其创始人对量子贝叶斯主义的解释

克里斯托弗·富克斯(Christopher Fuchs)将物理学描述为“讲故事和写方程式之间的动态相互作用”。这两个人都不是孤立的，即使在一天结束的时候也不是。“。事实上，波士顿马萨诸塞大学的物理学家福克斯有一个激进的故事要讲。这个故事叫做QBism，大概是这样的。

曾几何时，有一个波函数，据说它可以完整地描述世界上一个物理系统的状态。波函数的形状编码了观测者可能对其进行的任何测量结果的概率，但波函数属于自然本身，是对客观现实的客观描述。

然后福克斯出现了。与研究人员卡尔顿·卡夫斯(Carlton Caves)和吕迪格·沙克(Rüdiger Schack)一起，他将波函数的概率解释为贝叶斯概率-即对系统的主观信任度。贝叶斯概率可以被认为是对测量结果下注的赌博态度，这种态度会随着新数据的曝光而更新。换言之，福克斯认为，波函数并不描述世界--它描述的是观察者。“量子力学，”他说，“是一条思想定律。”

量子贝叶斯主义，也就是富克斯现在所说的QBism，解决了量子理论的许多最深层次的谜团。例如，以臭名昭著的“波函数崩溃”为例，量子系统莫名其妙地从多个同时状态转变为单一的现状。根据QBism的说法，波函数的“崩溃”仅仅是观察者在进行测量后更新了他或她的信念。一个观测者在远处对一个粒子的测量会使那里的一个粒子的波函数崩溃，这是一种令人毛骨悚然的行为，事实证明并不是那么可怕--这里的测量只是提供了信息，如果观察者接触到远处的粒子，她可以用这些信息来押注它的状态。但是，我们可能会问，她在这里的测量会如何影响第二个观察者在那里进行的测量的结果呢？事实上，并不是这样的。因为波函数不属于系统本身，所以每个观测者都有自己的波函数。我的波函数不必和你的一致。

在对量子怪诞的一片解释海洋中，QBism孤军奋战。传统的“哥本哈根解释”认为观察者不知何故站在自然界之外，充满了神秘的波函数崩塌的力量，受物理定律的支配，而这些定律与那些支配被观察到的东西的物理定律是不同的。这一切都很好，直到第二个观察者出现来观察第一个观察者。“多个世界”的解释声称，宇宙及其所有观测者都是由一个永远不会坍塌的巨型波函数来描述的。当然，要做到这一点，我们必须坚持，在路上的每一个岔路口--每一个掷硬币的地方，每一个决定，每一个时刻--波函数都会分支，我们也会这样做，分裂成无数个版本的我们自己，他们集体做了，而不是做了我们将做或不做的一切。对于那些为了避免波函数崩溃而付出太高代价的人来说，总是有波米安的解释，它试图通过假设存在一种渗透到宇宙中并决定性地支配着宇宙中的一切的指导力量，来将更具体的现实恢复到世界上。不幸的是，这一新的现实永远是科学探索所无法企及的。

这些解释都有共同之处：它们将波函数视为对多个观察者共享的客观现实的描述。另一方面，QBism将波函数视为对单个观察者主观知识的描述。它解决了所有的量子悖论，但代价不是微不足道的，我们可以称之为“现实”。话又说回来，也许这就是量子力学一直试图告诉我们的--单一的客观现实是一种错觉。

QBism还提出了一系列同样神秘的新问题。如果波函数描述了观察者，观察者一定要是人类吗？那个观察者一定要有意识吗？会不会是条狗？(“狗不使用波函数，”福克斯说。“Heck，我直到34岁才崩溃波函数。”如果我的波函数不一定要和你的一致，我们是生活在同一个宇宙里吗？如果量子力学不能描述外部现实，那还有什么可以呢？

