量子不確定性只是臆想的產物？
從初生嬰兒的手中搶走玩具，他們的反應很可能讓你失望。大多數嬰兒都會認為玩具憑空消失了。很快，變化就會產生。不到一歲，躲貓貓已經可以逗笑他們了。作為嬰兒的我們很快就會明白，無論我們觀看與否，客觀物體一直存在
自然，在那個年紀我們還對量子理論一無所知。通俗地說，這一久經考驗的物理理論——人類離不開的計算機、激光和手機的源泉——告訴我們，在無人注視的情況下，構成現實的基礎模塊會呈現出一種非常不同的、模糊的形態。電子、夸克或者整個原子可以輕易出現在兩個不同的地方，或是同時具有多種特質。我們無法對將要看到的可能性做出確定的預測：一切概率都是隨機的。
我們置身的經典世界可不是這樣的。物理學家們花了近一個世紀的工夫，絞盡腦汁想要對這種令人費解的失諧加以解釋。徒勞無功。面對著現實世界的根基，我們又一次退回了牙牙學語的嬰兒狀態。
大衛·默明對此有話說。作為紐約伊薩卡康奈爾大學的原子物理學家，他花了近半個世紀的職業生涯來對抗關於量子理論本質的哲學沉思，現在終於獲得了頓悟。破解量子之謎的方法正在於摒棄「我們永遠也做不到客觀看待現實」這一根深蒂固的觀念。大衛·默明頗具爭議的理論指出，世界是確定的——我們才是不確定的。
對著足球踢一腳，牛頓運動定律會告訴你球會停在哪裡——無論誰在用什麼方式看著。對著量子粒子例如電子或者夸克踢一腳，這種確定性就消失了。量子理論至多能讓你從諸多可能性中計算出某一種結果。而另一觀察者對同一粒子用同一方法測量可能會得出截然不同的結果。想對將要發生的事下定論？門都沒有。
那麼，當無人觀看的時候，一個量子物體該是何等狀態呢？最廣為接受的答案就是得名於早期量子物理大本營的「哥本哈根詮釋」。虐貓小能手薛定諤的實驗正是這一結論的寫照。把一隻貓和少量放射性物質一同放入盒內，隨著放射性物質衰變釋放出毒氣，可憐的喵星人命懸一線，既活且死。只有當你打開盒子的一瞬間，貓的波函數才能從多種可能的狀態中坍縮為一種真實狀態。
這就為物理學和哲學帶來了一系列棘手的問題。愛因斯坦曾提出：一隻老鼠是否能使波函數坍縮？如果不能，人類的意識又特殊在哪裡？如果我們的測量真的能影響現實，就會為愛因斯坦所說的「鬼魅般的超距作用」（即量子糾纏）打開一扇大門。那麼又有問題了：為什麼原子和粒子可以「人格分裂」，貓這樣的由原子和粒子組成的宏觀物體卻不能呢？
哥本哈根詮釋對這些量子謎團統統視而不見。領軍人物默明在他1989年的一篇文章中提出了著名的「閉上嘴，好好計算」的觀點。 儘管還有其他各種觀點——例如平行宇宙理論認為任何事物每被觀察一次，宇宙就產生出許多分支——然而還沒有任何理論可以破解最核心的謎。
總是錯的
默明認為有一個理論能夠做到這點。這並不是他的理論：事實上，他花了十多年與之唱反調的正是這一理論的創始者們：新墨西哥大學的卡爾頓·卡維斯，加拿大滑鐵盧圓周理論物理研究所的克里斯多弗·福熙，和倫敦大學皇家霍洛威學院的呂迪格·沙克。
多次試驗後你會發現硬幣落地正反面的概率是五五開，這就是傳統的頻率論。對一個量子系統的多次測量會告訴你不同狀態的出現頻率。儘管有局限性，將觀察者轉化為一台客觀計數儀這點還是讓頻率概率在科學界大受歡迎。
然而在18世紀，一名英國牧師托馬斯·貝葉斯想出了另一種概率方法，稱為「貝葉斯概率」。 如同「今天有40%的降水概率」一樣，其數值不是客觀或固定的，而是在諸如實時氣壓等很多變動因素基礎上做出的流動性評估。獲得一條新信息——例如早上打 開窗帘開到一片烏雲——你就會把降水概率更新為90%或100%。 雨究竟會不會下並不會因此改變，改變的是你對降水概率的了解。
量子貝葉斯模型，簡稱量貝模型，源自對波函數概率的重構。量貝模型的主旨在於：隨著將這種更主觀的概率應用於量子世界，新世界的大門也在人們眼前敞開。比方說，對看不見的電子自旋進行測量，獲得新知識，相應地更新你對概率的評估，從不確定變為確定。在量子級別上一切都沒有改變。量子力學中，量子狀態、波函數和其他所有概率性構成都不代表真實世界中的客觀真實。簡言之，量子的怪異性只存在於我們的頭腦中。「真的就是這麼簡單而已。」默明說。
福熙和沙克花了足足六周時間才終於說服默明，讓他承認了他其實一直是個量貝理論者。對於默明來說，量貝模型的美妙之處就在於困擾量子力學的悖論消失了。測量不會「引起」現實世界中的任何事情發生，改變只發生在我們的頭腦里。鬼魅般的超距作用也只是幻象。對量貝理論者來說，量子-經典間的界限正是現實世界中發生的與人們主觀經驗的分離。
觀察者的終結
量子理論學家威廉·伍特斯認為這是幾年來量子理論界最激動人心的演繹。然而有些人卻不這麼樂觀。法國艾克斯-馬賽大學的卡羅·羅威利在1996年提出了一個類似卻不那麼極端的理論：關係性量子力學。他擔心量貝模型過於依賴18世紀德國哲學家康德的哲學觀點。「即使沒有任何人類觀察任何東西，也一樣站得住腳，我更傾向這樣對量子理論這樣的詮釋。」他說。奧地利維也納大學的卡斯拉夫·布呂克納也對量貝模型表示出了擔心。「我認為量貝模型沒有能夠解釋為什麼量子理論擁有其特定的數學和概念結構。」他說道。
你也許會納悶：既然量子理論對世界做出了如此驚人的描述，又為我們帶來了各種科技創新，為什麼科學家們還要糾結什麼量貝模型呢？羅威利認為，我們對量子世界直觀認識的缺乏妨礙了我們對更偉大的、能夠擁抱所有宏觀和微觀物理學理論的研究。「如果我們想要更好地了解這個世界，理解量子引力或宇宙學，量子理論就非常重要。」羅威利說道。
量貝模型給了我們一個魚與熊掌可以兼得的機會。將量子理論的怪異性歸結為人類自身的臆想並沒有降低我們計算它的能力——只是讓我們不再對量子理論的怪異性大驚小怪罷了。
文章來源：Science and Nonduality
文章作者：Matthew Chalmers
編譯：未來論壇 商白
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