量子物理的巔峰對(duì)決

石無(wú)魚(yú)

在物理學(xué)上，有一場(chǎng)爭(zhēng)論從上個(gè)世紀(jì)20年代一直延續(xù)至今。這是物理學(xué)史上持續(xù)時(shí)間最久、思想交鋒最激烈的一場(chǎng)爭(zhēng)論，幾乎把所有大牌人物，諸如愛(ài)因斯坦、玻爾、薛定諤、惠勒等都卷了進(jìn)去。連“一貫正確”的愛(ài)因斯坦，這一次都落了下風(fēng)。

爭(zhēng)論所涉及的問(wèn)題自然非同小可。小而言之，可以動(dòng)搖科學(xué)的根基，大而言之，影響到我們看待世界的方式。因?yàn)檫@是一場(chǎng)關(guān)于“實(shí)在”的爭(zhēng)論。要而言之，就是我們?cè)摗叭绾慰创龑?shí)在”。

哲學(xué)上的“實(shí)在”之爭(zhēng)

“如何看待實(shí)在”這話哲學(xué)味有點(diǎn)重，換句話表達(dá)，其實(shí)就是“如何看待世界”或“如何看待事物”。

你或許會(huì)說(shuō)，這有什么好問(wèn)的？唯物主義不是說(shuō)，世界是不以人的意志為轉(zhuǎn)移的客觀存在嗎？

沒(méi)錯(cuò)。但我們知道，哲學(xué)上還有別的觀點(diǎn)。譬如，我國(guó)明代的大哲學(xué)家王陽(yáng)明主張，一切皆由心生，心外無(wú)物。據(jù)說(shuō)，有一次他與朋友郊游，朋友指著花樹(shù)問(wèn)：“你說(shuō)心外無(wú)物。但此花樹(shù)在山中自開(kāi)自落，與我的心有何干？”王陽(yáng)明回答：“你未看此花時(shí)，此花與你的心同歸于寂；你來(lái)看此花時(shí)，則此花顏色一時(shí)明白起來(lái)，由此便知此花不在你的心外?！蹦憧赡軙?huì)把這種回答視為狡辯，但仔細(xì)想想，恐怕也難以駁倒。

此外，介于唯物、唯心之間，還有以康德哲學(xué)為代表的另一種觀點(diǎn)?？档抡f(shuō)，首先，在我們身外，是存在著那么一個(gè)不以人的意志為轉(zhuǎn)移的世界，但他又說(shuō)，這個(gè)世界自身到底是什么樣的，是我們永遠(yuǎn)無(wú)從知道的。為什么呢？因?yàn)槲覀円@得對(duì)它的認(rèn)識(shí)，就不得不通過(guò)觀察；但在觀察時(shí)，由于人類(lèi)感官以及意識(shí)不由自主的參與，已經(jīng)對(duì)外來(lái)信息進(jìn)行了加工；加工后在我們頭腦中形成的世界，跟純?nèi)豢陀^的那個(gè)世界已不大一樣。

這種說(shuō)法也有道理。譬如，你在墻上畫(huà)一條直線，然后在中間擦去一小段，露個(gè)缺口。當(dāng)你從遠(yuǎn)處看時(shí)，會(huì)以為這是一條連續(xù)的直線。神經(jīng)生物學(xué)告訴我們，人類(lèi)觀察外物時(shí)，喜歡獲得一個(gè)清晰的輪廓；一旦輪廓線有中斷，意識(shí)就會(huì)自作主張通過(guò)想象來(lái)填補(bǔ)。但這樣得來(lái)的輪廓，顯然已跟原樣不大一樣。

所以你看，事情遠(yuǎn)沒(méi)有教科書(shū)上說(shuō)的那么簡(jiǎn)單。“如何看待實(shí)在”“到底有沒(méi)有純客觀的實(shí)在”，這類(lèi)問(wèn)題在哲學(xué)上爭(zhēng)議了幾千年，至今也沒(méi)爭(zhēng)出個(gè)名堂。

威力無(wú)比又充滿爭(zhēng)議的量子力學(xué)

