title: 上帝在掷骰子吗 date: 2012-12-11 13:10:46 updated: 2012-12-11 13:10:00 tags:
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量子力学的发展是受光的本性：粒子和波动两种理论的争论而前进的。从德布罗意波开始，海森堡从不连续性创立了矩阵力学，而薛定谔从连续性道路推导出了薛定谔方程。而这两个学说本质上又是可以互相推导的。
玻尔对薛定谔理论的赞同使得海森堡不能容忍，海森堡矩阵力学的立论基础是，只有以被观测到的量为前提才能确定物理理论。但先验主义的爱因斯坦认为，是理论决定了我们能够观察到的东西。海森堡于是从p×q ≠ q×p中发现了不确定性原理。玻尔看了不确定原理，发现了波粒二象性（互补原理），世界随我们的观察而变化。也就是说，不存在一个客观、绝对的世界，我们在这个世界中进行观察，便已经扰动了整个世界。
互补原理和不确定性一起否定了世界是客观、绝对存在的。之前波恩在理解薛定谔方程时提到波函数是指电子电荷在空间中的随机概率分布，电子出现是随机的，不可计算的，即是概率解释。它和不确定性原理一起否定了世界是因果相连的，因为事物的发生是概率的，是不可确定的，所以也就无所谓因果了。这就是玻尔为首的哥本哈根解释的三大核心原理。（除不确定性原理外，概率解释和波粒二象性都是解释，有试验证明吗？）
随后从1927年第五届索尔维会议开始，爱因斯坦和玻尔进行了三次交锋，均败下阵来。会议的实验派是布拉格和康普顿，哥本哈根派是玻尔、波恩和海森堡，而哥本哈根派的死敌是德布罗意、薛定谔和爱因斯坦。在量子论诠释上的分歧，实际上是实证主义和柏拉图主义之争。
薛定谔方程的争论没有因爱因斯坦的哑口无言而停止。薛定谔方程中暗示存在着波函数的坍缩。比如做双缝实验的时候，电子因为波函数的分布而形成干涉条纹，每个电子都会以波的形势通过双缝（从波动角度），并在空间中概率地分布（从粒子角度），但当抵达屏幕的时候，原本概率分布的波函数坍缩成为了一个明亮的点，这个点的概率瞬间成了100%（波函数坍缩只是理论，需要试验证实）。也就是说，你无法预知任何一个电子的所在，只能知道概率，只是，这个概率到底是个什么东西？！那如果继续把波函数坍缩放大到宏观时间，便出现了又死又活的薛定谔的猫的问题。猫可以使观察，可以使自己免于半死不活吗？为什么？如果不是猫是人呢？人有什么不同？是意识才能导致坍缩吗？什么是意识？（同类问题还有，拉普拉斯的无所不知的老智者；麦克斯韦使快慢分子分离，系统熵倒流的妖精；爱因斯坦的双生子）
冯诺依曼认为，所有仪器也有自己的波函数，当仪器进行检测时，自己也被卷入了被测物体的波函数叠加态之中，一直infinite regression，直到被人的意识观察到才真正坍缩，所以猫在被观察前可以处于叠加态。他还认为，波函数是希尔伯特空间的一个矢量，坍缩只是某个方向的投影。他的好友维格纳说，意识可以作用于外部世界，当意识处于系统中时，则不会出现叠加态（人看着猫时，猫就不处于叠加态）。那什么是意识？意识是不是由原子组成？如果是的话，把人拆掉，再另一处组装，那此人是否是原来的人？如果有非常强的计算机和算法模拟每一个细胞，那么计算机是否也拥有了智能？那多么复杂的算法才算有意识？那么在宇宙的智能出现之前，宇宙应该处于叠加态，当智能出现了，便使宇宙坍缩，更写好了宇宙的历史？
1979年，约翰惠勒的延迟实验证明了，现在的行为可以决定过去“应当”怎样发生。所以宇宙的历史也可以因为高级生物的观察而延迟产生！宇宙常数可能是一些叠加态，因为被我们观察，所以被创建，因为被创建，所以我们被产生。这就是人择原理。这又回到了意识这个问题。
多世界解释MWI则提出假设，无需面对波函数坍缩：真实的宇宙态矢量存在于一个高维希尔伯特空间，我们的世界只是其中一个投影，一个解。MWI使得宇宙只有一个波函数，薛定谔方程是决定性的。薛定谔的猫不会处于叠加态，死于不死，处于两个互相正交的世界。宏观世界因为粒子多、维度高而容易正交。单独观察粒子，粒子因为维度低，所以容易正交——观察到干涉。
但从MWI引申而来的量子自杀问题说明了，任何意识只要开始存在，则必将永生。（最终人择原理）每个有意识的个体所处在的世界都将是永远，不会死亡。那什么是“我”？现在的我以及意识只不过是高维的一个投影而已。
在隐变量领域（存在一种我们测量、观察不到的因素），玻姆(David Bohm)发展了德布罗意导波，贝尔发现了贝尔不等式。贝尔不等式重拾起爱因斯坦的EPR佯谬，想要证明在经典世界里超距粒子间的协同性是受限的，不是亲密无间的。但是80年代法国奥赛光学所的阿莱恩阿斯派克特(Alain Aspect)实验证明，贝尔不等式可以被突破，也就是说——定域的隐变量理论是不存在的！——世界不可能既没有超光速的信号传播且是可为隐变量所描述的客观世界。这个实验的价值等价于1886年的迈克尔逊-莫雷实验。如果世界是可以超距的，那么意味着信号可以超光速，可以回到过去。
系统解释（the ensemble interpretation）则完全不理会坍缩和叠加态，只谈统计，只谈可观察的实验。GRW理论认为粒子的定域过程（spontaneous localization）即坍缩过程存在，但概率特别小——十亿年一次。GRW抛弃能量守恒，坚持系统是不可能被独立观察的，粒子是按照概率进行飘散。GRW的坍缩与系统粒子数成反比，所以当观察小系统的波函数坍缩时，可能需要一年时间。
DH理论（退相干历史）把历史分为精细历史和粗略历史。精细历史之间会互相干涉，而粗略历史通过路经积分函数，可以抵消干涉，准确预测粗略历史。因为精细历史 是相干的，所以没有计算的意义。对于薛定谔的猫来说，原子衰变是叠加态的，相干的，可是与环境作用后，形成了“猫死”和“猫活”两个历史族，于是退相干，宏观世界也就不存在叠加态了。DH的本意是要创建一个客观存在的世界，可是对于同一个事件，比如足球比赛，因为历史族的切割不同，所以导致观测的物理描述不同（一场1:0的比赛是胜利的比赛，但不是总得分为2的比赛）（DH说这违反了同族原则，自己编出来的一个原则）（没能理解）
最后的超弦理论说，所有的粒子都不是点，是一个开放或头尾成环的弦。它总共有11维，其中六维是收紧且扰动，造成了不确定性。
爱因斯坦的广义相对论被量子论攻击的够呛，经典物理的决定论、实在论都受到了挑战。
备注：议会前的罗伯斯庇尔；群魔殿（Pandemonium）；1933年艾伦费斯特枪杀智障儿子并自杀