量子力學是一門研究亞原子粒子（如誇克、強子和膠子）運動和相互作用的物理學。1926年，薛定谔成功地推導出了psi函數，為量子力學作出了重大貢獻。後來創造了薛定谔方程，psi函數描述了量子力學系統的波函數。在用psi函數描述世界的過程中，薛定谔提出了我們這個時代最深奧的哲學問題之一。

• 薛定谔方程作為時間函數的一般形式。

量子力學(與哲學有關)

那些第一次接觸量子理論時不感到震驚的人不可能理解它。——尼爾斯·玻爾，《原子物理與人類知識》

在量子力學中，世界可以用狀态來描述。這些狀态在數學上可以用薛定谔方程來描述，薛定谔方程預測了世界或系統在某一時刻的狀态。量子力學中困惑的症結在于數學預言的奇怪現實：一個系統可以處于系統狀态的疊加狀态。

• 問題的一個簡化圖：薛定谔方程表明，球可能處于黑态和白态的疊加狀态。來源：《量子力學與經驗》

目前還不清楚疊加的真正含義。乍一看，疊加似乎意味着我們的現實同時處于多種狀态。然而，那不是我們生活的現實。事實上，我們的經驗與疊加的概念是矛盾的。我們相信我們所觀察到的關于物體屬性的特定事實，比如球的顔色。我們并不認為事物的狀态是幾種狀态的疊加，盡管如此，我們還是理解了這個概念最初的含義。

• 測量學提出了一個重要的問題：量子力學是否表明，我們所相信的事實是不存在的？來源：《量子力學與經驗》

理解疊加問題的一個方法是思考一個涉及人類觀察者的系統的疊加的含義：薛定谔方程導緻了一種狀态，在這種狀态下，我們的信念可以處于疊加狀态，因此，對于觀察者所相信的真理，似乎沒有任何事實。這與一個看似最可靠的信息來源——大腦——形成了直接的矛盾。

• 坍縮假設通過在量子力學中加入一個概率成分來調和疊加。

我們用坍縮假設調和了薛定谔方程的動力學預測。坍縮假設聲稱處于疊加态的狀态以概率坍縮到其中一個狀态。例如，球将坍縮成黑色或白色的狀态，并根據系統的波函數計算出特定的概率。在坍縮的情況下，我們對現實的體驗可能是正确的。

測量的問題

量子力學的動力學，由薛定谔方程規定，是完全确定的。然而，坍縮的假設是概率性的，描繪了世界在某個時間點的概率圖景。測量問題是，确定性動力學和概率坍縮假設如何能保持一緻。

貝爾的二分法

物理學家約翰·貝爾認為有兩種可能的方法來解決測量問題。

1. 薛定谔方程是不正确的，它不包含代表世界狀态所需的所有信息。這一觀點在韋伯理論中得到了體現，該理論在薛定谔方程中加入了一個額外的坍縮假設。
2. 薛定谔方程是正确的，但需要另外一個獨立的假設來充分描述這個世界。這一觀點體現在玻姆的理論中。

解決方案1：吉拉爾迪、裡米尼、韋伯理論

1986年，吉拉迪、裡米尼和韋伯提出了一種方法來考慮貝爾的一種可能的解決方案，即修改波函數，使波函數成為對世界的完整的物理描述。具體地說，為了解決測量問題，韋伯提出波函數本身需要一個附加項。這種可能性是這樣提出的，即坍塌所給出的預測遵循我們對世界的宏觀觀察。

韋伯理論很吸引人，因為韋伯提出的概率與經驗證據相一緻，這很重要，因為我們有強大的、重複的實驗來支持量子力學的某些特性。在人類互動的宏觀尺度上，結果是這些預測的坍縮發生得非常頻繁，因此我們可以在人類尺度上确定地觀察我們的世界。

然而，這裡仍然存在一些問題。為了遵循不确定性原理，韋伯理論對坍縮的定義與我們想象的略有不同。當坍縮發生時，狀态必須仍然處于疊加态才能使能量定律成立，但狀态隻是變得更相似（如果你熟悉線性代數，那麼可以把狀态看作向量，坍縮使向量更靠近）。這意味着疊加性是存在的。

解決方案2：玻姆的理論

玻姆的理論采用一種認知的方法來解決測量問題。從理論上講，每個粒子都有一個确定的位置，但作為人類，我們無法獲得确定所有粒子位置所需的所有信息。因此，在量子力學中，概率作為一種認知理念而存在，因為人類對世界的确切狀态一無所知。

玻姆的理論設想薛定谔方程給出的波函數是正确的、真實的和物理的。根據玻姆的理論，波函數随着動力學的變化而變化，理論上可以根據t-1時刻的波函數确定地計算出t時刻的波函數。由于我們不知道粒子在時間t=0（宇宙的開始）時的值，以概率形式出現的認知不确定性就被掩蓋了。

為了解決測量問題，玻姆的理論提出了一個特殊的附加假設，即當系統處于疊加狀态時，測量後會發生什麼。測量後，會發生有效的坍塌。在有效坍縮中，波函數的其他項等于0，但波函數仍處于疊加狀态。因此，我們所知道的關于系統狀态的一切就是它的有效波函數，而測量隻是縮小了位置的可能性範圍。這樣看來，玻姆的理論很有吸引力，因為它符合我們的宏觀和微觀觀察。

玻姆的理論導緻了動力學的非對稱性，在這個理論中，波函數決定了粒子的運動，但粒子的運動不決定波函數。關于這個概念有一些不直觀的東西，很多人提到這個可能是對玻姆理論的反對。

解決方案3：埃弗雷特的多世界理論

與韋伯理論或玻姆理論不同，薛定谔方程既不正确也不完整。相反，埃弗雷特提出了一個截然不同的解釋：疊加是世界分裂成多種可能性的時刻。當我們測量時，我們落在世界的一個特定的分支上，而不知道其他的分支。

埃弗雷特提出了一個激進的新觀點：如果一個波函數的連續演化不被測量行為打斷會怎樣？如果薛定谔方程總是适用于所有事物——物體和觀察者——會怎樣？如果沒有疊加的元素從現實中消失會怎樣？——彼得·伯恩《休·埃弗雷特的多重世界

概率論的概念産生了一個很大的認知問題。在多世界的背景下，還不清楚概率意味着什麼，因為每個分支都是确定的。統計學中的哲學問題是量子力學中哲學問題的一個領域。

總結

我已經簡要地概述了測量問題，它構成了量子力學哲學問題的基礎。我還讨論了解決度量問題的三種可能的方法：韋伯理論、玻姆理論和埃弗雷特的多世界理論。

對于測量問題還有其他建議的解決方案，但是上面概述的三個解決方案為思考解決問題的常規方法提供了基礎。

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