但是科學(xué)的根基當(dāng)然是建立在唯物基礎(chǔ)上的?？茖W(xué)不僅承認(rèn)在我們之外存在著一個(gè)客觀的世界；而且還承認(rèn)，事物運(yùn)動(dòng)存在著客觀規(guī)律；而科學(xué)的任務(wù)就是把自然規(guī)律揭示出來(lái)。試想，倘若“物由心生”，每個(gè)人看到的世界都各不相同；倘若牛頓三大定律只對(duì)牛頓眼里的世界成立；科學(xué)還有理由存在么？

但是，如此明白的道理到了量子的時(shí)代，似乎一下子成了問(wèn)題。

誕生于一個(gè)多世紀(jì)以前的量子力學(xué)，是關(guān)于原子、光子等微觀粒子的一門(mén)學(xué)科。一百多年來(lái)，它取得了輝煌的成就。沒(méi)有它，就不會(huì)有今天被廣泛使用的電腦、手機(jī)等設(shè)備；它還解釋了“天空為什么是藍(lán)的？”“星星是如何發(fā)光的？”這類(lèi)自古以來(lái)懸而未決的問(wèn)題；實(shí)驗(yàn)已一再證實(shí)了它所預(yù)言的許多奇怪結(jié)論，譬如超導(dǎo)、超流、希格斯粒子等；在某些情況下，理論預(yù)言甚至跟實(shí)驗(yàn)結(jié)果相符到小數(shù)點(diǎn)后面十幾位。

但奇怪的是，就是這么一門(mén)了不起的理論，自誕生之日起，它的含義到底是什么，就費(fèi)人索解。因?yàn)檫@涉及到一個(gè)重大的問(wèn)題—如何看待實(shí)在？

爭(zhēng)議的核心—波函數(shù)

目前，對(duì)量子力學(xué)的解釋至少流行著十幾個(gè)版本。每一版本對(duì)實(shí)在的看法都不一樣。爭(zhēng)論的核心是一個(gè)叫“波函數(shù)”的東西。它是物理世界中某個(gè)實(shí)實(shí)在在的東西嗎？抑或，它僅只是一個(gè)為預(yù)測(cè)結(jié)果而人為發(fā)明出來(lái)的抽象的數(shù)學(xué)工具？

讓我們來(lái)解釋一下，什么叫實(shí)實(shí)在在的東西，什么叫抽象的數(shù)學(xué)工具。你在中學(xué)物理課上，大概已學(xué)過(guò)諸如力、能量、電場(chǎng)、磁場(chǎng)等概念。雖然肉眼不可見(jiàn)，但你總不能否認(rèn)，它們是實(shí)實(shí)在在的吧。但有些東西就不一樣了。譬如，炒股的人愛(ài)津津樂(lè)道某只股票的曲線。但世界上當(dāng)然不存在“股票曲線”這玩意兒，存在的只是一只只具體的股票和它們?cè)诓煌瑫r(shí)間的價(jià)格。至于股票曲線，那是人們?yōu)榱朔奖闫鹨?jiàn)，發(fā)明出來(lái)用于描述股票價(jià)格漲落的。換句話說(shuō)，它只是一個(gè)抽象的數(shù)學(xué)工具。

那么，爭(zhēng)論涉及的波函數(shù)又是什么呢？

在經(jīng)典物理學(xué)中，用一組波動(dòng)方程來(lái)描述電磁波的運(yùn)動(dòng)。我們把方程中出現(xiàn)的隨空間、時(shí)間變化的電場(chǎng)或磁場(chǎng)，籠統(tǒng)地稱(chēng)作波函數(shù)。在這種情況下，很顯然，波函數(shù)就是電場(chǎng)或磁場(chǎng)本身，是一種實(shí)實(shí)在在的東西。

