
量子力学是物理学史上最成功的理论,它教会了我们什么是关于现实的知识,大多数物理学哲学家的出发点是,量子力学必须以某种方式提供对世界的描述,因为它独立于我们,即理论的使用者。
这导致了大量不相容的世界观。有些人认为量子力学的含义是存在漫威漫画宇宙中的平行世界;有些人认为这意味着信号的传播速度比光速还快,这与爱因斯坦教给我们的一切相矛盾。有人说,这意味着未来会影响过去。
根据Christopher Fuchs和Ruediger Schack开发的方法——QBism,量子力学的重要教训是,哲学家通常的出发点是完全错误的。量子力学并没有描述现实本身。相反,它是一种工具,可以帮助引导沉浸在世界中的代理人考虑对他们外部的部分采取行动。
使用“代理”一词而不是熟悉的“观察者”突出了量子力学是关于参与创造现实的行为,而不是对独立于主体存在的现实的观察。
QBism 及其同音词,即艺术运动立体主义,都认为现实不仅仅是单个代理人的视角所能捕捉到的。然而,与艺术运动不同,QBism 并不试图代表现实。它并不试图将不同的观点结合到一个“第三人称”的观点中。QBism 从根本上说是反表征和第一人称的。
拯救自由意志
这使得 QBism 与 19 世纪机械宇宙概念的两大支柱直接矛盾。一是自然受物理法则支配,就像机械玩具受其机制支配一样。另一个是,原则上,从外部客观地看待宇宙是可能的,即从上帝视角或第三人称的角度。
这种机械论观点在 21 世纪的科学家中仍然占主导地位。例如,斯蒂芬·霍金(Stephen Hawking)和伦纳德·洛迪诺(Leonard Mlodinow)在2010年出版的《大设计》(The Grand Design)一书中写道:“很难想象,如果我们的行为是由物理法则决定的,那么自由意志会如何运作,所以看起来我们只不过是生物机器,自由意志只是一种幻觉。
相反,QBist 的愿景是一个未完成的宇宙,一个允许真正自由的世界,一个代理很重要并参与现实创造的世界。
量子力学的一个关键方面是随机性。量子力学不是做出坚定的预测,而是关注潜在测量结果的概率。物理学家Ed Jaynes有句名言,要理解量子力学,首先要理解概率。
本着这种精神,QBism的出发点是个人主义的贝叶斯概率方法(最初是一种统计推断方法,现在是一种成熟的不确定性决策理论)。在这种方法中,概率是代理人的个人信念程度。
因此,概率不是描述某些实验的统计数据,而是为代理提供他们应该如何行动的指导。换句话说,概率不是描述性的,而是“规范的”——类似于说明书。事实证明,标准概率规则可以从(规范)原则中推导出来,即一个人的概率应该以一种在用于决策时防止确定损失的方式组合在一起。
QBism 的伟大见解是,出现在量子力学中的概率没有什么不同。它们不像标准观点那样由物理定律固定,而是表达了代理人对代理人正在考虑的测量行为的后果的个人信念程度。
视频参链接:https://youtu.be/EKw1TK7EETM
在 QBism 中,量子定律的作用是提供关于代理人的概率应该如何组合在一起的额外规范原则。量子力学规则不是提供对世界的描述,而是对标准概率规则的补充;经典(非量子)决策理论。他们协助物理学家做出决定,例如如何设计量子计算机以最大程度地减少错误的可能性,或者在原子钟中使用哪些原子以提高时间测量的精度。
测量即行动
就像“观察者”一样,术语“测量”可能会产生误导,因为它暗示了测量所揭示的预先存在的属性。相反,测量应被视为代理为引起世界响应而采取的行动。测量是一种创造行为,它将全新的东西带入世界,一种在代理人和代理人的外部世界之间共享的结果。
量子力学通常被描述为“怪异”且难以理解,甚至无法理解。事实上,量子力学的怪异之处在于以错误的方式看待它。一旦 QBist 的两个主要见解(量子规则是行动指南和测量不会揭示预先存在的特性)被接受,所有的量子悖论都会消失。
以薛定谔的猫为例。在通常的表述中,这只不幸的动物被描述为一种“量子态”,被视为现实的一部分,暗示这只猫既不死也不活。
相比之下,QBist 并不将量子态视为现实的一部分。QBist 代理可能分配的量子状态与猫是活是死无关。它所表达的只是代理人对他们可能对猫采取的可能行动的后果的期望。与大多数量子力学的解释不同,QBism 尊重猫的基本自主权。
或者采用量子隐形传态。根据呈现此操作的一种常见方式,粒子的量子态再次被视为现实的一部分,在一个地方 (A) 消失并神秘地重新出现在另一个地方 (B),就像《星际迷航》科幻小说系列中的运输车一样。
然而,对于 QBist,没有任何真实的东西从 A 传输到 B。在量子隐形传态中发生的所有事情是,在操作之后,代理人对 A 处粒子的信念变成了同一代理人对 B 处粒子的信念。量子态最初表达主体对 A 处粒子信念的量子态在数学上与表示同一主体对 B 处粒子信念的量子态在运算后是相同的。量子隐形传态是一种用于量子计算等应用的强大工具,但在 QBism 中,它没有任何违反直觉或奇怪的地方。
QBism是一个正在进行的项目。它清楚地阐明了理论中所有数学对象的意义,因此是对量子力学的一种充分发展的解释。然而,QBism也是一个发展新物理学的计划,尽管它仍在进行中,但已经产生了深刻的见解。
QBism 还导致了与实用主义和现象学的同类哲学思想流派的富有成效的对话。它对世界的看法是,在这个世界里,行为主体拥有真正的自由,并尊重彼此的自主权。我认为这就是量子力学一直以来试图告诉我们的现实。