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「物理」没有人真正理解量子力学，包括你( 三 )


然而 ， 这种解释并不能消除这样一个问题：如果量子力学是基本的 ， 那么我们应该能够计算出在测量过程中发生了什么 。 “观察者”所得到的“知识”也应适用于宏观对象 ， 其行为至少在原则上应该可以从基本粒子的行为中导出 。 而且 ， 我们知道这是不可能的 ， 因为测量过程不是线性的 。 一个人不能通过重新解释数学来解决矛盾 ， 只能通过纠正数学来解决 。
一种可能的解决方法
解决这个难题只有两条路 。 一是反对还原论 ， 承认宏观物体的行为不能从其组成部分的行为中推演出来 ， 甚至在原则上也不能 。
拒绝还原论在哲学家中很流行 ， 但在科学家中却非常不受欢迎 ， 而且理由充分 。 还原论已经取得了显著的成功 ， 并在经验上得到了很好的证实 。 更重要的是 ， 从来没有人提出过一个一致的、非还原论的自然理论 。 而放弃还原论而不提出更好的解释不仅毫无用处 ， 而且反科学的 。 这无助于我们取得进展 。
另一个合乎逻辑的解决方案是 ， 量子力学并不是一个基本理论 ， 它只是对更深层现实的一瞥 。
如果量子力学不是一个基本理论 ， 那么我们不能预测量子测量结果的原因仅仅是我们缺乏信息 。 因此 ， 量子随机性和掷骰子的随机性没有区别 。
普遍关联性 ， 这个概念的特征 ， 并没有在基本粒子的层次上显现出来 。
掷骰子的结果在原则上是可以预测的 。 但它在实践中是不可预测的 ， 因为它对最微小的扰动都非常敏感 ， 比如你的手的精确运动 ， 模具形状的缺陷 ， 或者它滚动表面的粗糙度 。 由于这是我们没有的信息（或者即使我们有 ， 也无法计算） ， 掷骰子在所有实际应用中都是随机的 。 我们最好的预测是 ， 当我们对未知的、确切的细节进行平均时 ， 任何一面出现的概率是1/6 。
这是我们理解量子力学的一种方式 。 测量结果原则上可以预测 ， 只是我们缺少信息 。 波函数本身并不是对单个粒子的描述 ， 测量结果只是一个平均值 。 这就解释了为什么量子力学只做概率预测 。 虽然潜在的新理论可以再现量子力学的预测 ， 但如果我们有这个理论 ， 我们也可以分辨出在哪些情况下我们应该看到偏离量子力学的现象 。
这个观点得到了这样一个事实的支持 ， 即描述波函数行为的经验性确定性的方程几乎与物理学家用来描述大量粒子而不是单个粒子行为的方程相同 。
历史上 ， 这种理解量子力学的方法被称为“隐变量理论（hidden variables theory）” ， “隐变量”在这里是所有未知信息的集合 ， 如果我们有了它 ， 量子测量的结果将可以被准确预测 。
物理学走在错误的道路上吗？
需要强调的是 ， 带有隐藏变量的理论不是对量子力学的解释 。 它们是不同的理论 ， 它们更准确地描述了自然 ， 而且确实可以解决测量问题 。
不用多说 ， 我们并不是第一个指出量子力学就像一个求平均的理论的人 。 这可能是每个人在面对随机测量结果时都会想到的 。 从量子力学早期开始 ， 物理学家就开始考虑隐变量 。 但后来他们错误地认为这一选择是不可行的 ， 这一错误在今天依然存在 。
物理学家几十年前犯的错误是从1964年约翰·贝尔证明的数学定理中得出错误的结论 。 这个定理表明 ， 在任何隐含变量允许我们预测测量结果的理论中 ， 测量结果之间的相关性服从一个界限 。 从那时起 ， 无数的实验表明 ， 这个界限是可以被打破的 。 由此可知 ， 贝尔定理所适用的隐变量理论是被证伪的 。 物理学家得出的结论是量子理论是正确的 ， 而隐变量理论不正确 。
但是贝尔定理提出了一个假设 ， 这个假设本身没有得到证据支持：隐变量（不管它们是什么）与检测器的设置无关 。 这种被称为“统计独立性”的假设是合理的 ， 只要实验只涉及像药片、老鼠或癌细胞这样的大型物体 。 然而 ， 量子粒子是否成立 ， 没有人知道 。


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