在量子世界，由于粒子具有波粒二象性，物理學(xué)家借鑒經(jīng)典物理學(xué)，也用一個(gè)叫波函數(shù)的量來(lái)描述微觀粒子的運(yùn)動(dòng)。但是，當(dāng)他們?cè)噲D把波函數(shù)解釋成像電場(chǎng)、磁場(chǎng)那樣實(shí)實(shí)在在的物理量時(shí)，卻遇到了巨大的困難。最后，他們不得不接受德國(guó)物理學(xué)波恩提出的一種解釋?zhuān)毫孔邮澜缋锏牟ǎ皇峭ǔＲ饬x上的波，而是一種概率波，波函數(shù)用來(lái)描述粒子出現(xiàn)在空間某一點(diǎn)附近的概率，自身并不指任何可觀測(cè)的物理量。原則上，只要知道了波函數(shù)，其他一切可觀測(cè)的物理量，如位置、能量、動(dòng)量等，都可以從它推導(dǎo)出來(lái)。但由于量子的不確定性原理，這些量不具有經(jīng)典力學(xué)的確定值，波函數(shù)所能告訴我們的，只是一個(gè)概率的分布，比如粒子在某個(gè)位置附近出現(xiàn)的概率是多少，等等。

這個(gè)解釋后來(lái)上升為量子力學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)解釋?zhuān)诌@種觀點(diǎn)的是以丹麥物理學(xué)家玻爾為代表的哥本哈根學(xué)派。

既然波函數(shù)本身是不可觀測(cè)的，按理說(shuō)，它就不應(yīng)該是一個(gè)實(shí)實(shí)在在的東西，而只是一種計(jì)算工具。（物理學(xué)史上，與此類(lèi)似的一個(gè)例子是原子的概念。盡管科學(xué)家早在18世紀(jì)就已經(jīng)提出了原子論，但由于原子實(shí)在太小，人們?cè)诤荛L(zhǎng)時(shí)間內(nèi)都沒(méi)直接觀察到它，于是一些人曾提出，原子或許并不是一種實(shí)際存在的東西，而只是一個(gè)有用的數(shù)學(xué)概念。直到20世紀(jì)人們直接觀測(cè)到原子之后，這種質(zhì)疑聲才停止。）然而吊詭的是，在標(biāo)準(zhǔn)解釋中，波函數(shù)還具有其他一些匪夷所思的特征。這些特征似乎又表明，它是一種實(shí)際存在的東西。endprint

匪夷所思的波函數(shù)

第一個(gè)奇怪的特征是，一個(gè)粒子的波函數(shù)是各種可能狀態(tài)的疊加。換句話說(shuō)，粒子處于一種“疊加態(tài)”。

什么是“疊加態(tài)”？

舉個(gè)例子。根據(jù)我們的日常經(jīng)驗(yàn)，一個(gè)物體某一時(shí)刻總處于某個(gè)確定的狀態(tài)。比如我說(shuō)，狗狗現(xiàn)在“在”客廳里，或是說(shuō)，狗狗現(xiàn)在“不在”客廳里。要么在，要么不在，兩種情況必居其一。然而，在微觀的量子世界里，情況卻有所不同。例如，電子可以同時(shí)位于兩個(gè)不同的地點(diǎn)：A和B。也就是說(shuō)，電子既在A，又不在A。電子的狀態(tài)是“在A”和“不在A（在B）”兩種狀態(tài)按一定概率的疊加。微觀粒子的這種混合狀態(tài)，叫做“疊加態(tài)”。處于疊加態(tài)的粒子，狀態(tài)是不確定的，波函數(shù)只能告訴你，處于A狀態(tài)的概率是多少，處于B狀態(tài)的概率是多少，而不能確切地告訴你，粒子此刻到底處于A還是處于B。

但是，我們?cè)谟^測(cè)的時(shí)候，在同一時(shí)刻不是在A，就是在B捕捉到這個(gè)粒子，總不能在同一時(shí)刻既在A處，又在B處捕捉到它吧？這個(gè)矛盾怎么解決呢？

這就涉及到波函數(shù)的第二個(gè)特性，即坍縮。標(biāo)準(zhǔn)解釋說(shuō)，當(dāng)我們對(duì)粒子的狀態(tài)進(jìn)行“觀測(cè)”時(shí)，粒子的疊加態(tài)就不復(fù)存在，而是“坍縮”到“在A”，或是“不在A”兩個(gè)狀態(tài)的其中之一。但是，微觀與宏觀之不同在于觀測(cè)之前。在宏觀世界里，狗狗在不在客廳，觀測(cè)之前即已成事實(shí)，并不以你“看”還是“不看”為轉(zhuǎn)移。而微觀粒子在測(cè)量前處于什么狀態(tài)，是不確定的，直到測(cè)量它的那一刻，波函數(shù)發(fā)生坍縮，各種可能性變成了一種可能性，它才以一個(gè)確定的狀態(tài)呈現(xiàn)出來(lái)。

