论文摘要
量子测量问题开始于量子理论之初。从那个时刻起,解决测量问题的各种尝试就不断出现。其中哥本哈根解释作为普遍接受的标准解释获得了正统解释的地位。但是这一解释内在固有的二元性、不彻底性以及反实在论特征不能够令人满意,尤其是随着量子理论向宏观,甚至宇观领域的发展,哥本哈根解释的界限被不断突破。致使这一解释的正统解释地位出现危机,也造成了在量子测量理论中多种解释并存的尴尬局面。事实上,自二十世纪九十年代以来,在量子物理学家、数学家以及一些物理学哲学家中,哥本哈根解释的正统地位就已经动摇了。在某种意义上,多世界解释理论正逐渐成为新正统解释。本文从量子测量的三大核心问题出发,全面梳理多世界解释的发展脉络。该理论立足于1957年埃弗雷特的博士论文,其本意是通过对量子测量问题的全面考证完善哥本哈根解释。埃弗雷特否认波函数塌缩,并认为波函数是一种真实的物理实在,提出相关态解释。他指出量子力学的形式体系可以提供自身的解释,这种解释是理论内在的,并不归结为哲学问题,多世界只是相关态解释的一个自然结论。虽然该理论的后期也出现一些分化,但是其基本立场——从客观一致性、实在论立场完善哥本哈根解释并没有改变,它也一直坚持玻恩的概率规则。但与哥本哈根解释不同,多世界理论认为波函数是整个宇宙中普遍的客观实在,它永远不会塌缩,而是出现了分叉。我们的世界是平行存在的,所谓的“可见”与“不可见”只有相对的意义,并不是绝对的。这些平行世界之间是完全等价的。多世界解释与哥本哈根解释的基本的分歧就是围绕对波函数的理解展开。前者把测量还原为纯粹的物理过程、把观察者的特殊地位彻底取消,坚持了独特的实在论立场,坚持量子理论的普遍适用性,而且有助于解决量子力学与广义相对论的矛盾,并在一定程度上解除了由此引发的实在论危机。此外,它在很大程度上克服了“眼见为实”的局限性,突破了工具主义的理论观念。因为工具主义者把解释仅仅看作是心理道具,是为了有助于人的记忆以及获得乐趣才放到理论中的编造出来的东西。多世界解释的理论观认为,科学理论的发现以及确立并不过度地依赖于经验,相反真实的世界的构造可以通过不可见的理论揭示出来。量子力学打破了近代科学的基本原则,比如因果性、决定论、实在论。这样的突破常规从自然科学领域蔓延到哲学领域,引起了世界观、实在观的变革。对于量子测量的解释都是在为这些反常的、违背常规的现象寻找根源。多世界解释理论就是从量子力学的形式体系自身解释了量子世界与日常宏观世界的关系。没有增加任何多余的假设,没有波函数塌缩的设定。只是由于测量过程中所造成的“分裂”,产生了“多世界”的世界图景。该理论使得量子理论终于成为一个普遍适用的理论,可以运用于微观领域、宏观领域乃至宇观领域。许多研究者并没有对多世界解释理论给予应有的重视,把其与其他各种解释视作一样,强调量子测量解释的多元性,忽视埃弗雷特解释的新标准解释地位及其重要性。近年来,多世界理论得到了许多有力的实验支持和理论支撑,尤其是来自退相干理论的支持。在这个理论发展的大背景中,关于量子测量理论的诸多解释也面临着大检验。退相干理论解决了多世界解释的优先基问题。与多世界理论一样,退相干理论也是近年来量子力学中的理论热点。该理论认为量子性是普遍存在的特征,不仅仅存在于微观世界。只是由于我们实际的物理系统并不是孤立的,而是开放的系统,它会与环境之间发生相互作用而产生退相干,所以观察不到干涉现象。而现代实验也证实了宏观量子态的存在。本文在坚持新、旧两代正统解释地位的承继关系基础上,从十三个方面分析多世界解释与哥本哈根解释之间的差异与完善。它坚持了彻底的量子态实在论超越实证论;坚持一元论解构二元论;坚持决定论取消非决定论;以非塌缩取代塌缩。多世界解释蕴涵的量子态实在论克服了标准科学实在论在本体论上的模糊性。还包括观察者有无特殊地位,波函数的本性,概率问题与实在论的关系等。总之,虽然多世界的结论似乎充满了科学幻想性,理论本身也还存在一定的局限性。但是多世界解释理论是在理论物理学内部生发出来的自然而然的解释,是简单的、严谨的、同时也是严肃的,是建立在迄今成功的科学理论基础上。除了来自退相干理论和新实验的支持,该理论也得到现代宇宙学、弦论以及量子引力的支持。我们首先要做的应该是摒弃偏见,客观地、严肃地对待多世界理论。