富克斯在这些问题上苦苦挣扎，经常以电子邮件的形式思考他的想法。他的信件已经成为传奇。二十年来，福克斯将它们汇编成巨大的文件-他称之为他的Samizdats-这些文件作为一种地下手稿在量子物理学家和哲学家中流传。Fuchs在2000年5月的一场火灾中失去了他在洛斯阿拉莫斯的家后，他决定通过将它们张贴在科学预印网站arxi上来支持它们。

那么QBism的故事将如何收场呢？最终，福克斯想要回答一个问题，这个问题是著名物理学家约翰·阿奇博尔德·惠勒(John Archibald Wheeler)提出的，他是福克斯的导师：为什么是量子？也就是说，为什么要把世界建造成只能用量子力学的奇特规则来描述的方式呢？

在此期间，广达在马萨诸塞州剑桥市的一家咖啡馆找到了富克斯，问了他一些我们自己的问题。下面是我们对话的经过编辑和浓缩的版本。

“广达”杂志：你说过，“我知道我必须成为一名物理学家，不是因为对物理的热爱，而是因为对它的不信任。”

克里斯托弗·福克斯：当我还是个孩子的时候，我是一个超级科幻迷。我在德克萨斯州的一个小镇长大，我真的很喜欢太空飞行的想法。这似乎是不可避免的-我们要去月球，这只是第一步，科学是无限的，最终我们会做他们在“星际迷航”中做的事情：去行星，发现新的生物，进行冒险。因此，我开始阅读有关物理和太空旅行的书籍，正是在那里，我第一次了解到太空旅行将是困难的，因为恒星之间的距离很远。你是怎么绕过这一关的？我了解了约翰·惠勒、黑洞和虫洞，虫洞可能是绕过限速问题的一种方法，或者我们可以使用称为超速粒子的外来粒子来超过限速。我把东西都吃光了。事实证明，其中大部分都是不太可能的；虫洞已经被证明是不稳定的，没有人真正相信超子。总体而言，我得到的信息是，物理学不会让我们到达恒星。作为一个玩笑，我会告诉我的朋友们，如果物理定律不允许我们去恒星，那么物理定律一定是错的！

当我第一次去德克萨斯大学时，我突然意识到，我多年前读到的那个人，约翰·惠勒，实际上是那里的一名教授。所以我去看了他的一些新报纸，里面他谈到了“没有法律的法律”。他会说，“归根结底，唯一的法律就是没有法律。”物理没有终极定律。所有的物理定律都是可变的，而可变本身就是物理原理。他会说，没有不被超越的物理定律。我看到了这一点，我记得我的笑话说物理定律肯定是错的，我被这个想法深深地吸引住了，也许最终实际上没有物理定律。有什么可以取代法律，我不知道。但是，如果法律不是百分之百值得信赖的，也许有一扇通往星星的后门。这一切都是年轻的浪漫主义，我甚至还没有上过物理课。

在你的一篇论文中，你提到了欧文·薛定谔(Erwin Schrödinger)写下了希腊对我们现实概念的影响，我们谈论现实而不包括主题-说话的人-这是一种历史偶然性。你是想打破希腊思维的魔咒吗？

薛定谔认为希腊人在某种程度上控制了我们--他们看到，在思考世界方面取得进展的唯一途径就是谈论它，而不是谈论其中的“认识主体”。QBism反对这种说法，他说，量子力学不是关于没有我们的世界是怎样的；相反，它恰恰是关于世界上的我们。这一理论的主题不是世界或我们，而是世界中的我们，即两者之间的界面。

思考这个世界而不考虑我们自己，这在我们心中是如此根深蒂固。这让我想起了爱因斯坦对空间和时间的质疑--世界的这些特征看起来是如此的绝对，以至于没有人想过要质疑它们。

据说在早期文明中，人们不太知道如何区分客观和主观。但是，一旦将两者分开的想法站稳脚跟，我们就被告知，我们必须这样做，而科学是关于目标的。现在已经完成了，很难回头了。我认为人们对QBism最大的恐惧恰恰是这样的：它是以人类为中心的。感觉是，我们和哥白尼克服了这一点，这肯定是一种倒退。但我认为，如果我们真的想要一个充满可能性、没有终极限制的宇宙，这正是你必须去的地方。

