当前位置: 华文世界 > 科学

量子理论描述了什么现实?QBism有一个激进的答案

2024-01-28科学

科学是干什么用的?它有什么作用?这个问题的一个答案是,科学描述了现实:它的首要工作是提供我们周围世界的描述,它通过提供关于世界的连贯和客观故事的理论来完成这项任务。

但这个故事到底是什么?正统的观点是,科学提供了 没有我们的 宇宙的叙述。这是一个我经常称之为「上帝之眼」的故事,或者哲学家托马斯·内格尔(Thomas Nagel)称之为「 无处可 去的风景」。根据这种说法,科学为我们提供了一个外部的、独立的和客观的现实(EIOR)的故事。这是一个美丽而诱人的想法。不幸的是,这个关于科学的故事存在一个很大的问题,它在于科学自己最强大的工具:量子力学。

量子力学是我们物理学家用来描述分子、原子及其成分的微观世界的东西。除了一个世纪以来的惊人成功之外,量子力学真正引人注目的是,没有人知道它意味着什么。它讲述的关于现实的故事是如此奇怪,以至于它需要一种解释才能将其数学形式与我们所经历的日常世界联系起来。然而,有一长串的解释可供选择:「多世界」解释、「客观坍缩」理论、「导波」理论等。

QBism(英语:QBism)

然而,对我而言,只有一个完善的解释框架真正 倾听 了量子物理学在上个世纪试图告诉我们的东西。它被称为「QBism」。这个名字是「量子贝叶斯主义」的简写(它本身来自贝叶斯 对概率的解释 )。在过去的几个月里,我一直在写 一系列 文章 ,介绍和解读QBism对量子理论的解释。今天,我想通过讨论它对我们开始的问题的看法来深入探讨它:科学是为了什么?或者换一种说法,科学是关于什么的?

直到 20 世纪初量子物理学诞生之前,与科学相关的主流哲学是,一切都是关于 那个没有我们的世界 。这个故事(现在称为经典物理学)的主要参与者是像粒子这样的物体和支配它们的定律(即牛顿运动定律)。法律本身具有特殊的地位,被视为现实潜在结构的永恒、永恒的表达(同样,一个没有我们的世界)。法律是客观结构,其中「客观」意味着独立于与人类及其混乱的主观经验相关的任何事物而存在。当然,理论中也有「观察者」,他们通过测量来获取数据。但这些观察者的存在或行动从未在物理学中发挥过任何重要作用。

量子力学以一种经典物理学从来不需要的方式将 测量 强加到叙述中,从而永远扼杀了这个故事。我的朋友和 13.8 的同谋马塞洛·格莱泽 (Marcelo Gleiser) 写了一部 精彩的量子物理学史 ,您可以在其中看到测量是如何出现在量子形式主义的。我们在这里要关注的一点是QBism如何理解测量的作用。

虽然其他对量子力学的解释非常努力地寻找一种方法来恢复经典物理学所享有的对观察者的轻易解雇,但它们总是必须付出代价的。有时,这个代价是允许无限未被观测到的平行宇宙(如多世界的解释)。其他时候,价格不同,但同样奇怪。然而,QBism直视问题,并承认量子力学将测量放在首位和中心,因为它不是一个关于没有我们的想象客观世界的理论。相反,QBism说,量子理论是对 智能体 对世界 采取行动 的有力描述,然后世界做出反应。

代理和操作

QBism希望我们看到,从一开始,量子力学就是一门科学,它依靠机器在一个我们没有直接体验过的世界中进行测量。通过这种方式,机器(我们的仪器)成为我们经验的 延伸 。量子物理学承认必须采取一种行动——即测量——来使其力学运动。但实际上,这种行动总是由某人(即代理人)采取的。你可以讲述电子通过撞击质子进行测量的故事,但这实际上不是量子测量中发生的事情。总是一些智能体设置一个设备,并使用量子力学来预测该设备将记录的内容。

正是以这种方式,测量在量子力学中的明确出现意味着它 一直是 关于进行测量的人(即我们)的理论。我们是使用量子力学来了解世界的代理人。从QBism的角度来看,量子理论就像一本规则手册。这是世界(在我们对那个世界的调查中)赋予我们的东西,它告诉我们如何对我们行动的结果做出最好的赌注。「博彩规则手册」的想法在 QBist 文献中出现了很多,因为 QBism 非常强调概率在量子形式主义中的基本作用。

毫无疑问,这种对代理人及其行为的强调是一个激进的想法。正如我 之前所写的 ,每一种量子解释都是有代价的。那种没有我们的世界的令人欣慰的观点已经一去不复返了——科学为数学完美的永恒秩序提供了一种准 柏拉图式 的观点。相反,我们从QBism中得到的是对代理及其行为的强调。然而,这种新的重点并不是一些毛茸茸的糊涂。取而代之的是,QBism以量子信息科学的工具为基础,对世界 和我们在一起 ,而不仅仅是没有我们的片面世界,提供了一个精确的解释。鉴于这种 无我们世界 观点的代价是关于无限和不可观测的平行宇宙的假设,在我看来,QBism的重点变化并不是一种损失。它诚实地回应了量子力学对测量的强调,而不是试图想象它。同样重要的是,切换到 一个关于世界和我们 的故事,为思考我们在宇宙中的位置开辟了全新的视野。

窥视这些新视野是我们将在QBism之旅的下一期中讨论的内容。