命运之神：透析量子力学，找到最终答案

49.最后（或最初）的神秘

去相干不可避免地发生在由量子组分构成的大系统中：它的个别量子态随机地乱动，排布所有奇异的量子叠加，这些叠加依赖于所有量子态组分之间的那几乎不可能的精确相干。测量使得这些叠加消失，并且这些消失是在没有人干预的情况下发生的。一般说来这是大系统的一种性质，而不是某种特殊“测量作用”的性质，这种作用被认为是以某种神秘方式有别于其他正当的物理过程。绝不需要人的干预，也不需要人的意识。它使得量子力学意义上的“测量”成为独立的和可理解的物理现象。

更重要的是，去相干从量子态的随机飞走中筛选出我们通常认识和定义物理学的几个全面的性质。对于描述这个世界，我们只依赖于少数粗略定义的性质——极少，至少与巨大数目的量子态相比是这样，那些量子态在我们的观察和探测它们的技术的影响下翻腾。诸如尺寸、位置、速度、颜色、构造和硬度；固体和液体，气味、滋味、声音等等。你还能考虑更多性质，但与这些物体的基本量子结构有关的数以兆计的潜在性质相比，我们注意到的这少量的东西的确很少。去相干不顾内部量子态的暂时性和模糊性而允许这些性质稳固地存在，它们以这种方式被选出来这一事实给它们一种古典意义，使它们以不是个别量子态的方式成为可靠的和确定论的。

因而，作为一个整体的宇宙，其表面上的坚固性和客观性是由于去相干效应，这样的一种想象应该是适宜的。由于假定作为“大爆炸”开始的宇宙终归被描述为一个量子事件，我们能够设想这飞逝着、变化着、发展着并遵循量子力学的基本法则的所有宇宙组分，我们也能推测所有组分之间的那混沌的和忙乱的相互作用，相当于宇宙去相干的一个连续过程，它抹去量子的模糊性并交给我们一个状态和性质都很确定（因为“去相干”）的宇宙。虽然它基本上是一个量子现象，但宇宙因此而获得一个古典可靠性并按照看似古典因果律的东西演化。

如此思考应该是令人愉快的，是吗？

至此，我们已经开始明白，去相干如何允许个别测量产生确定的结果。对于古典物理学来说，比这要求更多。古典世界观的本质不只是测量给出结果，而是那些能够在某个物体或系统上实现的所有可能的测量产生一组相互一致的完备结果，正像爱因斯坦所强调的那样，指涉一个单一的清晰的实在。

在量子物理学中，我们不得不在测量发生时理解每一个测量，并且我们需注意思考，在同一个系统所完成的不同并且不相容的测量必然产生不相矛盾的结果。这就是EPR论证和贝耳定理在它的所有形式中的全部观点。不可能存在能指涉所有测量的单一的“基本”量子实在。

但是，在古典物理学中则单纯得多。在古典世界中不存在“不相容的”测量这类想法。对于任何的物理系统，我们都能做我们喜欢做的任何测量，强烈期望能最终把我们的测量结果放在一起并且编辑出我们正在测量的东西的一个清楚而明确的图像。在古典物理学中不存在不确定原理，我们能够测量我们想测量的无论什么东西。但是，如果古典世界有量子基础，不确定原理又置于何处？

部分答案在于，去相干的同一性，它使得古典的可观察量摆脱基本量子态的盲目的随机性又使那些量彼此相容。宏观古典性质的辨识在于，它们是稳定的和可靠的，而不顾构成它们的量子态的始终如一地变化着的性质，并且量子态间的不断互换的那种免疫，实际是意味着古典性质不服从任何一种不确定性原理。换句话说，如果我们试图定义一个客观系统的两个古典的性质，它们以某种不确定性原理连接着（以致测量这个会禁止你测量那个，反之亦然），那么你会发现事实上这两个性质并不被去相干稳定，因而全然不是真正的古典性质。

这是一种有益的论证，但是还是有点回到前面，为给出一个可辨识的古典性质我们能合理地希望，根据量子力学最重要的原理解释它怎么就以我们期望的方式行为得像古典性质。但是理想地讲，如果我们想充分利用这样一种思想，即经典理论不可避免地源于量子力学，那么我们应该愿意转向相反的论证。我们应该愿意证明，大系统的难以了解的量子力学必定不可避免地导致我们了解并喜爱的古典性质。

这就遗留下一个未实现的希望。关于宇宙产生以后到人类出现之前的情形，我们应该愿意认为，一切类型的量子过程都继续到最终引起原子、恒星、银河和行星从原始的混沌中产生。虽然我们能够想象在不同的纯理论的宇宙中，恒星、银河和行星可能终结于不同的物理排布，但我们应该愿意认为这个进程大体上有某种必然性。简言之，我们应该愿意认为，宇宙内部量子态的去相干从普遍可预言的方式中产生坚固性。(www.xing528.com)