盡管坍縮的機(jī)制是什么，至今依然還沒(méi)搞清楚，但毋庸置疑，只有實(shí)實(shí)在在的東西才會(huì)坍縮，一個(gè)抽象的數(shù)學(xué)工具總不能坍縮吧。所以這樣一來(lái)，波函數(shù)似乎又是某種實(shí)際存在的東西。

值得一提的是，波恩最初是把波函數(shù)當(dāng)作一個(gè)數(shù)學(xué)工具的，但后來(lái)改變了看法。所以，至今在量子力學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)解釋里，波函數(shù)被認(rèn)為是像能量、場(chǎng)一樣的真實(shí)存在。

愛(ài)因斯坦PK玻爾

但對(duì)于這樣一種存在該如何理解呢？

傳統(tǒng)的科學(xué)雖然承認(rèn)存在著一個(gè)客觀的實(shí)在，但還認(rèn)為，我們只要足夠細(xì)心，總可以不干擾觀測(cè)對(duì)象本身，觀測(cè)者自身的影響可以忽略不計(jì)。但我們已經(jīng)看到了，在量子世界里，不僅觀測(cè)者對(duì)于觀測(cè)對(duì)象的干擾不可避免（根據(jù)不確定性原理，你要測(cè)量粒子的位置，就不可避免要干擾它的動(dòng)量；反之亦然），而且觀測(cè)者處于至高無(wú)上的地位，因?yàn)檎怯^測(cè)決定著觀測(cè)結(jié)果（觀測(cè)結(jié)果是波函數(shù)坍縮所致，而波函數(shù)坍縮又源于觀測(cè)）！

玻爾認(rèn)為，要理解波函數(shù)的這些古怪特征，我們必須學(xué)會(huì)以全新的眼光看待實(shí)在，至少要敢于承認(rèn)，在微觀物理世界，純?nèi)豢陀^的實(shí)在是不存在的，觀測(cè)對(duì)象和觀測(cè)者總是“捆綁”在一起的。瞧，這里已經(jīng)有點(diǎn)康德哲學(xué)的味兒了。

對(duì)于玻爾等人的這種主張，愛(ài)因斯坦十分反感，認(rèn)為它動(dòng)搖了科學(xué)的根基。一個(gè)月夜，愛(ài)因斯坦一邊散步，一邊問(wèn)一位同事：“你真的相信，當(dāng)你沒(méi)看月亮的時(shí)候，月亮不在那里嗎？”

但下面這個(gè)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)似乎證明玻爾的觀點(diǎn)是對(duì)的。

用一把精確控制的電子槍?zhuān)岆娮右粋€(gè)一個(gè)地射向兩條平行的狹縫。從經(jīng)典觀點(diǎn)來(lái)看，一個(gè)電子不可分，并且電子之間不會(huì)互相干涉。但是，實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻表明，電子束在后面的屏幕上產(chǎn)生了明暗相間的干涉條紋。由于干涉是波的一種特性，所以在這個(gè)例子中，電子以波的形式存在。

這個(gè)結(jié)果已經(jīng)夠奇怪了吧，但更詭異的事情還在后頭。

為了探索干涉是如何發(fā)生的，物理學(xué)家在兩個(gè)狹縫口放上兩個(gè)粒子探測(cè)器，企圖測(cè)量每個(gè)電子到底走了哪條縫，如何形成了干涉條紋？然而，意想不到的事情發(fā)生了：一旦想要用任何方法觀察電子到底是通過(guò)了哪條狹縫，干涉條紋便立即消失了！這時(shí)，電子又以粒子的形式存在了。

瞧，觀測(cè)似乎決定了電子的存在形式！觀測(cè)決定了實(shí)驗(yàn)結(jié)果！玻爾贏了！

薛定諤PK玻爾

但玻爾等人的解釋畢竟太神秘，太不可思議了；再者，你要是問(wèn)，既然宏觀物體都是由粒子組成的，為什么在日常生活中看不到量子效應(yīng)？玻爾等人恐怕也解答不了。

