01 哥本哈根解释：谁才是最正确的解释？

谁才是最正确的解释？ 1510 阅读 0 评论 0 点赞

你好，欢迎来到《给忙碌者的量子力学课》，我是李剑龙。

听了发刊词以后，你可能想赶快了解量子力学到底颠覆在哪儿。不过，在介绍这些颠覆之前，我要先说一个重要的问题：谁才是最正确的解释？

你可能在科普书上看到过这样的话，对于这个现象，量子力学的哥本哈根解释认为。这潜台词就是说，量子力学一定还有其他解释。

据我所知，每个量子力学现象目前都至少有16种解释，而且它们彼此的说法是完全矛盾的，谁都不服谁。其他物理学理论，大多数都只有一个正确的解释。那量子力学的这16种解释，到底谁才是最正确的解释呢？

1 解释虽多，但也存在共识

我先告诉你，谁最正确这个答案，我们还不知道。

不过请你放心，量子力学的解释虽然多，但它们还是有共识的。为了理解这一点，咱们先想象这么一个场景。

大海上漂浮着一座冰山，冰山分成了两部分，一部分在水面上，一部分在水下。在水面上我们能看到的，就是我说的共识。具体来说，量子力学的共识是指各种各样的实验现象。

我们研究科学理论，就是要描述这些实验现象。在量子力学里，负责干这件事的就是薛定谔方程，这是由量子力学的奠基人之一薛定谔提出来的。它能准确描述所有已知的实验现象，这事没人反对。所以除了实验之外，薛定谔方程很管用，也是我说的共识。

可是，在海面以下，冰山到底是什么样，我们就看不到了。你说这冰山是长在海底上的，还是漂在水里的呢？是不是都有可能？

物理学也有这种看不到的地方。比如，你搅动一下水，会产生水波。那你搅动什么物质，会产生光波呢？我们看不到这样的东西。

100多年前，有人解释说，光应该是在一种叫以太的物质里传播的。我们搅动一下以太，光波就出现了。以太就是一种解释。你看，这种我们在事实的基础上，展开的合理想象，就是解释。

提出解释是为了弥补理论的不足，是为了把科学延伸到理论暂时管不了的地方。但为什么量子力学会延伸出这么多解释呢？

2 解释出现在实验看不见的地方

这是因为和其他学科相比，量子力学的实验特别不一样。比方说，有的学科一共有100个实验。你的解释能描述99个，而我能描述100个，那我的解释肯定比你的更准确。

但量子力学偏偏不是这样。它的每个实验都像一座冰山，分成了两部分：一部分在海面上，我们看得见，这是我们的共识；一部分在海面下，我们看不见，就只能靠解释了。量子力学的分歧，全都出现在每个实验中看不见的地方。

我举个例子。一个光子照在屏幕上，形成了一个光点。这个光点，就是看得见的那部分。但这个光子发出之后、落在屏幕之前，它在哪里呢？这就是看不见的那部分，那十几种解释就从这出现了。

真正的实验解释起来都很复杂，所以我用一个叫薛定谔的猫的著名思想实验，来给你演示一下，为什么会出现这么多解释。

我先说说薛定谔的猫是怎么回事。薛定谔设想，把一只猫和一个量子装置关在盒子里。这个装置里有一个放射性原子和一个毒药瓶。

如果原子发生衰变，就会把毒药瓶打破，把猫毒死。但如果它不衰变，毒药瓶就不会破，猫也就能继续活着。

那猫到底是死是活呢？很抱歉，盒子里到底是什么情况，你必须打开盒子以后才能知道。

如果我们弄一万个这样的盒子，把它们全部打开，那我们就会看到，大概有五千只猫活着，五千只猫死了。也就是说，我们看到两种情况的概率各占50%。这个概率分布是物理学家的共识，这就是水面上的那部分。

但是，盒子打开之前，猫到底是什么情况呢？打开那一刹那到底发生了什么呢？这都是水面下的部分，实验看不到的地方，解释就出现了。我给你讲3种最常见的解释。

第1种解释说，在你打开盒子之前，这只猫同时处于既死掉又活着的一种状态。注意，我说的是既死掉又活着，是一种状态，不是两种状态。这是因为原子处于既衰变又没衰变的状态，它连带着把猫也变成了既死又活的状态。

不过，你一打开盒子，这个奇怪的状态就消失了，变成了要么死、要么活。这种解释就是哥本哈根解释，它的提出者是以物理学家玻尔为代表的哥本哈根学派。

你肯定觉得这个解释特别怪，哪有既死又活的猫呢。薛定谔也这么想。他提出薛定谔的猫就是为了反对玻尔的解释。

他提出了第2种解释，就是说，在打开盒子之前，猫要么死了，要么活着，绝不可能处于既死又活的状态。你打开盒子之后，不过就是看到了盒子打开之前的情况。

这种解释听着就舒服多了。可是还有人不满意，你可能还听说过第3种解释。它的意思是说，打开盒子之前，猫确实既死又活。

但在你打开盒子的那一刹那，我们所在的宇宙分裂了，变成了两个不同的宇宙。其中一个宇宙中的你，看到了活猫；另一个宇宙中的另一个你，看到了死猫。两种概率各占50%。

这叫平行宇宙解释，它的提出者是物理学家费曼的师弟，艾弗雷特三世。

这个解释听起来很无厘头，但它满足了量子力学的一条基本假设，叫信息守恒，信息无论如何都不能丢失。

所以艾弗雷特认为，既死又活的信息必须是守恒的。你要是只看见活猫，那么另一半关于死猫的信息就一定存在于某个地方，比如说，在另一个宇宙里。因为这个宇宙跟我们没有联系，我们互相也不知道，所以就把它叫平行宇宙。平行宇宙这个解释就这么出现了。

