波函数（二）

其次，的的确确，我们现在的物理学中没有任何人敢说对人类的意识有了一丁点的认识，假定它不遵守物理定律是没有任何问题的。但是哥本哈根诠释中，把物理的世界划分为两个不相容的领域就更加不合理：我们没有任何理由认为那些有微观粒子构成的经典事物不遵循量子定律！否则的话，我们将不可避免地陷入逻辑矛盾中。预期在理论中引入逻辑矛盾，我们更加愿意引入未知或奇怪的因素。当然，我个人觉得，把VW的“意识导致波函数坍缩”改为“波函数在意识中坍缩”会更加合理一些。

但是，VW仍然有着巨大的模糊空间，例如说，我们可以问什么是“意识”？我们怎么来判定一个观察者是有意识的？一般我们认为人类有意识，但是猫狗有没有？鸡鸭呢？甲鱼呢？蚂蚱？蚯蚓？变形虫？如果猫是有意识的，那么薛定谔猫就不会处于既死又活的叠加态：因为它自己就把自己给坍缩了。其次，如果我们认为只有人类的意识才算意识，那么我们人类为何在宇宙中有着如此特殊的地位、可以把宇宙的叠加态坍缩掉，并且造就了宇宙现在的状态？

更有甚者，如果我们接受了“意识坍缩波函数”这种说法，那么一个逻辑必然就是，意识不但是创造了宇宙的现在状态，它还创造了宇宙的整个历史！因为宇宙早期还不存在意识生物的时候，按照这种逻辑显然是没有什么东西使它坍缩的，于是宇宙自诞生之日起就一直是一种模模糊糊，云山雾罩的概率云。这种存在状态一直保持到宇宙中第一个意识出现，它看了一眼宇宙，于是宇宙就坍缩成了现在这个样子，包括它的一切历史，从大爆炸到原子的形成再到星云星系的整个演化，就都变成了现实。也就是说，在150亿年的现在，一个意识看了一眼，就导致了150亿年前，宇宙诞生了！

物理学自从诞生以来，一直致力于描述那个不以人的意志为转移的客观世界为己任，可是发展到现在，这片神圣的阵地开始被“主观意识”这个妖怪入侵了！

哥本哈根诠释一直小心翼翼地避免谈及意识这个话题，因为玻尔显然明白，在物理学理论中引入“意识”这个不属于物理世界的概念是多么危险。然而，不论玻尔多么不愿意，对哥本哈根的穷究就必然会导致导致意识坍缩的结论 - 这种结论几乎就是逻辑必然的，只要我们认定这个宇宙存在着一个一致的、普适的理论，就不得不如此。与玻尔的观点 – 现实必须依赖于观察者 – 相比，意识坍缩的观点更加极端，它直接认定意识可以改变现实。这就与爱因斯坦的坚定实在论更加冲突，所幸魏格纳提出他的意识说的时候，爱因斯坦已经过世，否则的话，我们可以想象他将会受到何种抨击。

爱因斯坦坚信，这个世界的客观实在必须是独立于人们的观察之外的，即使我们不做观察，甚至是即使我们不存在，这个世界仍然是确确实实存在的，不会因为我们看了一眼就会突然变成我们眼前的世界。因而，他完全不能接受所谓“当我们不观察一个系统时，它不具备确定的状态”这种观点。最开始，他认为量子力学肯定是什么地方搞错了，但是随着量子力学精准地符合实验结果，他渐渐地相信量子力学是正确的，但他坚信它是不完备的。这里，“不完备”的意思是说，它虽然能够得到正确的、符合实证的结果，但是，它并没有揭示底层的运动规律，而只是对表象的一种描述。他认为，量子力学之所以只能用概率的方式描述世界，是因为我们还没有发现隐藏于概率背后的因果关系。它无法揭示量子态背后的、独立于主观的客观现实。这种真实的客观现实应该有着比波函数更加本质的变量来描述，只不过我们暂时尚未发现，被隐藏在波函数的概率表象背后了，因而，这种背后的真实状态又被称作“隐变量”。

总而言之，爱因斯坦看来，量子力学只是一个唯象的理论，远远算不上完备，只有我们找到隐藏在概率背后的真正的规律（“隐变量理论”），我们才能说我们已经建立了完备的理论。

爱因斯坦的信念具有广泛的代表性。在量子力学早期，人们也一直没有放弃建立一种隐变量理论的努力。隐变量理论认为，我们用波函数描述世界，只是一种表面上方便的工具，是一种权宜之计。在波函数的背后，仍然有更深层的现实和规律没有被发现 – 波函数只是一个展现（emerge）在我们面前的表象。例如，薛定谔曾经说过：

“一幅失焦的模糊照片与本来就模糊的景物是不同的。”

薛定谔的意思很明确，波函数是展现在我们面前的一张模糊照片，然而主流的量子力学却根据这幅图片断言，说原本的景物是模糊的。例如我们有这样一张图片：我们可以看到五彩斑斓的图块，像一团彩色的雾一样虚无缥缈。我们从这张照片中能够获取的确定的信息就非常少，我们甚至不知道它拍出来的原本景物是什么。这时候我们可以做两种事，第一种，我们认为原本的景物就是这样的雾，因而尽最大可能地从这张照片中获取更多的信息：它不确定，但是我们也就只能这样了；而第二种，则是仅最大可能地去拍摄一张更加清晰的照片，从而找到事物的本来面目：现有的关于波函数的理论就像是前者的模糊照片，而哥本哈根学派犯了一个巨大的错误，就是把模糊的照片（不完备理论）当做现实就是这样（概率性诠释）了。当然，这张模糊照片是“正确”的，因为它确实可以反映出真实世界的某些颜色的大略信息，但是它远算不上是完备的信息，因为我们完全可以寻求更加完备的理论（更清晰的照片）。不论是爱因斯坦还是薛定谔，都坚信存在着位于波函数背后的更加清晰的、更加本质的现实。为了揭示这种现实，我们必须不能满足于现有的量子力学，而需要更加奋进，寻求新的理论 – 隐变量理论。