凡此種種不滿意之處，讓一些物理學(xué)家更青睞另一種看法：波函數(shù)并不是一種真實(shí)存在的東西，它僅僅是像股票曲線對(duì)于股票一樣的數(shù)學(xué)工具，用以反映特定結(jié)果發(fā)生的概率。這樣可以消除量子力學(xué)的悖論。為了理解這一點(diǎn)，讓我們來(lái)看一個(gè)例子：薛定諤的貓。

薛定諤也是量子力學(xué)的奠基人之一。他提出的這個(gè)著名思想實(shí)驗(yàn)，組成部件包括：鋼箱、貓、放射性元素、粒子探測(cè)器、錘子和一瓶氰化物。貓被置于鋼箱內(nèi)，蓋子關(guān)嚴(yán)，沒(méi)有人能看到里面發(fā)生了什么。因?yàn)樗プ兪且环N隨機(jī)行為，在任意時(shí)刻，放射性元素可能衰變，也可能不衰變。如果它衰變，就發(fā)射出高能粒子。探測(cè)器檢測(cè)到粒子后，會(huì)啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，讓錘子砸下，打碎小瓶。瓶里的有毒氣體將把貓殺死。如果放射性元素沒(méi)有衰變，貓就會(huì)活下去。

如果按標(biāo)準(zhǔn)解釋?zhuān)派湫粤Ｗ釉谖礈y(cè)量時(shí)，同時(shí)處于既衰變又未衰變的疊加態(tài)；只有在測(cè)量時(shí)，它才會(huì)變身為某個(gè)確定的狀態(tài)—要么衰變了，要么未衰變。那么，這對(duì)貓意味著什么呢？難道說(shuō)，在人們打開(kāi)箱子之前，貓?zhí)幱诩人烙只畹臓顟B(tài)？

薛定諤通過(guò)這個(gè)思想實(shí)驗(yàn)狠狠嘲笑了玻爾等人的觀點(diǎn)。他認(rèn)為，要消除這個(gè)悖謬，唯一的辦法是，承認(rèn)波函數(shù)不可能是一種真實(shí)的存在，它僅僅是用于描述不同事件發(fā)生概率的一個(gè)數(shù)學(xué)工具。放射性粒子要么衰變了，要么未衰變，不可能同時(shí)既衰變又未衰變；貓也一樣，要么活著，要么死了，不可能同時(shí)既是活的又是死的。貓的狀態(tài)在人們打開(kāi)蓋子觀察之前就決定了。當(dāng)蓋子打開(kāi)時(shí)，唯一發(fā)生變化的是我們關(guān)于貓的命運(yùn)的認(rèn)識(shí)。

的確，薛定諤的解釋很有說(shuō)服力。但問(wèn)題又來(lái)了：前面那個(gè)雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，如果波函數(shù)并非真實(shí)存在，那些明暗相間的干涉條紋該如何解釋呢？

“沖浪”的粒子理論

對(duì)于薛定諤等人否認(rèn)波函數(shù)真實(shí)存在的主張，不僅玻爾不認(rèn)同，愛(ài)因斯坦也不能接受。在承認(rèn)“波函數(shù)是一種真實(shí)的存在”這一點(diǎn)上，愛(ài)因斯坦跟玻爾倒是一致的。endprint

但除此之外，愛(ài)因斯坦和玻爾就沒(méi)有共同語(yǔ)言了。他不僅反對(duì)玻爾的“觀察決定結(jié)果”的觀點(diǎn)，也反對(duì)“疊加態(tài)”的觀點(diǎn)。針對(duì)“疊加態(tài)”，他說(shuō)過(guò)一句很有名的話：“上帝不會(huì)擲骰子”。玻爾的回答是：“愛(ài)因斯坦，別去指揮上帝應(yīng)該怎么做！”幾十年后，霍金的說(shuō)法是：“上帝不但擲骰子，他還把骰子擲到我們看不見(jiàn)的地方去！”

愛(ài)因斯坦至死都相信，宇宙中沒(méi)有什么是不確定的，而量子力學(xué)聲稱(chēng)的不確定，只表明它本身是有缺陷的，它在描述“實(shí)在”時(shí)，肯定還缺了點(diǎn)什么；假如有一天建立起一個(gè)更全面的關(guān)于“實(shí)在”的理論，量子世界里那些捉摸不定的性質(zhì)，就能得到滿意的解釋。