然而，我们还绝不能认为，去相干必定导致一个只具有我们认可的古典性质和行为的宇宙。在其他的宇宙中，不同的一组性质——经典的，在技术意义上，我们的眼睛不熟悉的——也能通过去相干作用发生吗？在每一步，如我们所说，去相干消除量子叠加但并非而且也不能在量子测量的不同结果之间进行选择。所有的可能测量最终仍不可避免地导致，一个看上去像是我们自己的或像是有适度变化的宇宙吗？或者，如果某些显然无关紧要的相互作用在较早的某个时刻已经导致不同的可能结果，那么某些完全不同的经历有可能终结吗？

当如同我们自己一样的生物出现在宇宙中，另外的问题出现了。我们能有选择地测量不同的东西。我们能测量相对于某个角度的光子偏振态，我们能够以或上—下或左—右或任何中间方式测量电子的自旋，我们能测量粒子的位置或动量或这两者某个有限的组合。一旦我们完成了这样的一次测量，我们就启动了一条不可挽回的事件链。有一个实验结果，一篇重要的论文可能变成可在科学杂志上发表，或者猫可能死。这篇论文最后不能被发表，猫也不能复活。

任何一次量子测量，或者一系列测量，都能启动一个古典事件链，以熟知的方式一个跟一个的事件链。然而一旦一个事件链发生，其他可能的事件链就不可能发生。去相干保证实际发生的是事件链，而不是一个连续的不完全确定的量子概率流。但是它并不告诉我们哪个事件链将发生。概率并非已被消除，测量可以有几个不同的结果，并且我们不能预言是哪一个。

由于去相干使测量成为一个物理过程而不是一个神秘的和外部的作用，正如它在最初的哥本哈根解释中那样，我们不必再认为使测量成为“现实”的人的干预是必不可少的。另一方面，人的干预仍然起这样一种作用，我们有决定首先完成哪个测量的自由。

当我们这样思考一个量子系统的测量时，对于独立观测者的我们能够使它受我们设计的测量装置准备的任何部分的影响，用其中任何部分是没有问题的。但是当我们把宇宙看做具有单一量子起点的整体时，似乎不可能有“独立的观测者”。如果每一个测量作用都启动了下一个可能的事件链，并因此其他可能性无效，那么我们必须面对这样的事实，即通过宇宙、行星和生物的漫长的进化史，我们自己现在已经达到这样的时刻，通过一整串较早“测量”的先在作用，它们使某种可能性发生而终止其他可能性。如果我们假定，甚至我们的精神状态也是在某个水平的量子态上（我们的大脑活动是因为电信号在神经细胞间突进，而电信号终归是量子现象），那么我们能断言测量垂直的而不是水平的自旋这种选择，是可用量子术语描述的心理状态的结果吗？我们能断言作为先在的量子态去相干的结果，使之呈现自宇宙诞生以来的实在吗？最终我们必须把我们的精神状态作为“去相干”态来处理吗？以致我们所谓的“观测一个特殊结果”或“作一个结论”的过程应该被认为是，以前所假定的心理状态几乎瞬时地进入可区分的而不是被混合的“信念”吗？

这是一个以新装打扮的老问题。在古典物理的全盛时期，似乎宇宙中的每一个物理事件都必定绝对地和可预知地由先在的事件决定，因为因果律是不可避免的。另一方面，宇宙中每一事物从一开始就被预先注定命运，所以古典物理的绝对确定论显然否认自由意志的可能性。任何时候也没人分析过这个难题。

量子力学消除了绝对的确定论，因为粒子之间的相互作用中存在一种概率因素。去相干藉助于一种筛选原则上使确定论的丧失变得更易处理，即我们假定再一次从宇宙的完全而又详细的量子演化中筛选出少数服从因果次序的可能历史事件，因为我们现在已熟悉在一般意义上作为量子巨系统集体行为结果的那个因果还残存着。

但是，这是些可能的历史，而不是一个特定的历史。作为知觉着、思维着的生物之我们的进化，是那历史的一部分。还没有谁解决了这个难题——或者，关于这点，真正弄清了我们需要解决的难题。如果能够应用到具有去相干活动功能的宇宙整体的量子力学允许许多可能的宇宙历史，那么存在某种能造出特殊历史的附加法则吗？所有这些可能的历史对我们的知觉似乎应该是等可能的（在与我们对大尺度的古典系统应该如何行为的预期相一致的意义上）吗？或者，我们和我们的大脑一直与宇宙一道演化这一事实意味着，我们作为古典性质知觉的东西由于共同进化而确是我们能感觉的那些性质，而在某个其他的宇宙历史中其居民觉得有序的和可说明的东西我们应理解为混沌的和无限混乱的吗？

如果说对于古典物理学来说确定论和自由意志之间的矛盾从未解决，那么以物理事件的量子概率为形式的确定论的丧失也并未消除这个矛盾。留下一个没有谁知道答案的问题。它是否是一个其答案在物理学范围内的问题还尚不能断定。量子物理学、古典物理学、宗教学好像都有某些永恒的问题。