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量子理論描述了什麽現實?QBism有一個激進的答案

2024-01-28科學

科學是幹什麽用的?它有什麽作用?這個問題的一個答案是,科學描述了現實:它的首要工作是提供我們周圍世界的描述,它透過提供關於世界的連貫和客觀故事的理論來完成這項任務。

但這個故事到底是什麽?正統的觀點是,科學提供了 沒有我們的 宇宙的敘述。這是一個我經常稱之為「上帝之眼」的故事,或者哲學家杜文·內格爾(Thomas Nagel)稱之為「 無處可 去的風景」。根據這種說法,科學為我們提供了一個外部的、獨立的和客觀的現實(EIOR)的故事。這是一個美麗而誘人的想法。不幸的是,這個關於科學的故事存在一個很大的問題,它在於科學自己最強大的工具:量子力學。

量子力學是我們物理學家用來描述分子、原子及其成分的微觀世界的東西。除了一個世紀以來的驚人成功之外,量子力學真正引人註目的是,沒有人知道它意味著什麽。它講述的關於現實的故事是如此奇怪,以至於它需要一種解釋才能將其數學形式與我們所經歷的日常世界聯系起來。然而,有一長串的解釋可供選擇:「多世界」解釋、「客觀塌縮」理論、「導波」理論等。

QBism(英語:QBism)

然而,對我而言,只有一個完善的解釋框架真正 傾聽 了量子物理學在上個世紀試圖告訴我們的東西。它被稱為「QBism」。這個名字是「量子貝葉斯主義」的簡寫(它本身來自貝葉斯 對概率的解釋 )。在過去的幾個月裏,我一直在寫 一系列 文章 ,介紹和解讀QBism對量子理論的解釋。今天,我想透過討論它對我們開始的問題的看法來深入探討它:科學是為了什麽?或者換一種說法,科學是關於什麽的?

直到 20 世紀初量子物理學誕生之前,與科學相關的主流哲學是,一切都是關於 那個沒有我們的世界 。這個故事(現在稱為經典物理學)的主要參與者是像粒子這樣的物體和支配它們的定律(即牛頓運動定律)。法律本身具有特殊的地位,被視為現實潛在結構的永恒、永恒的表達(同樣,一個沒有我們的世界)。法律是客觀結構,其中「客觀」意味著獨立於與人類及其混亂的主觀經驗相關的任何事物而存在。當然,理論中也有「觀察者」,他們透過測量來獲取數據。但這些觀察者的存在或行動從未在物理學中發揮過任何重要作用。

量子力學以一種經典物理學從來不需要的方式將 測量 強加到敘述中,從而永遠扼殺了這個故事。我的朋友和 13.8 的同謀馬塞洛·格萊澤 (Marcelo Gleiser) 寫了一部 精彩的量子物理學史 ,您可以在其中看到測量是如何出現在量子形式主義的。我們在這裏要關註的一點是QBism如何理解測量的作用。

雖然其他對量子力學的解釋非常努力地尋找一種方法來恢復經典物理學所享有的對觀察者的輕易解雇,但它們總是必須付出代價的。有時,這個代價是允許無限未被觀測到的平行宇宙(如多世界的解釋)。其他時候,價格不同,但同樣奇怪。然而,QBism直視問題,並承認量子力學將測量放在首位和中心,因為它不是一個關於沒有我們的想象客觀世界的理論。相反,QBism說,量子理論是對 智能體 對世界 采取行動 的有力描述,然後世界做出反應。

代理和操作

QBism希望我們看到,從一開始,量子力學就是一門科學,它依靠機器在一個我們沒有直接體驗過的世界中進行測量。透過這種方式,機器(我們的儀器)成為我們經驗的 延伸 。量子物理學承認必須采取一種行動——即測量——來使其力學運動。但實際上,這種行動總是由某人(即代理人)采取的。你可以講述電子透過撞擊質子進行測量的故事,但這實際上不是量子測量中發生的事情。總是一些智能體設定一個器材,並使用量子力學來預測該器材將記錄的內容。

正是以這種方式,測量在量子力學中的明確出現意味著它 一直是 關於進行測量的人(即我們)的理論。我們是使用量子力學來了解世界的代理人。從QBism的角度來看,量子理論就像一本規則手冊。這是世界(在我們對那個世界的調查中)賦予我們的東西,它告訴我們如何對我們行動的結果做出最好的賭註。「博彩規則手冊」的想法在 QBist 文獻中出現了很多,因為 QBism 非常強調概率在量子形式主義中的基本作用。

毫無疑問,這種對代理人及其行為的強調是一個激進的想法。正如我 之前所寫的 ,每一種量子解釋都是有代價的。那種沒有我們的世界的令人欣慰的觀點已經一去不復返了——科學為數學完美的永恒秩序提供了一種準 柏拉圖式 的觀點。相反,我們從QBism中得到的是對代理及其行為的強調。然而,這種新的重點並不是一些毛茸茸的糊塗。取而代之的是,QBism以量子資訊科學的工具為基礎,對世界 和我們在一起 ,而不僅僅是沒有我們的片面世界,提供了一個精確的解釋。鑒於這種 無我們世界 觀點的代價是關於無限和不可觀測的平行宇宙的假設,在我看來,QBism的重點變化並不是一種損失。它誠實地回應了量子力學對測量的強調,而不是試圖想象它。同樣重要的是,切換到 一個關於世界和我們 的故事,為思考我們在宇宙中的位置開辟了全新的視野。

窺視這些新視野是我們將在QBism之旅的下一期中討論的內容。