最为著名的，也是最接近成功的隐变量理论是德布罗意-玻姆理论，又叫做玻姆力学。顾名思义，它是由名字中的两人发展起来的。和哥本哈根显著不同的是，哥本哈根诠释中强调波粒的互补性，也就是说，对量子系统而言，波动和粒子是两种互补的性质，它们共同构成了系统的所有性质，然而却同时是互斥的，不可能在同一个观测中出现。而玻姆力学则强调波粒的共存。也就是说，在玻姆力学中，除了波函数以外，每个粒子都像是经典粒子那样，有着确定的位置和动量。然而在这里，波函数不再是玻恩所诠释的那样，是一种概率波，而是作为一种真实的物理波存在：它是一种引导波。用简化的直白语言来描述，就是说引导波指引了粒子的运动。也就是说，一个粒子的性质现在就包含了两部分：一部分是引导粒子运动的引导波，另一部分就是被引导波引导的、与经典粒子性质相近的粒子。相应地，玻姆力学的方程也就有两个，一个是引导波在空间分布和传播的方程，即薛定谔方程，另一个是粒子在引导波的引导下的运动方程。因而玻姆力学又被称为“引导波理论”。这样一来，粒子就像是经典粒子那样，不必有不确定性，也不必有概率性，更不必在观察时发生神秘的坍缩。当然，在经典边界它也就自然而然地变为经典理论，量子-经典的边界问题也就自然而然地消失了，完美。

对于双缝干涉实验，也就有了非常符合我们日常经验的解释。干涉不是要求必须有某些东西同时穿过两条缝隙吗？没错，那个同时穿过双缝的东西就是引导波，而在空间中形成干涉的也是引导波。而粒子则在这种引导波的指引下，沿着确定的轨迹运动，最终一个一个地到达屏幕，渐渐积累起来形成干涉条纹。一切都那么简单自然。当我们观察路径信息时，很自然地只能观察到一个粒子：因为它本来就是有着确定的位置的粒子啊。如下图，就是玻姆力学计算出来的双缝干涉中所有粒子的可能轨迹：人们发现，计算结果与实验结果符合得非常好。

玻姆力学提出了一个符合人们经典直觉的模型，但是它的接受度却很低，可以说是跟意识坍缩理论同样都属于小众理论。哥本哈根学派对玻姆力学的主要攻击点在于，它比裸量子力学多了一个运动方程：粒子在引导波的引导下的运动方程。因而玻姆力学就过于复杂，完全破坏了量子力学的简洁。并且，玻姆力学并没有提出一个独立于量子力学的理论预言，它虽然能够重现量子力学的所有预言，但是，在更复杂的理论框架下，却没有提出更多的预言。这一点，就连爱因斯坦也不满意，称之为“一张无法兑现的支票[3]。” 根据奥卡姆剃刀原理，它应该被剔除掉。

然而，我们站在毫无偏见的角度上对它进行解读，却会发现哥本哈根学派的这种指责犯了严重的双重标准的错误。首先，玻姆力学虽然没有独立于哥本哈根的独立预言，但是它却可以兼容所有的现有实验结果，一点都不比哥本哈根来的弱。如果我们把缺乏独立预言作为一个黑点来指责玻姆力学，那么同样的指责也可以加之于哥本哈根诠释：因为后者同样也不能提供独立于前者的预言！我们没有理由对玻姆力学的要求更加苛刻，而对哥本哈根诠释网开一面。其次，虽然玻姆力学比量子力学多了一个运动方程，但是它却不需要坍缩的假设，也不需要量子-经典边界的假设，同理也就不需要在观察时用到投影假设和玻恩规则。也就是说它用一个额外的方程取消了观察的特殊地位。因而它并不比量子力学来的更加复杂。没有理由对它应用奥卡姆剃刀，而放过了根本哈根诠释中同样无法实证的坍缩、量子-经典边界、以及两类对立的演化过程。

因而，从这个角度上讲，玻姆力学其实不失为一个很好的物理理论。

但是，爱因斯坦却对它坚决反对，因为引导波作为一个波动，必然会受到全局的边界条件的影响，因而玻姆力学是一个非定域的理论。我们前面章节曾经提到，经典力学的三大支柱之一就是定域性。玻姆力学虽然拯救了决定论和实在论，但是却触碰了爱因斯坦的另外一个不可动摇的底线：定域性。

那么，定域性意味着什么？爱因斯坦又为何会对定域性这样在意呢？

参考文献：

1. 事实上，他的思想实验并没有直接采用薛定谔猫的套路，但是基本精神是一样的，这里为了有趣，我稍加引申。

2. 事实上，在他第二年提出了那个从根基上改变量子力学的理论时，他仍然不为人所关注，直至沉寂了20多年以后，才被人重新提起。这是后话，我们后面还会花很大的篇幅介绍他的理论。

3. 意即该理论承诺了一个确定的粒子，却没有办法提出一种方法检验这种粒子的存在。

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