对一般大众来说，平行宇宙这个说法脑洞特别大。你想啊，还有一个宇宙，还有你，还有我，只是故事的情节跟我们不一样，这多好玩啊。所以好莱坞大片也特别爱拿这个解释说事，很少去追溯背后的科学逻辑。

当然，这还只是我们常见的3种解释。剩下几种解释也一样。公说公有理，婆说婆有理，它们都是在实验看不见的地方说事，而且各自都有优点和缺点。

那这么多解释到底谁才是对的，有没有办法判断呢？

3 判断一种解释的对错，必须增加新证据

办法是有的，就是增加新的证据。比方说，你要是想看冰山下面到底怎么回事，可以用声呐去照一下。你用声呐拍到的回波就是新的证据。

很多物理学理论的解释，都是这么判断出来的。比如，我刚才说的那个以太，这东西谁也看不见，确实不好判断。但是在19世纪末的时候，有人做了一个新的实验，证明以太不存在。从那以后，主流科学界就舍弃了这个解释。

量子力学也不例外。在它刚诞生的时候，很多事情都没有定论。比如当时，爱因斯坦也对薛定谔的猫提出了一种解释。我在后面的课程会详细说到。

但现在你只要知道，物理学家通过实验发现，爱因斯坦的解释不成立。这就相当于用声呐做了水下探测，把爱因斯坦的解释给否掉了。

于是，在量子力学的名单上，有一个解释可以划掉了。那剩下的解释怎么办呢？

很不幸，今天我们正处于量子力学没那么多声呐可用的年代，没法给出判决。绝大部分解释，都和现有的实验证据相吻合。我们只能暂时接受它们同时存在。要想把错误的解释排除掉，我们只能期待将来的实验。

那么，在这门课程里，我到底应该用哪个解释给你讲呢？

4 我会选择哥本哈根解释，并对它做出升级

我先说一个物理学史上真实的例子。

你可能听说过，麦克斯韦是个很伟大的物理学家，他提出的方程组，把电、磁和光三种现象统一了起来。但你可能不知道，他当时对方程的解释完全是错的。

即使是这样，他的方程不但完全符合当时的实验结果，还完全符合后来的实验结果。现在很多领域，比方说通信工程，都要用他的方程。

你看，只要抓住了方程，就算对方程的理解是错的，也不耽误我们利用方程做事儿。所以，我要找的解释，需要符合一个条件，就是它和方程联系必须非常紧密。最好是照着方程的计算结果，直接翻译成人话。

这样一来，就算这个解释真的有错，影响也不会太严重。这个方程在量子力学里，就是薛定谔方程。

最符合这个条件的解释，就是哥本哈根解释。它的主要内容就是围绕薛定谔方程展开的。而且，它还有两个优点。

一个优点是，它引入的主观假设比较少，不像有的解释要修改薛定谔方程，或者要引入平行宇宙。

还有一个优点是，在它提出的时候，其他解释还没有诞生，它一出生就是主流解释。量子力学的教科书基本上都是参照哥本哈根解释的。你在科普书上看到的内容，如果没有特别说明，大多也在引用哥本哈根解释。

当然，时代发展了，新的实验对哥本哈根解释也做了一些升级。只要涉及这些升级，我就会给你讲升级的版本。

比如说，刚才咱们说的薛定谔的猫，其实是个不可能实现的思想实验。在以后的课程中，我会为你详细解读。

划重点

1. 量子力学既有共识，又有分歧。

2. 共识是薛定谔方程很管用和实验看得见的地方；分歧就是16种解释，和实验看不见的地方。

3. 目前我们还需要更多的实验证据，才能区分这些解释谁对谁错。

4. 我会选用一种尽可能贴近薛定谔方程的解释，让分歧不再是问题。

给你留一个思考题，如果你听到一种不认同的观点，但你没有证据，暂时没法反驳，这时你会怎么办呢？留言说说你的思考。

摆正了量子力学的位置，我们就可以深入了解量子力学了。下一讲，我们先来回答你可能最关心的问题：量子到底是什么？

网友互动

为什么一定要反驳呢？既然是观点，那就先找事实，事实可能是水下冰山，探索不到。也可能是大象的鼻子、耳朵、尾巴，我放开大象腿，也去摸摸其他部位好了。

如果单纯就是观点之争，无法判定事实或理论，也可以求同存异，或者在自己的思想世界里建立平行宇宙，让这个薛定谔的猫存在，既死又活。

如果必须要反驳，我不去证明你的观点错误，我只证明我的观点正确、有合理性。

作者

是的，观点需要建立在事实的基础上。如果事实变了，观点就很可能要跟着变。如果存在很多未知的事实，那么很多看起来很合理的观点，也要给未来的变化留有余地。生活和工作当中有很多事就是这样的。

