8.量子力学的多世界诠释

概要:视角基础思维(Perspective-Based Reasoning)与多世界诠释(Many-Worlds Interpretation)相互矛盾。因为后者使用自我定位概率(Self-Locating Probability)来解释量子实验所表现出的随机性,而前者认为自我定位概率逻辑不自洽,并不存在。

乍一看,在人择原理的话题里讨论量子力学似乎非常突兀。然而这两者中间确实有不可忽视的联系。比如说Michael Titelbaum的《重视睡美人问题的十个理由》里就认为睡美人问题可能和量子力学的诠释有密切联系。Darren Bradley 和 Alastair Wilson就三分派观点是否幼稚的证实了多世界诠释展开过激烈的辩论。而且不光是哲学家,物理学家也同样意识到两者的关联。比如Charles Sebens和Sean Carroll(这位可能是多世界诠释最高调的支持者了)在《自我定位的不确定性与多世界诠释中概率的产生》( Self-locating Uncertainty and the Origin of Probability in Everettian Quantum Mechanics)中也引用的睡美人问题。在中文材料里这种联系就更普遍了,在知乎或者百度搜索“睡美人问题”前面几个结果中一定包涵量子物理相关的内容。 更何况在《微调的宇宙》的讨论里多重宇宙也是科学家提出的解释之一。

很显然,人择原理和量子物理,尤其是多世界诠释,存在着某种不可忽视的联系。而我认为正确的人择原理逻辑:视角基础思维(Perspective-Based Reasoning),更不应该对这个问题避而不谈。那样将是不坦率的,因为它和多世界诠释不兼容。换言之,接受视角基础思维则意味着不接受多世界诠释。

1. 自我定位概率,又来了

多世界诠释是一个决定论。它认为这个世界的演进只遵守薛定谔方程,哥本哈根派所认为的坍缩并不存在。这个理论里完全没有随机性:任何可能的事件(既符合量子力学的事件)都必然在某个世界分支里发生。因此它面临的问题就是对量子实验所表现出的随机性和概率作出解释。而“自我定位概率”就通常被认为是决定论世界中的概率起源。

假设我们抛一枚量子硬币(此处是为了叙述方便,喜欢严谨的请脑补成测自旋等实验),根据多世界诠释两种可能的结果:“正面”和“背面”都会发生,各自在不同的世界分支里成为现实。然而对于“我”来说,在抛硬币之后且看到硬币结果之前,却不知道自己到底是哪一个分支里的观察者。也就是说,因为自我定位概率的存在,虽然整个宇宙都按决定论演进,其中的观察者却还是会从他们的各自视角体会到随机性。基于这个解释,多世界诠释的支持者们尝试推导伯恩定则。

值得注意的是,多世界诠释所描述的量子硬币实验与第3部分里克隆实验的第三问结构完全相同。两者都试图从不存在随机性的事件里通过分析“我”是谁来定义概率。然而,正如第3部分所论述的,“自我定位概率”无法从任何一个视角下推导出来。它一方面需要上帝视角的客观中立,另一方面也需要特定的第一人称视角把“我”当做原始概念。因此视角基础思维认为它逻辑不自洽所以不成立。也正是由于这个原因,视角基础思维认为多世界理论无法解释量子实验所展现出的概率亦或是推导出伯恩定则。

2.有其他解释概率的方法吗?

熟悉多世界诠释的读者都知道其中的概率由来(也包括伯恩定则的由来)长期以来一直是它的主要弱点。可以说是其支持者和反对者辩论最激烈的一点。可以预见的,也存在着一些理论试图不用“自我定位概率”来解释量子实验的随机性问题(比如有些支持者用决策论来论证多世界诠释的正确性)。那么相应的问题就是:是否存在某种解释能够使得多世界诠释和视角基础思维相互兼容呢?

必须承认的是,我认为这近乎不可能。这涉及到多世界诠释把这个世界描述为薛定谔方程的演进。传统上我们把客观思维作为思维的基础模式,那么多世界诠释对客观世界进行直接描述就毫无问题。然而视角基础思维认为客观思维是从视角思维演化而来(见2.1章),也就意味着需要探究多世界诠释的描述是基于那个(或者那些)视角的。多世界诠释中立的涵盖所有分支,它是一种基于上帝视角的描述。(它不属于2.1章里所说的元视角客观,因为特定观察者视角只能接触且描述本身所在的分支,多个视角的共通部分不可能包含多个分支。)但在解释我们观测到的量子实验时,多世界诠释又必然要转换到某个分支中的特定观察者的视角才行。这里最突出的例子就是上面所说的对概率来由的解释。而这种从上帝视角到特定观察者视角的转换本身既意味着多世界诠释必须混杂基于不同视角的逻辑,和视角基础思维相冲突。

3.视角基础思维支持哪种诠释呢?

值得一提的是多世界诠释从其他方面看是一个很有吸引力的理论。和之前微调宇宙的多世界解释不同,量子力学的多世界诠释使用的假设非常节俭,逻辑也相对清晰。我反对它完全是基于视角基础思维而并非针对它认为多重宇宙的存在。

即便如此,多世界理论也是我所知的对量子力学的诠释中唯一一个和视角基础思维彻底不兼容的理论。但这并不意味着其他的量子诠释在视角基础思维看来都一样合理。其实视角基础思维认为有一种诠释明显优于其他。下一章就讲这个问题。