数学联邦政治世界观
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量子纠缠 (6-1)

“I would not call that one but rather THE characteristic trait of quantum mechanics”

“我不想说量子纠缠是量子力学的一个独有特性,而是在说,它是量子力学的终极特性。”

– 薛定谔‬

我们来看看,由于量子态的叠加性和概率本性,产生的量子力学中最令人迷惑的现象,量子纠缠。

前面章节里面,我们曾经把量子力学的大事记列举了一下,看到爱因斯坦和薛定谔都先后对哥本哈根学派发起过猛烈的攻击。就像是前面所提到的“蝴蝶效应”让每个人都知道了混沌一样,薛定谔的著名的喵星人,使得这场极端专业的,本应该是非常小众的辩论,成为了广大学渣们喜闻乐见的谈资。

而与薛定谔猫同样知名的,是爱因斯坦的名言“上帝不掷骰子”,大家把这句话当做爱因斯坦的决定论哲学的明证,其实,爱因斯坦真正最在意的远不是决定论,而是实在论。爱因斯坦还有另一句名言:

“当你不看月亮的时候,它还在吗?”

可能是因为这句话不像“上帝不掷骰子”简短有力,因而它的流传度远远不及后者。但是,这却是爱因斯坦更加关注的 – 实在论,他对之的执着看法甚至远远超过了决定论。

在我们前面讨论的时候,可能这一点也深深地迷惑了你。这个世界怎么啦?当我们不观察它的时候,它就变成了一堆状态的叠加态。而仅仅是心血来潮地,不知何时我们好奇地睁开眼睛看了一眼,它突然之间在一瞬间就就变成了你眼中的现实?更加奇特的是,根据我们想观测的变量不同(位置、动量、能量……),这个世界竟然会变幻它的面目来响应?!为何这个世界会根据我们一个主观的决定而变幻它的面目?我们如此渺小的人类,在宇宙间有如沧海一粟,竟然因为我们的一个“我想要观察一下”这样的决定,而导致了整个宇宙的巨变!难道在我们主观的外部,不存在一个独立于我们的客观世界吗?

爱因斯坦坚信,这个世界的客观实在必须是独立于人们的观察之外的,即使我们不做观察,甚至是即使我们不存在,这个世界仍然是确确实实存在的,不会因为我们看了一眼就会突然变成我们眼前的世界。因而,他完全不能接受所谓“当我们不观察一个系统时,它不具备确定的状态”这种观点。最开始,他认为量子力学肯定是什么地方搞错了,但是随着量子力学精准地符合实验结果,他渐渐地相信量子力学是正确的,但他坚信它是不完备的:因为它无法揭示量子态背后的、独立于主观的客观现实。他认为,量子力学之所以只能用概率的方式描述世界,是因为我们还没有发现隐藏于概率背后的因果关系。在他看来,因而量子力学只是一个唯象的理论,远远算不上完备,只有我们找到隐藏在概率背后的真正的规律(“隐变量理论”),我们才能说我们已经建立了完备的理论。

爱因斯坦的信念具有广泛的代表性。在量子力学早期,人们也一直没有放弃建立一种隐变量理论的努力。隐变量理论认为,我们用波函数描述世界,只是一种表面上方便的工具,是一种权宜之计。在波函数的背后,仍然有更深层的现实和规律没有被发现 – 波函数只是一个展现(emerge)在我们面前的表象。这种深层的、我们尚未发现的现实,就被称作是隐变量。例如,隐变量可以认为,每个粒子在任何时候都存在一个确定的位置,我们现在只能用波函数和概率来描述粒子,是因为我们还暂时找不到一个可以描述精准位置的方程。

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