多世界解释VS哥本哈根解释

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８卷　第８期２　０　１　２年　８月 自然辩证法研究Ｓｔｕｄｉｅｓ　ｉｎ　Ｄｉａｌｅｃｔｉｃｓ　ｏｆ　

Ｎａｔｕｒｅ Ｖｏｌ．２８，Ｎｏ．８Ａｕｇ．，２０１２·科学哲学· 文章编号：１０００－８９３４（２０１２）０８－０００１－０６

多世界解释ＶＳ哥本哈根解释

张　丽

（北京大学哲学系，北京１００８７１；重庆大学马克思主义理论教研部，重庆４０００４４

） 摘要：

作为相关态解释的自然推论，量子测量的多世界解释理论从诞生以来即被边缘化。半个世纪以后该理论逐渐成为一个倍受争议和关注的理论热点，

甚至也被称为新标准解释，这是值得深思的。本文详细探讨多世界解释对于哥本哈根解释的超越，重点分析多世界解释地位确立的原因。

关键词：相关态解释；多世界解释；哥本哈根解释；退相干中图分类号：Ｎ０３１ 文献标识码：Ａ

收稿日期：２０１２－０４－０９

基金项目：国家社科基金项目“当代西方物理学哲学的前沿与特征分析研究”（０９ＣＺＸ０１１）；中央高校基本科研专项“量子测量中的多世界解释理论研究”（ＣＤＪＳＫ１０００４４

）。作者简介：张丽（１９７２—）

，女，黑龙江汤原人，哲学博士，副教授，主要研究方向：物理学哲学和物理学史。 迄今关于量子测量的诸多解释中比较有影响力

的至少在一打以上，其中多世界解释并不是最新的。该解释理论有过漫长的沉默期，但当前却成为一个倍受争议和关注的理论热点。无论是哲学家还是物理学家，无论是其支持者抑或是反对者都不再无视它的存在。

２００７年７月５日《Ｎａｔｕｒｅ

》杂志的封面选用了漫画家帕肯斯（Ｄａｖｉｄ　Ｐａｒｋｉｎｓ）的图片以纪念该理论提出五十周年，并以题为：“多世界理论的现代追随者”来专门纪念量子物理学上这个非常重要的年份。该期刊对此做了特别报道，马克·布查纳（Ｍａｒｋ　

Ｂｕｃｈａｎａｎ）报告了现代人对于多世界理论的反映，明确指出虽然对于上个世纪五十年代的大多数物理学家来说，这个理论显得太荒诞，但多世界理

论现在却赢得了很多追随者。

〔１〕１事实上从２０世纪７０年代，基于量子宇宙学的重大进展，多世界理论就逐渐被接受，而在众多的反对者中除玻姆理论外，也提不出真正有力的对立理论。宇宙学家夏默（Ｄｅｎｎｉｓ　Ｓｃｉａｍａ）对于这种局面做了很好的概括，

即每当谈到怎么解释量子力学的时候，辩论水平顿时降为零。在这种情形中，多世界解释面临最多的是来自对哥本哈根解释的一种执拗而又不合逻辑的向往，虽然几乎没有什么人还信任哥本哈根解释。无论我们是否愿意，在某种程度上目前多世界解释无疑已经（或正在）成为新的正统解释。尤其是在量子物理学家、量子信息学家、数学家乃至物理学哲学家那里，虽然该解释仍有待进一步

的发展，但是，其致力于彻底解决量子测量问题的强大的解释力和信心，以及其坚持以客观路径解释量子测量问题的策略都奠定了其在量子测量问题中的重要地位。哥本哈根解释作为一个标准解释的正统地位早已改变，但是作为一代神话的哥本哈根解释就如同一面镜子，关于量子测量问题的各种解释都会不自觉地与它比较，多世界解释更不能例外。

本文把多世界理论作为与哥本哈根解释相对立或相互竞争的理论展开分析，但从根本上来看，多世界解释与哥本哈根解释之间的关系，更确切地说应该是一种完善和超越而不是对立和彻底否定。在哥本哈根解释中，一个系统的量子会发生突变即波函数塌缩，

当该系统被观察（或测量的时候）只有一个碰巧被观察到的结果。而且根据哥本哈根解释，其他状态的可能性都简单地消失了。他们最基本的分歧就出现在这里，多世界理论则认为那些其余的部分仍然存在着，只是不在我们的分支中而已。它保留了哥本哈根解释中的有强大说服力的因素，或者说保留了量子力学最本质的东西，比如概率以及冯·诺意曼形式体系等，并以客观的形式完善了哥本哈根解释中关于波函数塌缩的理论。具体而言，多世界解释对哥本哈根解释的超越主要可以归纳为以下三方面。

