量子力学的多种含义指南
量子力学已经有一个多世纪的历史了，但物理学家们仍然在为它的含义而争论不休。他们辩论中的大部分握手和指关节破裂可以追溯到一种被称为“现实主义”的假设。这就是科学描述我们和科学外部的东西--我们称之为“现实”--的想法。这是我们自然而然形成的一种思维方式。这与我们的经验非常吻合，即宇宙似乎并不在意我们对它有什么理论。科学史还表明，随着经验知识的增加，我们倾向于在一个共同的解释上趋同。这无疑表明，科学正以某种方式接近“事物的真实面貌”的“真相”。
唉，现实主义归根结底是一种哲学立场，本身没有经验基础。我们所能确定的就是某个假设是否能很好地描述我们观察到的东西。然而，这种描述是否是关于对我们这个观察者来说是独立的和外部的东西，这是一个我们自己永远无法回答的问题。
不用说，这不是一个新的难题，而是哲学家们自有哲学家以来就一直在讨论的难题。但正如吉姆·巴格特(Jim Baggot)在他的新书“量子现实：对量子力学真正意义的探索”中提醒我们的那样，它在今天关于量子力学解释的辩论中仍然活跃着。如果这是量子理性的时代，那么巴格特就是它的伏尔泰。说到量子力学，我很难想象还有比巴格特更多产的作家了。在量子现实之前，他还出版了《量子理论的意义》、《量子故事》、《量子空间》、《量子手册》，让我们不要忘记《超越尺度：现代物理学、哲学和量子理论的意义(猜猜是什么)》。
巴格特对量子力学的痴迷并不是由公众需求驱动的。不管怎样，不完全是这样。尽管量子万物在最近的科普中一直是一个流动的主题，但巴格特的作品记录了他自己对意义创造的追求。因此，就像巴格特早期的许多书一样，量子现实试图给一个令人困惑的主题带来秩序。他只成功了一部分。但即便如此，这也是一项了不起的成就，因为近一个世纪以来，物理学家们一直在为十几种不同的量子力学解释中的哪一种是正确的，或者说其中一种解释的“正确”意味着什么而争论不休。巴格特没有结束这场争斗，但通过挖掘引发战争的家族恩怨，将其放在了背景中。有了这一点，他将引导你理解量子力学(在可能的范围内)，以及围绕它的争议。
巴格特将此归咎于物理学家对形而上学的排斥。形而上学是亚里士多德创造的一个术语。希腊语是“物理之后”的意思，亚里士多德从字面上用它来指代物理之后的章节。今天，形而上学是哲学的一个分支，粗略地说，它处理的是物理学家在构建不以经验证据为基础的理论时所做的那些假设。物理学家一直在利用形而上学，但很少有人意识到他们在做什么。
事实上，今天量子基础社区中最大的分歧是形而上学的：这是现实主义者和非现实主义者之间的分歧。那些现实主义阵营的人渴望一种理论，它的数学结构可以解释为事物的真实情况，而非现实主义者则认为量子力学是关于我们所知道的东西的理论。“知道什么？”你可能会问。啊，但这是一个只有现实主义者才会问的问题。
问题是“什么是真实的？”如果你研究量子力学，它是不可避免的，因为它有一个最特殊的性质：它处理的是被称为“波函数”的物体，这些物体是推导预测所必需的，但它们本身并不对应于任何可观察到的东西。那么波函数是不是真的呢？
当人们在量子系统上进行测量时，这个问题变得尤为紧迫。在这种情况下，波函数可以在任何地方突然、瞬间地改变。如果这种所谓的崩塌是一个物理过程，它将与阿尔伯特·爱因斯坦的光速限制相冲突，用爱因斯坦的话说，它构成了一种“远距离的幽灵行为”。话又说回来，波函数崩塌本身并不是我们观察到的。所以，如果你能克服诱惑，把波函数当成一个真实的物体，那么这里就没什么好笑的了。只是，嗯，感觉很滑稽。
在他挖掘量子力学形而上学的任务中，巴格特非常彻底地剖析了量子力学与意识有关的想法，这是大多数作家倾向于回避的话题。或者至少这么快就废除了，你根本不确定他们说了什么。事实上，在“量子现实”中，我对彭罗斯-哈默罗夫猜想(意识的起源是人脑中微管的相干量子态)的解释比我从彭罗斯和哈默罗夫本人那里听到的更容易理解。如果你想知道多意识解释是如何运作的，或者量子自杀是一个多么糟糕的想法，巴格特也会告诉你这一点。
巴格特的分析不仅关注量子力学最流行的解释，还包括许多鲜为人知的解释。在很大程度上，他保留了自己的观点，并做了一项令人惊叹的工作，客观地分析了每种方法的利弊。只有在关于多个世界的解释的章节中，他才表达了他的沮丧。
多个世界的解释认为，每次我们进行测量时，现实都会分裂成几个可供选择的版本，除了测量结果之外，它们是相同的。在早期的量子现实中，巴格特将科学比作一艘船，它在“表现之海”上来回航行，从经验现实的岩石海岸到形而上学现实的沙滩。一路上，这艘船可能会陷入“无拘无束的形而上学废话漩涡”。根据巴格特的说法，这就是多世界解释所发生的事情。他抱怨说，这是纯粹的形而上学，已经与经验现实失去了联系。
在这一点上，我不同意巴格特的观点。我在很大程度上是一名乐器演奏家，对“闭嘴计算”的教条很满意。然而，在我看来，形而上学很重要，因为哲学的先入为主，特别是那些我们不承认的，玷污了我们甚至愿意从事的理论。
然而，与巴格特不同的是，我评价理论的方式是问“你能用它做什么？”因此，多世界的解释并不比哥本哈根的解释(哥本哈根的解释是非现实主义的，说你不应该问波函数崩溃时会发生什么)或试点波的解释(它通过为粒子引入一个非局部但不可观察的引导场来避免崩溃假设)更好或更差。如果想要衡量科学前景，把崩塌模型和隐藏变量模型-这是量子力学的修改-与解释混为一谈是没有意义的，因为修改量子力学的目的是解释更多的数据。
巴格特对超决定论不屑一顾，这也冒犯了我个人。在这种方法中，量子力学是从一个确定性的隐藏变量模型中产生的，该模型承认宇宙中的一切都与其他一切联系在一起。他错误地或意外地给读者留下了这样的印象，即这些已经被永远排除了，但大多数情况绝对不是这样。不过，我真的不能为此责怪巴格特，因为这一疏漏在科学文献中广为流传。我已经在这本杂志的版面上抱怨过这一点，到此为止。
因此，撇开个人的不满不谈，我非常喜欢读巴格特的新书。这本书写得引人入胜，而且不需要物理背景知识，很可能会教给你一些新的东西。甚至我也学到了一些新的东西，比如光荣的旁白巴格特干巴巴地说，弗朗西斯·培根死于肺炎，他把雪塞进一只死鸡里，看看它是否能保住它，从而感染了这一疾病。
萨宾·霍森费尔德是法兰克福高级研究院的研究员，她在那里从事广义相对论、现象学量子重力和量子力学基础的修改工作。如果你想更多地了解物理学的基础出了什么问题，读一读她的书“迷失在数学中：美如何将物理学引向歧途”(Lost in Math：How Beauty Lead Physical)。