“QBism”：史上对量子力学最激进的解释

发布时间：2023-09-09 11:22:24 所属栏目：外闻来源：

导读：量子力学是无意义的强有力的物理学理论是被推崇的。我这句话的意思是，量子力学——它是为了描述分子、原子和亚原子粒子的微观世界而开发的——让用户对它所描述的内容没有常识性的了解。对于大

量子力学是无意义的强有力的物理学理论是被推崇的。我这句话的意思是，量子力学——它是为了描述分子、原子和亚原子粒子的微观世界而开发的——让用户对它所描述的内容没有常识性的了解。对于大多数科学家来说，量子物理学充满了看似悖论和谜题的东西，它需要一种解释：一种通过具体描述世界上存在的东西以及我们如何与之相互作用来理解其数学形式主义的方法。不幸的是，一个世纪后，人们提出了不是一个而是一篮子的“量子解释”。哪一个是正确的？哪一个最清楚地理解量子物理学在过去100年里一直试图告诉我们什么？

鉴于这些问题，我开始了一个系列，探索所有量子解释中最激进的，我认为正确的解释，或者至少指向正确的方向。这是一个相对较新的场景，所以你可能没有听说过它。但它最近引起了很多关注，因为它不仅要求我们重新想象我们如何看待原子科学;它要求我们重新构想科学本身的过程。

术语“QBism”是“量子贝叶斯主义”的简写，当时这个想法/理论/解释在1990年代末和2000年代初首次提出。这个名字一针见血，因为“贝叶斯主义”是一种解释概率的激进方式。贝叶斯主义的方法与你在学校学到的关于掷硬币和掷骰子以及特定结果出现的频率有很大不同。由于概率是量子力学的核心，QBism专注于量子形式主义的一个关键方面 - 其他解释已经错过或扫地出门 - 因为它直接关注我们如何解释概率。我们将在本系列中深入挖掘所有这些内容，但由于今天的专栏应该是介绍，让我们从 10，000 英尺的视角开始，了解伟大的“量子解释战争”的利害关系，以便我们了解 QBism 适合的位置。

量子物理学与其经典物理学前身最根本的背离是它对所谓“状态”的处理。为了明确起见，让我们考虑一个物质粒子。传统上，粒子的状态是指它的位置和动量（想想“速度”）。在经典物理学中，我们也有“动力学”方程，如牛顿定律，它描述了粒子的位置和动量（状态）如何随时间变化。在这种观点中，状态被认为是粒子独立于其他任何东西（如对粒子进行测量的人）具有的属性。属性是自存的和“客观的”。此外，经典物理学认为，粒子在任何时刻都可以具有一种状态，只有动力学方程才能确定该状态如何变化。计算出客观能量的状态和自然界动力方程之间的规则一直以来是自然辩证法的经典物理学的全部内容。

然而，量子力学中的情况却大不相同。量子态可以“叠加”，这意味着粒子可以同时具有许多位置和动量值（就像咖啡杯同时在很多地方一样）。更糟糕的是，量子力学动力学方程（称为薛定谔方程）并没有永远描述粒子。相反，正是在进行测量的那一刻，薛定谔方程得到了粉红色的滑动。在那一刻，状态不是通过确定性动力学方程确定的，而是通过所谓的玻恩规则及其对叠加状态下不同结果的概率规范来确定的。

许多量子解释都因这种情况而惊恐地退缩了。他们的目标是试图保留经典的观点，其中物理方程有点像“上帝心中的思想”。这些解释对量子态（包括其叠加态）采取了本体论的观点。量子态是真实的。它“在那里”，作为现实世界中的真实事物，独立于我们。但考虑到叠加态，这种本体论承诺是要付出代价的：将零证据的东西添加到宇宙中，例如每次进行量子测量时，平行宇宙都会分裂。平行宇宙对于科幻电影来说听起来很酷，但实际上，它们为坚持经典物理学的形而上学偏好而付出了高昂的代价。

一个激进的结论

QBism采取了完全不同的立场。它着眼于量子力学的发明者被迫做出的改变，并得出了一个真正激进但也完全冷静的结论：量子态及其同时叠加的可能性并不是自己存在的东西。状态不是粒子作为属性“拥有”的东西，就像房子具有被漆成蓝色的属性一样。相反，量子态是关于我们对世界的知识。它们是编码我们与粒子相互作用的描述。QBism会说这不是粒子的状态——这是你关于粒子的状态。QBism不是以本体论（一个关于独立于我们的基本存在的东西的故事）为导向，而是以认识论（一个关于我们对世界的信息的故事）引领。这种变化使一切变得不同。通过拒绝强迫不惜一切代价保留经典物理学预先包装的旧哲学，QBism不必强迫我们接受关于平行现实（或其他此类不可观察的“实体”）的科幻故事进入科学。相反，QBism以经验为主导。它问，当人类进行量子物理学时，实际上会发生什么？

QBism给出的答案既激进又平凡。通过摆脱不可能的（和矛盾的）上帝对宇宙的看法，QBism将人类直接置于科学事业的中间。通过这种方式，我相信，它“得到”了量子力学自一个世纪前发明以来一直试图告诉我们的东西。做物理不是为了获得一些神话和至高无上的视角，而是看着受试者（像你和我这样的人）获得关于世界的知识。更重要的是，比这种神话般的最高观点更令人兴奋的是，真正理解量子力学意味着理解我们和世界如何总是作为一个不可分割的整体交织在一起。解开这种观点是QBism雄心勃勃的研究计划的核心，也是我们将在本系列进行时解开的内容。这个系列包括一系列关于人类如何与自然相处的问题，以及我们如何应对气候变化的挑战。

（编辑：聊城站长网）

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