看待这个问题的一种方式是，物理定律并不是关于“外面”的东西。相反，它们是我们最好的表达，我们最具包容性的陈述，是我们自身局限性的最好表达。当我们说光速是极限速度时，我们是说我们不能超越光速。但是，正如我们的大脑通过达尔文式的进化变得更大一样，可以想象，最终我们将进化到一个阶段，在那里我们可以利用现在不能利用的东西。我们可以称之为“物理定律的改变”。通常我们认为宇宙是不能改变的僵硬的东西。相反，在方法论上，我们应该假设相反的情况：宇宙就在我们面前，这样我们就可以塑造它，它可以改变，它会向我们推回来。我们会通过注意它对我们的压力有多大来理解我们的极限。

概率不存在！布鲁诺·德·菲内蒂(Bruno De Finetti)在他的两卷集概率论的导言中用全大写字母写道，“概率不存在。”他说，它将走上火焰斯顿、女巫、精灵和仙女的道路。

当量子力学的创始人意识到该理论用概率来描述世界时，他们认为这意味着世界本身是概率的。

在皮埃尔-西蒙·拉普拉斯的时代，概率被认为是一种主观陈述-你不是什么都知道，但你可以通过量化你的知识来管理。但在19世纪末和20世纪初的某个时候，概率开始以看起来客观的方式出现。人们用统计方法推导出可以在实验室里测量的东西--比如热量。所以人们认为，如果这个量是因为概率的考虑而产生的，而且它是客观的，那么这个概率也一定是客观的。然后量子力学出现了。哥本哈根的人群争辩说，量子力学是一个完整的理论，完成了，封闭了，这通常被认为是指它的所有特征都应该是自然的客观特征。如果量子态给出了概率，那么这些概率也应该是自然界的客观特征。围栏的另一边是阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)，他说量子力学是不完整的。当他在量子力学中描述概率时，他似乎把它们解释为不完全知识的陈述，主观状态。

所以当你说概率不存在的时候，你的意思是客观的概率不存在。

是的，如果没有赌博代理人，它在这个世界上是不存在的。但假设你已经说服自己，理解概率的正确方式是对不确定性和无知的描述。现在有一系列你可以采取的立场。根据贝叶斯统计学家I.J.Good的数据，有46,656个品种。当我们开始研究量子贝叶斯主义时，我们试图对概率采取一种类似于E.T.Jaynes的立场：我们承认概率在我们的头脑中-我的概率在我的头脑中，你的概率在你的头脑中-但如果我将我的概率建立在你们所基于的相同信息上，我们的两个概率分配应该是相同的。在信息的条件下，它们应该是客观的。在46,656个品种的光谱中，这一立场被称为“客观贝叶斯主义”。

光谱的另一端是布鲁诺·德·菲内蒂(Bruno De Finetti)。他说，我和你的概率根本没有理由匹配，因为我的概率是基于我的经验，而你的概率是基于你的经验。在这种情况下，如果我们将概率视为赌博态度，我们所能做的最好的事情就是努力让我们所有的个人赌博态度在内部保持一致。我应该用我的，你也应该用你的，但这是我们能做的最好的了。这就是德·菲内蒂说概率不存在时的意思。他的意思是，让我们采取极端的立场。他没有说概率主要在我的脑海里，但还有一些额外的规则仍然将它们锚定在这个世界上，他去掉了锚。

最终，我和我的同事吕迪格·沙克认为，为了保持一致，我们必须切断与杰恩斯的联系，更多地朝着德菲内蒂的方向前进。杰恩斯取笑德·菲内蒂的地方，我们认为，实际上，这才是真正的解决方案。

量子贝叶斯主义太冗长了，所以我开始叫它QBism。我一开始叫它QBism，人们就更关注它了！但我的同事大卫·默明(David Mermin)开始抱怨QBism真的不应该是量子贝叶斯主义的简称，因为有很多贝叶斯人不会接受我们的结论。所以他想把它叫做量子布鲁诺主义，以纪念布鲁诺·德·菲内蒂。问题是，QBism形而上学的某些部分甚至连德·菲内蒂都不会接受！

