量子理論和我們所知的現(xiàn)實有關嗎?
據(jù)國外媒體報道,物理學家知道如何運用量子理論,你每天都在用的手機和計算機為此提供了大量的證據(jù)。然而,知道如何使用量子理論與完全理解該理論描述的世界——以及科學家在該理論中使用的各種數(shù)學工具的確切含義——之間有著很大差別。量子態(tài)(quantum state)便是一個這樣的數(shù)學對象,長期以來物理學家對其狀態(tài)的爭論一直沒有停止。 量子理論最令人驚奇的特征之一是,它的預測在幾乎所有情況下都是概率性的。如果你在實驗室中進行一個實驗,然后用量子理論來預測可能進行的各種測量的結果,那最多也只能得到不同結果的概率。比如,你有50%的概率得到一個結果,同時又有50%的概率得到另一結果。量子態(tài)在量子理論中的作用就是確定(或者至少是編碼)這些概率。如果你知道量子態(tài),那你就能計算任何可能實驗中獲得任何可能結果的概率。 但是,量子態(tài)最終是否代表了現(xiàn)實的一些客觀方面,或者說,它是否能成為表征我們所知現(xiàn)實的一種方式?這個問題可以追溯到量子理論最初誕生的時候,但最近又成為一個活躍的話題,啟發(fā)了一系列新的理論成果甚至一些實驗測試。 要了解為什么量子態(tài)可能會表征一個人所知的現(xiàn)實,請思考另一種使用概率的情況。在你的朋友擲骰子之前,你會猜想骰子哪一面朝上。如果你的朋友投出一個標準的6面骰子,那通常你會認為自己的猜測有17%(或六分之一)的概率是對的。這里的概率就代表了與你有關的一些東西:你對骰子的了解。打個比方,如果你在朋友投出骰子時背過身去,那她就看到了結果,而你沒有。對你來說,即使她知道結果,也不會影響你的不確定狀態(tài)。代表一個人不確定的概率,即使存在關于該事物的某些事實,也會被認為是認識論的(epistemic)——來自希臘語中描述知識的一個詞。 這意味著,你和你的朋友可以分別給出非常不同的概率,而不會有任何錯誤。你說骰子顯示某個點數(shù)的概率是17%,而你的朋友已經(jīng)看到了結果,會說概率是100%。這是因為你們各自知道的信息不同,而這些概率代表了你們各自的認識狀態(tài)。事實上,唯一不正確的賦值是說骰子沒有任何機會顯示點數(shù)6。 |