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如果听到一种不认同的观点，但没有证据，暂时没法反驳，

那么会继续收集，寻找相关知识，了解并掌握更多信息，没有时间限定一定要表明观点的话，不会停止收集，寻找的行为，直到限定时间出现时，得出自己的结论，要么反驳，要么沉默；

或者觉得这个不被认同的观点无关紧要，听过作罢。

作者

万维钢老师解读过的一篇研究说，如果两个人都是理性的，那么他们通过对话，总能在某个观点上消除分歧，取得共识。可惜，在现实中，我们很难时刻保持这样的理性。

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什么是科学？

既有已知又有未知。科学要做的事情是证伪那些已知，探知那些未知。

量子力学是门科学。

目前前我们对这门科学的了解是：我们知道一些现象结果，并且可以用数学描述它。但是我们不知道为什么会产生这样的现象。

本门课用的是哥本哈根的解释来讲量子力学。

原因是：哥本哈根的解释是围绕薛定谔方程展开。

启发：

1）对待事物，无需完全知道

2）只需要掌握规律，就可以控制它，应用它。

所以，我们发现新的时候，可以优先找到重现的规律，再去寻找背后的原理。

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也许水下的冰山永远存在。我们妄想用确定性的观察和结论去证明不确定性的存在。而量子力学告诉我们，信息要保持完整。

不确定性的信息＋确定性的信息＝完整的（微观）世界。

回答问题：

观察＋想象。

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先接受分歧，继续探寻为什么，怎么办，时间会给最适合的解释。

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如果你听到一种不认同的观点，但你没有证据，暂时没法反驳，这你会怎么办呢？

我会先允许共存，然后存疑思考、再想办法证伪；实在想不到办法就留给时间去解决。不作想当然唯一答案的理解；毕竟我们对很多事物的看待都具有主观性，世界由万事万物无穷演变而成，我们只是属于世界的一部分，一切皆有可能！

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事实有层次，观点无对错

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量子力学中的共识针对学说中的确定性，分歧针对学说中的不确定性。在没有新的技术手段，获取新的信息增量的前提下，求同存异是唯一选择，毕竟科学具有严谨性。

如果你听到一种不认同的观点，但你没有证据，暂时没法反驳，这时你会怎么办呢？我的答案是先接受现状，再通过可信的渠道，获得证据。假设找不到证据，那就重复践行两种观点(认同与不认同的观点)，从实践获得真知。

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"消极可能更正确，但积极才能够成功。"当我们不评判一件事情的时候，它是既消极又积极的，不管是哪一种状态，我们其实都能找到足够证据去支持。

【不评判】就是一只"薛定谔的猫"。这个世界本来就没有唯一的正确答案，关键看我们如何去解读，怎么去解释它。

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"道生一，一生二，二生三，三生万物"，道就是量子的原始状态，混沌的状态包括了一切可能性。平行宇宙的解释，可以弥补我们人生的遗憾，因为在另一个宇宙里面，有另一个自己替我们达成我们想做而未能做的夙愿。

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今天的课程，让我想起了蔡元培先生的一句话，多歧为贵,不取苟同。在现实世界中，我们总是会听到很多不同的观点，有些观点甚至可能于我们自身的观念截然相反、针锋相对。面对这样的观点，我们应该抱以积极、开放的态度，应该表示欢迎。我们要认识到，正是由于不同的观点的存在，才能让自己体会到多元化的思想；并且在不同观点的互动、碰撞中，让自己的思想和观念也接受考验，得到升级和迭代的机会。同时，对于不同的观点，我们也不必轻易相信，在保持开放心态的同时，也要积极去寻找新的证据，去验证这些观点；要让观点之争转化为寻求真知的有效推动力，助力我们去探索更多未知的领域。我想，这才是对待观点之争，应有的科学态度吧。

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我觉得这个问题可以用谢尔顿的一句话，

我现在没法反驳你，等我想好了答案，我会发到你的邮箱里去的

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这个要说说我的学习态度，比我牛的人说的都是正确姑且放在潜意识中，直到找到反驳它的理由改正观念，改正观念也只是暂且认同，因为我们都有思维盲区。这也就是演绎法的魅力。

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我们认为的正确就是截止目前最合理的解释，但并非永久合理。

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如果你听到一种不认同的观点，但你没有证据，暂时没法反驳，这时你会怎么办呢？：通常的情况下，肯定是收集有点粘边的信息进行加工反驳。正确的做法应该是存疑，保有好奇心，逐步收集信息证实和证伪。

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这个世界是复杂多样的，每个人的立场角度都不太一样，即便是同个人在不同时期对一件事也可能存在完全不同的观点，而每个当下的自己都认为这个观点是百分百正确的，所以并无绝对对错，因为这也是人类的一种思维偏误证实性偏差。

因此，最有可能的结果是我们很难被说服，除了我们自己。