大话量子力学_科普之友

是它要么正面朝上要么背面朝上。退相干同时也解释了宏观物体为什么具有如此特殊的状态。
　　
　　科学还是哲学？
　　
　　在量子物理中引入随机波函数坍缩是为了解释我们为什么能观测到的概率以及为什么宏观物体不具有叠加态。在埃弗雷特提出一切都是随机的以及退相干理论解释了为什么我们不曾经历叠加态之后，引入波函数坍缩就显得不是那么必要了。尽管在埃弗雷特的眼中波函数在技术上是永不坍缩的，但是退相干造成的结果看上去却就像是发生了坍缩。
　　
　　我觉得现在是时候更新那些依然把波函数坍缩作为量子力学基本假设的教科书了。做为计算手段波函数坍缩依然具有它的使用价值，但是为了避免混淆学生们应该知道这也许并不是拓展薛定谔方程的基本方式。如果一本量子力学教科书的索引中没有出现“埃弗雷特”和“退相干”，那么我建议你还是另买一本更新的。
　　
　　50年后我们可以庆祝埃弗雷特的解释依然和观测相符，但是我们还必须面对另一个问题：它是科学还是哲学？其核心是平行宇宙自身并不是一个理论，而是某些理论的推论。对于一个可证伪的理论，我们不需要观测和检验它的每一个预言——只要一个就够了。
　　
　　由于爱因斯坦的广义相对论成功地预言了许多我们观测到的现象，因此即使我们无法观测我们也会认真对待它所给出其他结果，例如黑洞的内部结构。类似地，量子力学成功的预言也使得科学家们严肃地看待它的其他预言，包括平行宇宙。
　　
　　此外，通过未来的实验，埃弗雷特的理论也是可以证伪的。它认为，不管这个系统多大，你都不会观测到波函数的坍缩。确实，在含有许多原子的系统中已经观测到了不坍缩的叠加态，例如碳-60分子。一些小组正在尝试在含有10亿亿个甚至更多原子的系统中制造出量子叠加态，这些系统已经非常接近宏观系统。与此同时，全世界都在努力制造量子计算机，一旦成功它将可以以比普通计算机快指数式的速度来分解自然数，这相当于在埃弗雷特的平行宇宙中实施并行计算。
　　
　　鸟的视野
　　
　　因此埃弗雷特的理论是可检验的，而且到目前为止和观测相符。但是你真的应该相信它吗？当我思考自然界的最终属性的时候，我发现从两个角度来考察一个物理理论非常有用。一个是以研究其数学结构的物理学家的外部眼光来看，另一个则是用一个身处其数学所描述的世界中的观测者的内部视角来审视。前者好像是一只飞翔于高处的鸟儿可以纵览全局，后者则像是被这之鸟看到的青蛙。
　　
　　从鸟的视野来看，埃弗雷特的宇宙是简单的。那里只有一个波函数，它随着时间平滑而确定的演化，不存在分裂与平行。由这个波函数描述的抽象量子世界包含了大量的经典平行宇宙，它们不断地分裂、合并，同时其中也包含了大量缺乏经典描述的量子现象。从青蛙的角度来看，观测者看到的仅仅是所有物理实在的一小部分，它们把经典世界的分裂当成了量子世界的不确定性。
　　
　　那么青蛙的视角和鸟的视野哪个更基本？换句话说，对于你而言哪个更基本：人类的语言还是数学的语言？如果你选择前者，那么你可能会青睐于量子力学的“多重世界”解释，而量子力学为了使得波函数坍缩并且消除多重宇宙牺牲了其数学上的简单性。
　　
　　但是如果你倾向于一个简单而纯粹的数学理论，那么你——和我一样——会在多重世界解释上遇到麻烦。一般而言，要建立一个能预言所有可观测现象的数学理论是极为困难的，量子理论也不例外。
　　
　　此外，由于演化所赋予我们的直觉仅仅来自我们的祖先对生存所必需的物理现象的认识，例如石头飞行的轨迹，因此我们觉得量子力学是违反直觉的。
　　
　　你可以做出选择。但是我担心，如果我们由于它看上去古怪而忽视埃弗雷特的理论，那么我们就有可能失去把我们的视野拓展到地平线以外的机会。20世纪20年代沙普利和柯蒂斯关于是否存在大量星系（当时的平行宇宙）的争论现在依然具有启示作用。
　　
　　埃弗雷特要我们知道我们的物理世界要比我们所能想象的还要大得多，比起50年前这样一个建议在宇宙学取得巨大突破的今天可能更容易被接受。我们认为埃弗雷特的唯一失误就是他所处的年代。在下一个50年，我相信我们会更习惯我们的宇宙所拥有的这些古怪的特征，甚至发现这些古怪的特点正是她迷人的所在。
　　

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