爾斯基和羅森試圖通過(guò)量子糾纏來(lái)論證他們的觀點(diǎn)。

以糾纏光子為例。它們的偏振糾纏與它們之間的距離無(wú)關(guān),因此不論相距多遠(yuǎn),只要量子糾纏沒(méi)有被破壞,這兩個(gè)光子都存在關(guān)聯(lián)。根據(jù)相對(duì)論,任何信號(hào)的傳輸不能比光速快,所以如果兩個(gè)事件發(fā)生的空間距離大于時(shí)間距離乘以光速(叫作類空距離或者非定域),這兩個(gè)事件是沒(méi)有因果聯(lián)系的。如果有一對(duì)手套,分別送到相距遙遠(yuǎn)的甲乙兩人。不論他們相距多遠(yuǎn),甲在打開(kāi)包裝后,瞬間就知道自己收到的是左手套還是右手套,從而也推論出乙收到的是哪只。對(duì)這種情況我們不感到奇怪,也不違反相對(duì)論,因?yàn)槟膫(gè)左哪個(gè)右是事先確定的。按照愛(ài)因斯坦的觀點(diǎn),量子糾纏應(yīng)該與此類似,每個(gè)光子偏振是豎直或者水平事先就確定了(愛(ài)因斯坦及助手實(shí)際上是將這個(gè)推理用在位置和速度,我們將他們的思想用于光子偏振糾纏)。愛(ài)因斯坦和助手將這種物理量有預(yù)先確定的值的情況叫作實(shí)在性,這個(gè)名詞一直被沿用至今。注意,這里所謂的實(shí)在性只是說(shuō)物理量有預(yù)先確定的值,所謂的非實(shí)在性只是指物理量沒(méi)有預(yù)先確定的值,并不是否定客觀世界。

前面說(shuō)過(guò),甲還可以測(cè)量a光子偏振是45度還是135度。類似的推理得出結(jié)論,事先就確定每個(gè)光子偏振是45度還是135度。但是正如量子粒子的位置和速度不能同時(shí)有確定,光子偏振確定了是豎直或水平后,就不可能確定是45度或135度。所以愛(ài)因斯坦和助手推導(dǎo)出,定域性加上實(shí)在性與量子力學(xué)完備性是矛盾的。因?yàn)樗麄冋J(rèn)為定域性加實(shí)在性是無(wú)可動(dòng)搖的,所以他們的結(jié)論是量子力學(xué)不完備。

后來(lái)人們?cè)诹孔討B(tài)之外引入隱參數(shù)(隱藏的因素),決定物理量的明確值,實(shí)現(xiàn)物理量的實(shí)在性,這樣量子幾率就與經(jīng)典幾率類似。貝爾提出定域隱參數(shù)理論服從的不等式。但是大量實(shí)驗(yàn)表明貝爾不等式是被違背的。定域隱參數(shù)理論和一部分非定域隱參數(shù)理論基本已被否定。

愛(ài)因斯坦打開(kāi)了量子糾纏的大門(mén),首次揭示它的深刻意義。筆者認(rèn)為這是一個(gè)偉大的貢獻(xiàn),而且他和助手關(guān)于定域?qū)嵲谛耘c量子力學(xué)完備性矛盾的推理沒(méi)有錯(cuò),只是在二者之間的選擇上與后來(lái)實(shí)驗(yàn)不符。

筆者強(qiáng)調(diào),量子糾纏雖然是一種非定域關(guān)聯(lián),但并不違反相對(duì)論,因?yàn)闆](méi)有超光速信號(hào)的傳輸。如果不將a的測(cè)量結(jié)果通知b處的觀測(cè)者,后者是觀測(cè)不到b的任何變化的,觀測(cè)結(jié)果與塌縮前的量子態(tài)也是完全融洽的。對(duì)相對(duì)論的遵守也體現(xiàn)在量子隱形傳態(tài)中,甲必須將測(cè)量結(jié)果告訴乙。所以量子糾纏和量子隱形傳態(tài)都不可能瞬間傳遞信息。

在量子力學(xué)早期,波函數(shù)曾經(jīng)被當(dāng)作三維物理空間中的一種物理的波,但是這種說(shuō)法很快被擯棄,因?yàn)椴ê瘮?shù)可以是很多粒子的位置的函數(shù),F(xiàn)在對(duì)于波函數(shù)或者說(shuō)量子態(tài)的詮釋可以分為兩類。一類是將它當(dāng)作關(guān)于微觀客體的知識(shí)或者信息,而量子態(tài)的塌縮反映了知識(shí)或信息的變化。另一類是將量子態(tài)當(dāng)作一個(gè)客觀實(shí)在,雖然它不是一個(gè)物理量。

