量子力学是不是物理学的终极奥义

科学的一个基本特征就是不断进步,因此科学上不存在终结奥义,量子力学也是如此 。更何况,笔者认为,量子力学基本原理还有未完全解决的问题 。
在量子力学中,量子态实际上有两种过程,一个是测量之前由薛定谔方程描述的量子态的演化,是个决定论的可逆过程;另一个是测量导致的量子态的塌缩,是个随机的不可逆过程 。为什么不可逆呢?因为测量前的量子态可以塌缩到若干个态之一,根据塌缩以后的态是无法确定塌缩之前的态的 。这个变化与薛定谔方程描述的量子态演化不融洽,因此被当作量子力学的一个基本假设 。
现在对于波函数或者说量子态的诠释可以分为两类 。一类是将它当作关于微观客体的知识或者信息,而量子态的塌缩反映了知识或信息的变化 。另一类是将量子态当作一个客观实在,虽然它不是一个物理量 。第一类诠释中首先是长期占主导地位的、以玻尔为代表的哥本哈根诠释 。在哥本哈根诠释中,测量仪器必须用经典物理描述,而不能用量子力学描述 。即使没有测量,世界在一定尺度之上是经典的 。有一个方法叫作“退相干”(相干就是指系统处于量子态) 。它假设量子力学原则上适用于所有尺度所有情况,考虑到实际上大部分系统不是孤立系统,论证通过环境的影响,系统表现出表观的经典性质和哥本哈根诠释中的性质 。所以薛定谔猫瞬间就塌缩为明确的死活状态 。退相干在很多具体情况取得了极大成功,而且对于量子信息及其它一些领域很重要 。但是,对于退相干能不能彻底解决基本的量子测量问题,物理学家还有不同意见 。
【量子力学是不是物理学的终极奥义】似乎每种诠释都有自己的问题 。笔者还觉得,各种诠释的问题可能本质上是同一个问题的不同表现 。希望这些问题能得到自然的解决 。也有可能量子力学在某些条件下真正被取代,这需要未来的实验确定 。

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