延續(xù)愛(ài)因斯坦的這一思路，歷史上一些人做了有益的探索。1927年，法國(guó)物理學(xué)家路易斯·德布羅意提出一種叫“導(dǎo)航波”的解釋。他說(shuō)，波和粒子同樣是真實(shí)的，每個(gè)粒子就像沖浪的人一樣，“騎”在自己的波上，波的傳播引導(dǎo)著粒子的運(yùn)動(dòng)。但粒子和波的運(yùn)動(dòng)，都嚴(yán)格遵照經(jīng)典物理學(xué)的規(guī)律。

為了理解這一理論，我們先來(lái)看一個(gè)實(shí)驗(yàn)：用一個(gè)培養(yǎng)皿盛上一小碟硅油，然后用牙簽滴入一粒小水滴。由于水不溶于硅油，當(dāng)水滴落到硅油表面時(shí)，就產(chǎn)生一種波。波傳播到培養(yǎng)皿的四壁，又被反射回來(lái)。這樣來(lái)回反射，反射波彼此疊加，在培養(yǎng)皿中形成穩(wěn)定的波動(dòng)。在下一次彈跳時(shí)，水滴與波相互作用，譬如說(shuō)水滴剛好落在波峰的右側(cè)，那么它就會(huì)被波往右方推。只要水滴的彈跳與波的振動(dòng)保持協(xié)調(diào)，讓它始終落在涌起的波峰右側(cè)，那么水滴就會(huì)被波一直推著往右方運(yùn)動(dòng)。水滴產(chǎn)生波，波又引導(dǎo)水滴的運(yùn)動(dòng)，這就是一個(gè)導(dǎo)航波的例子。

舊理論的 “復(fù)活”

導(dǎo)航波理論可以解釋包括雙縫干涉在內(nèi)的很多量子現(xiàn)象，而且不會(huì)跟經(jīng)典物理學(xué)的觀念沖突。遺憾的是，與標(biāo)準(zhǔn)解釋相比，它不會(huì)給我們提供更多的認(rèn)識(shí)（如果它是比量子力學(xué)更全面的理論，它理應(yīng)能提供我們更多新的認(rèn)識(shí)），所以自誕生之日起，它就處于非主流地位。但近些年又引起了重視。

譬如，最近美國(guó)物理學(xué)家瓦倫蒂尼聲稱(chēng)，他找到一個(gè)驗(yàn)證導(dǎo)航波理論正確與否的機(jī)會(huì)。他說(shuō)，導(dǎo)航波理論預(yù)測(cè)的某些效應(yīng)，可能會(huì)在宇宙微波背景輻射上留下印記。

微波背景輻射源于大爆炸之后不久，如今它在空間的分布是非常均勻的。然而，詳細(xì)的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，它也有輕微的變化。標(biāo)準(zhǔn)的量子理論可以解釋幾乎所有這些微小變化，但在2015年，普朗克衛(wèi)星發(fā)回來(lái)的數(shù)據(jù)顯示，在背景輻射中還存在著一些標(biāo)準(zhǔn)量子理論解釋不了的微小異常。瓦倫蒂尼認(rèn)為，這些異?；蛟S正是他一直在尋找的，因?yàn)殡m然標(biāo)準(zhǔn)量子理論預(yù)測(cè)，隨機(jī)的量子漲落在早期宇宙中會(huì)留下印記，因而會(huì)在背景輻射中留下一些微小的變化，但導(dǎo)航波理論預(yù)言，漲落具有較少的隨機(jī)性（換句話說(shuō)，不會(huì)雜亂無(wú)章得太厲害），因此留下的印記會(huì)跟標(biāo)準(zhǔn)量子理論的預(yù)言稍有不同。既然某些微小的異常是標(biāo)準(zhǔn)量子理論解釋不了，那或許可用導(dǎo)航波理論來(lái)解釋。

最瘋狂的解釋

對(duì)量子力學(xué)的所有解釋中，最瘋狂的要數(shù)由美國(guó)物理學(xué)休·埃弗雷特提出的“平行宇宙理論”。這個(gè)理論如今幾乎家喻戶曉。