但后来我发现了一个完美的B。问题是，它太丑了，你不会想在公共场合炫耀的。这个词来自最高法院大法官小奥利弗·温德尔·霍姆斯(Oliver Wendell Holmes Jr.)。他将自己的哲学描述为“博采主义”。正如路易斯·梅南德(Louis Menand)所说，这是一种哲学，“世界在关节处是松散的。”你能做的最好的事情就是把赌注押在你行为的后果上。[这个合成词来自赌注和能力。]。我认为这非常适合它，但我不想说QBism代表量子博弈主义，所以我认为最好是像肯德基那样做。以前是肯德基，现在只有肯德基了。

如果量子力学像你所说的那样是一本用户手册，那么谁是用户呢？爱因斯坦谈到了观察者，但量子力学中的观察者与相对论中的观察者是不同的。

前几天，我与哲学家罗布·迪萨勒(Rob DiSalle)交谈。他说，观察者在相对论上没有那么大的问题，因为可以说，一个观察者可以“越过另一个观察者的肩膀看”。我喜欢这个措辞。换句话说，您可以取走一个观察者看到的东西，并使用变换定律来看到另一个观察者将看到的东西。玻尔真的夸大了这一点。他夸大了量子力学和相对论之间的相似之处，他无法理解为什么爱因斯坦不接受量子论。但我认为问题是不同的。当QBism理解量子测量结果时，它是个人的。其他人都看不到。要么我看到，要么你看到。不存在将一种个人体验转化为另一种个人体验的转换。当威廉·詹姆斯试图争辩说“两个头脑可以知道一件事”时，他只是错了。

这是否意味着，正如亚瑟·爱丁顿所说，世界上的东西都是心灵的东西？

QBism会说，这并不是说世界是由希腊人所认为的“外部”物质建造的，也不是像乔治·伯克利(George Berkeley)和爱丁顿(Eddington)这样的理想主义者所说的那样是由“内部”物质建造的。相反，世界上的东西是我们每个人每一个活着的时刻都会遇到的东西-既不在里面也不在外面，但在这两者之间根本没有割裂的概念之前的东西。

我希望是这样。归根结底，我认为QBism是一种探索，目的是指出世界上的某些东西，并说，这是世界固有的。但我还没有一个确凿的答案。量子力学是一个单用户理论，但通过剖析它，你可以了解一些我们所有人都沉浸在其中的世界。

将量子力学视为单用户理论解决了许多悖论，比如远距离的诡异行为。

是的，但以一种很多人都觉得麻烦的方式。贝尔定理的通常故事是，它告诉我们世界一定是非局域的。在远处真的有令人毛骨悚然的动作。所以他们解开了一个谜团，增加了一个相当大的谜团！这是什么非本地化的？给我一个完整的理论。相反，我和我的QBist同伴们认为贝尔定理真正表明的是，测量的结果是经验，而不是对已经存在的东西的揭示。当然，其他人认为我们放弃了把科学作为一门学科，因为我们谈论的是主观的信仰程度。但我们认为它解决了所有的基础性难题。唯一没有解决的是惠勒的问题，为什么是量子？

我希望我有更多的判断力。我被这些被称为SICS的美丽数学结构迷住了，这是对称的信息完备的度量--可怕的名字，几乎和贝塔比利主义一样糟糕。它们可以用一种不同的语言改写伯恩规则(在量子力学中产生概率的数学程序)，在这种语言中，伯恩规则似乎在某种程度上是关于用假设来分析现实的。如果你有这样的想法--并不是每个人都有--量子力学的真正信息是世界在关节处是松散的，世界上真的有偶然性，世界上真的可以有新奇的东西，那么世界一直都是关于可能性的，量子力学把它们联系在一起。也许我们需要25年才能把数学做对，但是25年后，让我们再来一次这个对话吧！