１　以普适性克服二元论思想

哥本哈根解释坚持的是物理理论的二元论思想，带有不彻底性。它认为微观量子世界和日常宏

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观世界之间有着严格的界限，从而我们既需要量子力学来描述微观世界，同时也需要经典力学来说明宏观世界。至于二者的关系，哥本哈根解释认为，对于微观世界的把握需要借助于宏观仪器和观察者的特殊作用。所以，经典力学的地位更基本。因而，量子力学是脆弱的，是非基本的，只是适用于微观领域的封闭系统，一旦对微观世界进行测量，那么微观客体的本性———量子叠加性，就会以“波函数随机塌缩”的形式消失。就会得到确定的观测结果。所以，在微观世界向宏观世界过渡的时候，引入了波函数随机塌缩，并把波函数看做几率波，至于是什么引起波函数塌缩，则最后归结为观察者的特殊地位。以主观性因素来解决测量问题，并归结为心灵问题，从而把量子测量问题视为一个哲学问题。正如斯奎尔斯在《量子世界的奥秘》中所概括的：哥本哈根解释．．．．．．是非常含混不清的，并且它也回答不了什么问题。几年后，斯奎尔斯进一步补充说，它象“符文咒语”似的空话，说的是“我们并不真正懂得的量子力学”，量子力学的适当描述被推迟的这么久是玻尔对整整一代物理学家洗了脑。〔２〕２１０在这种二元论思想下，物理学家们都把哥本哈根解释当作一个已经完成的唯一解释，是最好的答案，从而满足于在这个舒适的环境中不动脑筋，因为玻尔已经回答了这些问题，或者告诉我们不必再追问这些问题。〔３〕１１８但是哥本哈根解释中的物理理论二元论思想是违背物理原则的，因为“物理学希望达到的是用一个框架来说明和解释所有的物理现象，与物件的大小无关。”〔４〕８５同时，哥本哈根解释也并不能够在微观与宏观之间给出明确的界限。

相反，在多世界理论看来，任何人为设置的附加条件都不是“应该的”，在“宏观世界”和“微观世界”之间的界限并不符合物理学规律。这里就涉及到量子论的中心悖论，即“精神在决定实在的过程中所扮演的独特的角色”〔５〕１５２，这是哥本哈根解释所坚持的。按照哥本哈根解释，观察的行为使叠加在一起的电子的潜在实在，凝聚成单一的具体的实在，而离开了观察者的原子本身不能作出任何选择。多世界理论则从实在论角度把波函数看做是一种真实的物理存在，而且整个宇宙都可以用波函数来描述。量子力学是普遍适用于整个宇宙的，绝不仅仅限于微观量子世界，“我们也是量子世界的一部分”。〔１〕１６当我们对量子世界进行测量的时候，微观世界的本性———量子叠加性并没有以“波函数随机塌缩”的形式消失，而是扩散到包括微观系统、测量仪器、观察者乃至周围环境在内的整个系统中，形成量子叠加态，即退相干过程。从而，对于局部的观察者来说，无法感觉的微观粒子的量子叠加态，而感受到确定的测量结果。在这一点上，退相干的过程起到了与“波函数随机塌缩”同样的效用。但本质上的区别在于，按照退相干过程，从微观世界到经典世界的过渡是客观、自然的物理过程，而按照哥本哈根解释的“波函数随机塌缩”，则是主观、非自然的过程。伴随着退相干理论的发展，量子性成为宇宙的普遍属性。量子性不仅仅适用于微观领域，而且适用于宏观系统乃至宇观系统，适用于整个宇宙（由于退相干理论指出宏观系统都不是封闭的，存在着与环境的相互作用，以此说明宏观系统量子态的脆弱性）。我们可以在逻辑学和动力学上，从量子力学原理推导出经典物理学，可以统一地描述微观、宏观物理世界，并不需要依靠互补性原理，求助于经典物理学的概念去描述微观量子世界，从而把客观实在的世界还给物理学。在这个意义上，多世界理论对于量子力学的解释就不再是一种空泛的“学究式”的争论，而真正成为量子力学的一部分了。多世界解释通过退相干理论取消波函数塌缩，坚持了演化模式的一元论。消除了波函数塌缩引起的突变，坚持了决定论，符合严格的因果关系。

２　以量子态实在论取代实证论

多世界理论一直坚持从物理性、客观性的立场来解决量子测量问题，没有任何附加的假说。它用物理学自身的因素打破了哥本哈根解释关于微观世界与经典世界的二元论思想，解决了量子世界与经典世界的关系问题。它肯定量子叠加态是整个物理世界“最本真”的状态，坚持量子态是一种客观的、不可见的、独立于表征的实在。整个宇宙都可以用薛定谔方程来描述，而且从来没有波函数的塌缩过程。更不会由观察者的主观性“一瞥”所引起。在宇宙中普遍存在的量子实在对微观、宏观世界提供了一个统一的描述，从而为我们提供的是一个客观的实在论图景。多世界解释在微观、宏观乃至宇观领域中，都坚持以客观的确定性来保证世界的真实确定性，尤其是对于日常宏观世界的确定性。其研究目的是对于量子力学实体的研究，传承的是传统的探究物理实在的思想观念，是客观的、决定论的，最终是要理解真实的客观世界。

而哥本哈根解释从经典物理学所描绘的世界依赖于观察者出发，以经典物理学为根本确立其实在观，从而把实在性建立在观察的基础上，相信的是眼见为实。由于对量子态的描述需要借助于宏观测量仪器和观察者，所以量子态应该被看做是微观粒子

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自然辩证法研究 第２８卷　第８期