第一類中首先是長(zhǎng)期占主導(dǎo)地位的以玻爾為代表的哥本哈根詮釋。在哥本哈根詮釋中,測(cè)量?jī)x器必須用經(jīng)典物理描述,而不能用量子力學(xué)描述。如果用量子力學(xué)描述測(cè)量?jī)x器,就不會(huì)有不可逆的隨機(jī)塌縮。但是哥本哈根詮釋又認(rèn)為經(jīng)典測(cè)量?jī)x器與量子系統(tǒng)的分界線可以根據(jù)需要改變。愛(ài)因斯坦等人的質(zhì)疑對(duì)它的形成起了很大的推進(jìn)作用。對(duì)于愛(ài)因斯坦提出的思想實(shí)驗(yàn),玻爾的解決方法主要就是將不確定關(guān)系用到儀器。

從物理規(guī)律的普遍性來(lái)說(shuō),量子力學(xué)應(yīng)該有明確的適用范圍,而且儀器也是由量子粒子組成的。馮諾依曼討論了測(cè)量的量子理論,測(cè)量?jī)x器也是量子的,然后被另一個(gè)量子測(cè)量?jī)x器所測(cè)量,如此延續(xù)下去。他和威格納等人都將意識(shí)作為終結(jié)的儀器而實(shí)施隨機(jī)塌縮。在筆者看來(lái),這些用意識(shí)實(shí)現(xiàn)隨機(jī)塌縮的做法是說(shuō)不通的,也沒(méi)有解決問(wèn)題。首先,現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)中的測(cè)量不需要意識(shí)去直接與實(shí)驗(yàn)過(guò)程耦合,而且引進(jìn)意識(shí)的做法只是形式上引進(jìn)與系統(tǒng)量子態(tài)相糾纏的意識(shí)量子態(tài),并沒(méi)有解釋為什么意識(shí)能導(dǎo)致塌縮。再者,不懂該實(shí)驗(yàn)的人的意識(shí)能不能導(dǎo)致塌縮呢?用科學(xué)的方法研究意識(shí)及其與量子力學(xué)的關(guān)系、探索其中的客觀規(guī)律是有意義的,但這與測(cè)量問(wèn)題中的意識(shí)導(dǎo)致量子態(tài)塌縮這種詮釋不是一回事。

姑且不論它合理與否,在意識(shí)導(dǎo)致量子態(tài)塌縮的詮釋中,量子態(tài)是觀測(cè)者關(guān)于量子系統(tǒng)的知識(shí),不是量子系統(tǒng)本身,所以意識(shí)改變的只是主觀知識(shí),而不是客觀世界。如果忽略這里的意識(shí)是假設(shè)與量子測(cè)量耦合的意識(shí),甚而將它歸為念頭,又將關(guān)于世界的知識(shí)等同于客觀世界本身,說(shuō)“人類主觀意識(shí)是客觀物質(zhì)世界的基礎(chǔ)”之類的話,則是荒謬的誤解或歪曲。

即使沒(méi)有測(cè)量,世界在一定尺度之上是經(jīng)典的。有一個(gè)方法叫作“退相干”(相干就是指系統(tǒng)處于量子態(tài))。它假設(shè)量子力學(xué)原則上適用于所有尺度所有情況,考慮到實(shí)際上大部分系統(tǒng)不是孤立系統(tǒng),論證通過(guò)環(huán)境的影響,系統(tǒng)表現(xiàn)出表觀的經(jīng)典性質(zhì)和哥本哈根解釋。所以薛定諤貓瞬間就塌縮為明確的死活狀態(tài)。退相干在很多具體情況取得了極大成功,而且對(duì)于量子信息及其它一些領(lǐng)域很重要。但是,對(duì)于退相干能不能徹底解決基本的量子測(cè)量問(wèn)題,還有不同意見(jiàn)。

另一個(gè)假設(shè)量子力學(xué)適用于所有情況的詮釋是所謂多世界理論,屬于第二類詮釋,也就是說(shuō),它將量子態(tài)本身看作客觀性質(zhì),而且不存在塌縮,所有的可能性都包含在整個(gè)世界的巨大的量子態(tài)中。在筆者看來(lái),這個(gè)詮釋背負(fù)著沉重的形而上學(xué)包袱,不同的世界之間有沒(méi)有物理聯(lián)系?如果有物理聯(lián)系,那不就是一個(gè)世界了嗎?如果沒(méi)有物理聯(lián)系,不同的多世界共存于怎樣的一個(gè)“超世界”里?

筆者同意諾貝爾獎(jiǎng)得主溫伯格說(shuō)過(guò)的,似乎每種詮釋都有自己的問(wèn)題。筆者還覺(jué)得,各種詮釋的問(wèn)題可能本質(zhì)上是同一個(gè)問(wèn)題的不同表現(xiàn)。希望在繼續(xù)量子革命中,這些問(wèn)題能得到自然的解決。也有可能量子力學(xué)在某些條件下真正被取代,這需要未來(lái)的實(shí)驗(yàn)確定。

量子力學(xué)沒(méi)有動(dòng)搖科學(xué)的一個(gè)基本方針,即客觀世界和客觀規(guī)律不依賴于人的意志。這也將引導(dǎo)量子力學(xué)的進(jìn)一步完善。

責(zé)編:微科普

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