数学联邦政治世界观
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概率(一) (5-1)

"In no other branch of mathematics is it so easy for experts to blunder as in

probability theory."

“在所有数学的分支中,再也没有哪一支像概率论那样让数学家们轻易地出口成错”

—Martin Gardner

我们前面讨论了好几章的多世界理论和退相干理论,我们注意到,多世界理论是一个严格的决定论。多世界理论抛弃了坍缩假设,就连带着抛弃了玻恩规则。如果我们跳出宇宙之外,以上帝视角观察这个宇宙,它只遵守唯一的、完全决定论的薛定谔方程。因而整个过程中,没有任何“随机性”的生存空间。每一个符合量子力学定律的事件都必然发生,它们发生在不同的“世界”中。进而,“可能性”也就没有生存空间了:一个事件要么是必然发生的(符合量子力学定律),要么是必然不发生的(不符合量子力学定律)。没有“可能发生”的情况出现。而在一个没有上帝视角、作为宇宙的一部分的你看来,你只能看到其中的某一个事件,而你的无数其它“版本”分别看到了无数其它的事件。那么,问题来了:

1. 我们所说的“可能性”是怎么回事?或者说,“概率”是怎么一回事?我们如何在一个完全决定论的世界里产生“概率”的概念?

2. 玻恩规则又是怎么一回事?为何我们会按照玻恩规则来“指定”一个事件的“概率”?

这,就是人们彻底接受多世界理论之前,横亘的最后一个壁垒。如果这个问题无法解决,多世界理论最终总归是面临着一个喉中鱼刺,让人无比难受。

在近几十年,无数的人们在试图寻求这个答案,这些试图从纯幺正的量子力学中推导出玻恩规则的,从最早的Everett开始,有科学界的大佬,例如量子信息的大佬Deutsch、Wallace,有宇宙学的大佬Tegmark,也有退相干理论的大佬Zurek等等,还有很多不那么出名的科学家。至今已经有不下几十人提出了各种不同的理论,同时有更多的人在对这些理论进行着近乎吹毛求疵式的批评。在人们不断地深入探讨的同时,人们发现了这样一个问题:其实,多世界理论中“概率”的问题,并非只有在多世界理论中存在。事实上,所有与多世界理论中的概率相关的问题,都是在“概率”这个一般概念之中就问题重重。我们现在必须要先跳出多世界,甚至跳出量子力学,从概率的根子上探寻。

概率可以算作是数学理论中一个比较奇怪的概念。一般而言,数学理论中的每一个概念都是极尽严谨之能事,让人们在逻辑上毫无分歧的余地。但是概率理论则不然,一方面,作为一个纯数学理论,它的逻辑结构清晰,理论体系完备。事实上,概率论是数学理论中的一个重要分支 [1],概率的应用在数学、自然科学、社会科学等各领域十分广泛。而另一方面,在纯粹的数学含义背后,概率到底意味着什么?作为一个核心概念,它的严格定义又是什么?说到底,人们对概率如何诠释?对此人们的认识可以说仍然是一笔糊涂账。

这一点非常像量子力学的现状:量子力学有着严格的形式理论和逻辑体系,遵从这种形式理论,人们对一个问题不会有任何分歧的结论,但是,这种结论如何诠释,例如波函数到底是什么?坍缩到底是什么?此类问题争论了100多年以后,大家仍然是公说公有理婆说婆有理。并且后面我们可以看到,关于量子力学诠释的争论,和概率诠释的争论有着密切的联系。

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