這是什麼意思呢?我們還是用大家都熟悉的老例子,雙縫前的電子來說明問題。當電子通過雙縫後,假設我們沒有刻意地去觀察它,那麼按照量子論,它應該有一個確定而唯一的,按照時間和薛定諤方程發展的態矢量:
|電子>=|穿過左縫>+|穿過右縫>
按照標準哥本哈根解釋,這意味著單個電子必須同時處在|左>和|右>兩個態的疊加之中,電子沒有一個確定的位置,它同時又在這裏又在那裏!按照MWI,這是一種兩個世界的疊加。按照隱變量,所謂的疊加都是胡扯,量子論的這種數學形式是靠不住的,假如我們考慮了不可見的隱變量,我們就能確實地知道,電子究竟通過了左邊還是右邊。那麼,係綜解釋對此又有何高見呢?
它所持的是一種外交式的圓滑態度:量子論的數學形式經得起時間考驗,是一定要保留的。但“疊加”什麼的明顯違背常識,是不對的。反過來,一味地急功冒進,甚至搞出什麼不可觀察的隱變量,這也太過火了,更不能當真。再怎麼說,實驗揭示給我們的結果是純隨機性質的,沒人可以否認。
那麼,我們應該怎麼辦呢?
係綜解釋說:我們應當知足,相信理論告訴我們的已經是這個世界的本質:它本就是統計性的!所以,徒勞地去設計隱變量是沒有用的,因為實驗已經告訴我們定域的隱變量理論是沒有的,而且實驗也告訴我們對同樣的係統的觀測不會每次都給出確定的結果。但是,我們也不能相信所謂的“疊加”是一種實際上的存在,電子不可能又通過左邊又通過右邊!我們的結論應該是:對於電子的態矢量,它永遠都隻代表係統“全集”的統計值,也就是一種平均情況!
什麼叫隻代表“全集”呢?換句話說,當我們寫下:
這樣的式子時(我們假設兩種可能相等,所以每個態的係數是根號2分之1,概率平方之和等於1),我們所指的並不是“一個電子”的運動情況,而永遠是無限個電子在相同情況下的一個統計平均!這個式子隻描述了當無窮多個電子在相同的初狀態下通過雙縫(或者,一個電子無窮次地在同樣的情況下通過雙縫)時會出現的結果。根據量子論,世界並非決定論的,也就是說,哪怕我們讓兩個電子在完全相同的狀態下通過雙縫,觀測到的結果也不一定每次都一樣,而是有多種可能。而量子論的數學所能告訴我們的,正是所有這些可能的“係綜”,也就是統計預期!
如此一來,當我們說“電子=左+右”的時候,意思就並非指一個單獨的電子同時處於左和右兩個態,而隻是在經典概率的概念上指出它有50%的可能通過左,而50%的可能通過右罷了。當我們“準備”這樣一個實驗的時候,量子論便能夠給出它的係綜,在一個統計的意義上告訴我們實驗的結果。
這是什麼意思呢?我們還是用大家都熟悉的老例子,雙縫前的電子來說明問題。當電子通過雙縫後,假設我們沒有刻意地去觀察它,那麼按照量子論,它應該有一個確定而唯一的,按照時間和薛定諤方程發展的態矢量:
|電子>=|穿過左縫>+|穿過右縫>
按照標準哥本哈根解釋,這意味著單個電子必須同時處在|左>和|右>兩個態的疊加之中,電子沒有一個確定的位置,它同時又在這裏又在那裏!按照MWI,這是一種兩個世界的疊加。按照隱變量,所謂的疊加都是胡扯,量子論的這種數學形式是靠不住的,假如我們考慮了不可見的隱變量,我們就能確實地知道,電子究竟通過了左邊還是右邊。那麼,係綜解釋對此又有何高見呢?
它所持的是一種外交式的圓滑態度:量子論的數學形式經得起時間考驗,是一定要保留的。但“疊加”什麼的明顯違背常識,是不對的。反過來,一味地急功冒進,甚至搞出什麼不可觀察的隱變量,這也太過火了,更不能當真。再怎麼說,實驗揭示給我們的結果是純隨機性質的,沒人可以否認。
那麼,我們應該怎麼辦呢?
係綜解釋說:我們應當知足,相信理論告訴我們的已經是這個世界的本質:它本就是統計性的!所以,徒勞地去設計隱變量是沒有用的,因為實驗已經告訴我們定域的隱變量理論是沒有的,而且實驗也告訴我們對同樣的係統的觀測不會每次都給出確定的結果。但是,我們也不能相信所謂的“疊加”是一種實際上的存在,電子不可能又通過左邊又通過右邊!我們的結論應該是:對於電子的態矢量,它永遠都隻代表係統“全集”的統計值,也就是一種平均情況!
什麼叫隻代表“全集”呢?換句話說,當我們寫下:
這樣的式子時(我們假設兩種可能相等,所以每個態的係數是根號2分之1,概率平方之和等於1),我們所指的並不是“一個電子”的運動情況,而永遠是無限個電子在相同情況下的一個統計平均!這個式子隻描述了當無窮多個電子在相同的初狀態下通過雙縫(或者,一個電子無窮次地在同樣的情況下通過雙縫)時會出現的結果。根據量子論,世界並非決定論的,也就是說,哪怕我們讓兩個電子在完全相同的狀態下通過雙縫,觀測到的結果也不一定每次都一樣,而是有多種可能。而量子論的數學所能告訴我們的,正是所有這些可能的“係綜”,也就是統計預期!
如此一來,當我們說“電子=左+右”的時候,意思就並非指一個單獨的電子同時處於左和右兩個態,而隻是在經典概率的概念上指出它有50%的可能通過左,而50%的可能通過右罷了。當我們“準備”這樣一個實驗的時候,量子論便能夠給出它的係綜,在一個統計的意義上告訴我們實驗的結果。
態矢量隻代表係統的係綜!嗯,聽上去蠻容易理解的,似乎皆大歡喜。可是這樣一來,量子論也就變成一個統計學的理論了,好吧,當許多電子穿過雙縫時,我們知道有50%通過了左邊,50%通過了右邊,可現在我們關心的是單個電子!單個電子是如何通過雙縫並與自己發生幹涉,最後在熒屏上打出一個組成幹涉圖紋的一點的呢?我們想聽聽係綜解釋對此有何高見。