量子：确定性和不确定性（二） (4-1)

我们暂时抛开其他，单考虑“正统”的量子力学诠释。对前面三个问题的答案很容易引导我们得到了这样一个结论：就是观察者在对系统做出一个观测的时候，系统的量子态会根据你测量而相应作出改变。对一个分散在空间的波函数，测量的结果就会使得波函数从一个扩散在空间的波变成了一个狭窄的尖峰。而这个尖峰它会出现在何处呢？它就出现在我们测量过程中找到粒子的那个位置，这个位置是概率性的，根据观测前波函数的具体取值，取值高的地方，这个尖峰出现在这里的概率就大，取值小的地方，尖峰出现的概率就低。总而言之，在观测的瞬间，波函数从一个“正常”的波，突然之间缩成了一个尖峰。尖峰可能出现在A、B、C或者其他任意位置，这样我们就得到了一个确定的位置测量。对于一组完全相同的量子态（系综），做出完全相同的观察，每次尖峰出现的位置是不同的。这就是“波函数坍缩”。

所以说，这个过程R描述的是，一个观测行为使得系统的量子态（不论它以前是什么状态）在一瞬间从一个分布变成一个尖峰，而尖峰出现位置的概率是由玻恩规则所描述的。这就是为什么在观测之后立即做出下一个观测的时候，我们仍然得到相同的观测结果，因为此时波函数仍然是一个尖峰，当然我们必然观察到粒子在确定的A点，而不可能在其它任何地方。

现在，我们回头总结一下量子演化的两个过程，R过程是由观测引发的，一瞬间使得波函数发生突然的、概率性的变化。U过程是在我们不对系统做出任何观测的时候，系统按照决定论的方式连续地，“乖乖”地演化。这里令人无法接受的地方集中体现在：

• 当我们不观测粒子的时候，它弥漫在空间，像个幽灵，无处不在，同时无处可寻。你要是问它在哪儿？对不起，这个问题毫无意义。如果用戏剧性语言描述的话，它哪儿都在，同时哪儿都不在。

• 观测行为成为一个物理过程中的关键，因为在观测的同时，那个无处不在的幽灵突然之间缩成一点出现在你面前，变成了“实体”。而它具体缩到哪一点？完全由它自己随心所欲，我们除了可能性，其他的无法事先获知。

• 事实上，当你完成一次观测，波函数坍缩成一点以后，如果你不立刻进行下一次观测，量子力学的必然结果就是，这一点又迅速开始弥散开来 [4]（重新扩散到空间成为一个幽灵。

很怪异，不是吗？

当我们回来再重新审视量子力学中的概率性和非确定性时，我们此时就会有一个新的认识。当我们不观测一个粒子时，我们可以根据薛定谔方程计算它的波函数。而这个波函数的含义是个概率波。请注意的是，这个概率并不意味着非确定性，因为就像我们一再强调的，波函数（量子态）才是粒子运动状态的描述，而此时粒子没有位置这个概念。不论量子态给出怎样的位置可能性，那只有在我们观测时才有意义。如果我们不观测，就不会引入任何非确定性。真正引入非确定性的，是在观测的时候 – 也就是著名的“波函数坍缩”过程。

波函数坍缩是由观测引发的。观测过程中发生了两件事：1、我们获得一个可观测量的确定值；2、我们对使波函数随机地发生一个突变（坍缩）。每一次的测量，都会使得波函数发生一次瞬间的突变，而这个突变是概率性的，它遵守玻恩规则。很明显，这个波函数坍缩的过程，是非决定论的。每次观测前，我们只能预测我们观测得到的数值的概率分布，以及观测后波函数可能出现的概率分布。

好了，纵观整个量子态的演化过程，每当我们进行观测时，系统波函数就发生坍缩，这是唯一的不确定过程。正是由于波函数的坍缩，使得系统发生了随机性的变化。这个怪异的观测过程，是非决定论的。

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