哥本哈根诠释 【黔贵学堂】哥本哈根解释——谁才是最正确的解释？

你可能经常在科普书上看到这样的话，“量子力学的哥本哈根解释认为这种现象”。这个潜台词意味着量子力学一定有其他的解释。

一般来说，每个量子力学现象至少有16种解释，它们的说法完全矛盾，没有人会接受。大多数其他物理理论只有一个正确的解释。量子力学的这16种解释，谁的解释最正确？

第一，虽然有很多解释，但也有共识

比如海上漂浮着一座冰山。冰山分为两部分，一部分在水面上，另一部分在水下。我们在水面上看到的就是我们所说的共识，量子力学的共识是指各种实验现象。在量子力学中，薛定谔方程负责做这个，这是量子力学的创始人之一薛定谔提出的。它能准确描述所有已知的实验现象，没有人反对。所以，除了实验，“薛定谔方程很有用”也是我的共识。

然而，在海面下，我们看不到冰山。你认为这座冰山是生长在海底还是漂浮在水中？都有可能吗？

第二，解释出现在实验看不见的地方

与其他学科相比，量子力学的实验特别不同。比如有些学科有100个实验。你的解释可以描述99，我可以描述100，所以我的解释肯定比你的更准确。但是量子力学不一样。它的每一个实验都像一座冰山，分为两部分:一部分在海上，我们可以看到，这是我们的共识；一部分在海底，我们看不见，只好解释。量子力学的所有差异，都出现在每一个实验的看不见的地方。

举个例子。一个光子照射在屏幕上，形成一个光点。这个光点是可见的部分。但是这个光子发射出去之后，落到屏幕上之前在哪里呢？这是看不见的部分，从中涌现出十几个解释。

嗯，真正的实验很难解释。来分享一下量子力学中一只叫薛定谔的猫的著名思想实验，给大家看看为什么有这么多解释。

来，我们来说说薛定谔的猫是什么

薛定谔设想一只猫和一个量子设备将被锁在一个盒子里。这个装置里有一个放射性原子和一个毒药瓶。

如果原子衰变了，就会打碎毒瓶，毒死猫。但如果不腐烂，毒瓶就不会破，猫就能继续活下去。

猫是死了还是活着？对不起，盒子里是怎么回事，你必须在你知道之前打开盒子。

如果我们得到10000个这样的盒子，把它们全部打开，我们会看到大约5000只猫活着，5000只猫死了。也就是说，我们有50%的概率看到这两种情况。这个概率分布是物理学家的共识，这是水面上的部分。

那么，盒子被打开之前，猫怎么样了？开业那一刻发生了什么？这些都是水下的部分，实验看不到的地方，就会出现解释。然而，这个问题有三种最常见的解释。

第一种解释说，在你打开盒子之前，猫是死是活。注意“生死”是一种状态，不是两种状态。这是因为原子处于衰变和不衰变的状态，使得猫既死又活。

但是，你一打开盒子，这种奇怪的状态就消失了，不是死就是活。这种解释就是哥本哈根解释，它的提出者是以物理学家玻尔为代表的哥本哈根学派。

你一定觉得这个解释特别奇怪。没有一只猫是既死又活的。薛定谔也是这么想的。他提出“薛定谔的猫”只是为了反对玻尔的解释。

于是他提出了第二种解释，也就是说“在打开盒子之前，猫不是死了就是活了，不可能是既死又活的”。你打开盒子后，只是看到了盒子还没打开的情况。

这个解释听起来舒服多了。但是，也有人不满意。你可能听过第三种解释。说明猫在开箱子之前已经死了，还活着。

但是当你打开盒子的那一刻，我们的宇宙分裂成了两个不同的宇宙。在其中一个宇宙中，你看到了一只活着的猫；另一个宇宙中的另一个你看到了一只死猫。两个概率各为50%。

这叫平行宇宙解释，它的提出者是物理学家费曼的弟弟埃弗雷特三世。

这个解释听起来很扯淡，但是它满足了量子力学的一个基本假设，叫做“信息守恒”，信息在任何情况下都不能丢失。

所以埃弗雷特认为“无论生死”的信息都必须保存。如果你只看到了活猫，那么关于“死猫”的另一半信息一定存在于某个地方，比如另一个宇宙。因为这个宇宙和我们没有联系，我们也不认识，所以我们称之为平行宇宙。平行宇宙的解释应运而生。

对一般大众来说，平行宇宙的想法有一个特别大的脑洞。你想想，有一个宇宙，你和我，但是故事的情节和我们的不一样，太好玩了。所以好莱坞大片特别喜欢讲这个解释，很少去追溯背后的科学逻辑。

当然，这只是三种常见的解释。剩下的解释都一样。公开演讲是公平合理的，女人说女人有理。都是在实验中看不到的地方说东西，各有利弊。

这么多解释，到底谁是对的，有什么办法判断吗？

第三，判断一个解释是对是错，必须增加新的证据

其实是有办法补充新的证据的。比如你想看看冰山下面是怎么回事，可以用声纳拍照。你用声纳捕捉到的回声是新证据。

量子力学也不例外。它诞生的时候，很多东西都是没有定论的。比如当时爱因斯坦也对薛定谔的猫提出了解释。

但是现在你只需要知道物理学家已经通过实验发现爱因斯坦的解释是不成立的。这相当于用声纳进行水下探测，否定了爱因斯坦的解释。

所以在量子力学的列表上，有一个解释是可以划掉的。剩下的解释呢？

不幸的是，今天我们处于一个量子力学没有那么多声纳可用的时代，所以我们无法做出判断。大多数解释与现有的实验证据一致。我们只能暂时接受它们同时存在。如果要排除错误的解释，只能期待未来的实验。

那么，在今天的分享中，应该用哪个解释来解释这个问题呢？

第四，你可以选择哥本哈根解读，升级一下

先说一个物理学史上的真实例子。

你可能听说过，麦克斯韦是一位伟大的物理学家，他的方程统一了电、磁、光三种现象。但你可能不知道他当时对方程的解释是完全错误的。

即便如此，他的方程不仅与当时的实验结果完全一致，而且与后来的实验结果也完全一致。现在很多领域，比如通信工程，都用他的方程。

你看，只要我们掌握了方程，即使对方程的理解有误，也不会耽误我们用方程做事。

所以今天要分享的内容，要找到的解释，需要满足一个条件——那就是必须和方程紧密相关。最好根据方程的计算结果直接翻译成中文。这样即使这个解释真的不对，影响也不会太严重。在量子力学中，这个方程就是薛定谔方程。

而最合适的解释是哥本哈根解释。其主要内容是围绕薛定谔方程展开的。而且，它有两个优点。

一个优点是引入了较少的主观假设，不像有些解释需要修改薛定谔方程或者引入平行宇宙。

还有一个好处就是提出来的时候，其他解释还没有诞生，诞生的时候就是主流解释。量子力学教材基本参照哥本哈根解释。你在科普书上看到的，如果没有特别的解释，大多引用自哥本哈根。

关注这个问题

1.量子力学既有共识，也有分歧。

2.共识是薛定谔方程运行良好的地方，可以通过实验看到；分歧是16种解释，是实验中看不到的地方。

3.目前，我们需要更多的实验证据来区分这些解释中谁对谁错。

4.我会选择一个尽可能接近薛定谔方程的解释，这样差异就不再是问题。这个解释就是哥本哈根解释

-思考本期留给你的问题-

如果你听到一个你不同意的观点，但你没有证据，暂时无法反驳，那你会怎么办？期待你的消息，告诉你你的想法。