該理論跟標(biāo)準(zhǔn)解釋一樣，也承認(rèn)波函數(shù)是真實(shí)存在的。區(qū)別在于：標(biāo)準(zhǔn)解釋說(shuō)，在觀測(cè)時(shí)波函數(shù)發(fā)生了坍縮；平行宇宙理論則否認(rèn)了神秘的波函數(shù)坍縮，但又引入一個(gè)同樣神秘的觀點(diǎn)，認(rèn)為任意時(shí)刻每發(fā)生一個(gè)事件，大至天體爆炸，小至電子躍遷，世界就以一種不為人知的方式分裂，事件的每一種可能性都會(huì)在自己的世界里真實(shí)地發(fā)生。由此，宇宙每時(shí)每刻都在以驚人的速度繁殖。只是它們彼此不相通，我們觀察不到別的宇宙中發(fā)生的事情而已。

這種以一種神秘代替另一種神秘的做法有什么用處呢？

還是以薛定諤的貓為例。標(biāo)準(zhǔn)解釋說(shuō)，未做觀察前，這只貓?zhí)幱诩壬炙赖臓顟B(tài)；在打開(kāi)蓋子觀察時(shí)，它才選定了一種確定的狀態(tài)。正是這個(gè)說(shuō)法讓人無(wú)法接受。

平行宇宙理論則說(shuō)，沒(méi)錯(cuò)，未觀察前，是可以說(shuō)貓?zhí)幱诩壬炙赖臓顟B(tài)，但死貓和活貓并不處于同一個(gè)宇宙。因?yàn)榉派湫粤Ｗ铀プ儠r(shí)，包括觀察者在內(nèi)的整個(gè)宇宙都一分為二了：在一個(gè)宇宙，放射性粒子衰變，貓被毒死；在另一個(gè)宇宙，放射性粒子未衰變，貓活著。我們打開(kāi)蓋子觀察，并沒(méi)有“逼迫”波函數(shù)坍縮，只是確認(rèn)了自己處于哪個(gè)宇宙：如果你發(fā)現(xiàn)貓死了，就可以說(shuō)“嗯，看來(lái)我是處于貓死的宇宙”；但另有一個(gè)“我”卻處于貓活的宇宙。這樣就巧妙地避開(kāi)了貓既生又死的悖論。

目前平行宇宙理論有不少擁躉，但它的軟肋是既不能證實(shí)，又不能證偽，游走在科學(xué)和科幻之間。

最近一些年的進(jìn)展

四年前，三位英國(guó)物理學(xué)家發(fā)表了一篇文章。他們用了一個(gè)復(fù)雜的數(shù)學(xué)論證證明，任何不把波函數(shù)當(dāng)作真實(shí)對(duì)象來(lái)看待的量子力學(xué)解釋?zhuān)紩?huì)與量子力學(xué)本身沖突。既然量子力學(xué)的正確性是不可動(dòng)搖的，那么錯(cuò)誤的當(dāng)然只能是與之沖突的一方。所以，如果這一論證是正確的，那么像“平行宇宙理論”這樣將波函數(shù)視為物理實(shí)在的解釋?zhuān)坪蹙透雍侠砹恕?/p>

最近幾年，還有一種叫量子貝葉斯理論的解釋?zhuān)谖锢韺W(xué)家中大受歡迎。這種解釋雜糅了玻爾和薛定諤兩派的觀點(diǎn)。一方面，它贊同薛定諤的說(shuō)法，認(rèn)為波函數(shù)只是一個(gè)數(shù)學(xué)工具，并不對(duì)應(yīng)著物理實(shí)在；另一方面，它又贊同玻爾的觀點(diǎn)，認(rèn)為沒(méi)有純客觀的實(shí)在，觀察者和觀察對(duì)象總是不可避免相互影響的。由于涉及的理論過(guò)于深?yuàn)W，對(duì)于細(xì)節(jié)就不加以贅述了。這里只想告訴大家一點(diǎn)：這個(gè)理論甚至取消波函數(shù)，企圖用概率論來(lái)重新構(gòu)建量子力學(xué)，而且已經(jīng)取得初步的成功。endprint