全球速讯：关于波函数哥本哈根解释的争论是什么 微观粒子的内在属性是什么？

在1925年前后，随着量子力学的建立，物理学家对于世界本源的认知发生了一次重大冲突。我们很难想象在1921年的时候，在量子力学的整体框架还没有被确立下来的情况下，奈特就已经在哲学上思考过这个问题了，并给出了非常深刻的见解。量子力学波函数的哥本哈根解释，是目前一个被多数人认可的解释，其最大的成功是对实验结果的解释力非常强。哥本哈根解释是以波尔为核心的一批物理学家共同努力的成果。但是爱因斯坦并不承认这样的世界图景，爱因斯坦仍然认为这个世界在某种意义上是确定的、可被认知的，并提出了一个著名的论断：亲爱的上帝不掷骰子。但是从数学结构上来看，在测度论的基础之上，我们逻辑上可以推断：上帝不但掷骰子，而且上帝扔出去的骰子可能直接落到了连续统的某个不可测子集上——它存在，但是不可被认知。只要上帝没疯，那么上帝的光辉也照耀不到。就目前物理学的方法论而言，我们还无法认知一个那样的“幽灵世界”。

关于波函数哥本哈根解释的争论，爱因斯坦的认知是很有代表性的。我们以经典的掷骰子游戏为例，大家有没有想过为什么会出现每次可能不同的结果？爱因斯坦认为，这是因为人类认知的不完备。每次出手的力、空气温度、气流、灰尘、落点、角度等等这些变量是不一样的，进而造成了结果的不可预测性，但是这种不可预测性仅仅是对渺小的人类而言的，人的认知极限导致了这种“不准确”。在无所不知的上帝眼里，每个骰子扔出去之前，结果就是确定的。但是显然这种实验环境的不同无法控制，也就意味着通过有限样本的实验是无法证实的。这背后仍然代表的仍然是一个机械的世界观，是牛顿确定性世界的一个变种。

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但是波函数的哥本哈根解释却是另外一种世界观：随机性是微观粒子的内在属性，微观世界不再是决定论主导的，但是世界仍然是可以被“认知”的。我们虽然无法预测每一次骰子的点数，但是我们知道大样本下每个点数出现的次数占总样本的比重。波尔的哥本哈根解释就是一个非常务实的解释，与其做那些形而上的哲学争论，不如从实用主义的角度出发。承认随机性是世界的本源，量子力学赋予微观世界的粒子一个新的“属性”就是概率——我们用波函数来描述。它的速度、位置、动量这些物理量已经无法完整的描述微观粒子的运动演化过程了——因为这些物理量量都是人类基于宏观观察“看到”的现象抽象之后的结果。微观粒子有一个特殊的属性就是波函数，这个波函数的平方就是电子在某个空间范围内的概率分布，波函数的动力学方程满足薛定谔方程的形式。至于哥本哈根解释对不对，要看这个解释下的理论预测结果是否能被实验所证实，至于所谓的“世界本源”是什么样子的，波尔并不关心，或者这个问题无法被科学证实，只会陷入无穷无尽的哲学争论中。这种世界观显然不被那个时代的多数人理解，更不用说经济学家了。而奈特在1921年的书中就猜测：从更本质意义上说，宇宙可能并非可知。即便是概率意义上的知识我们可能都无法获取。我们没有必要一定要拿宏观的物理量去刻画一个微观粒子的运动方程。

这是一种更务实的世界观。与其像爱因斯坦一样固执的认为这个世界“应该是什么样子”的，不如像波尔一样承认这个世界“就是这个样子的”。这才是一个“科学”的世界观，我们所有的认知都是基于我们对有限样本的观察得到的，在观察和逻辑的基础上进行理论抽象。至于知识的正确性，是需要科学来证伪的——在能证伪之前，我们只能认为知识在“未能证伪意义上”是正确的。所以科学意义上的正确是指不可证伪性，而不是可证实性。科学的本质是无法证实的——因为不可穷举所有情况（可穷举就意味着可数）。这种证伪的思想也正是索罗斯的导师波普尔所强调的科学证伪主义。关于量子力学最好的一本科普书籍，可以参考曹天元所著的《上帝掷骰子吗？——量子物理史话》。

在讨论完了数学和物理的逻辑之后，就我们关心的问题，我们做如下总结。我们试图在逻辑上证明一个问题：是否我们能对事物按照某种规则进行排序—可数性问题；整体和部分之间的关系——即可加性问题。如果这两个问题的答案都是否定的，那么在逻辑上，我们无法通过找到事物发展的主要矛盾而形成对事物的完备认知；通过对事物部分的研究，加总得到整体的性质也是不可能的。归纳和演绎的方法是不可能对这个世界形成完备认知的。那人类怎么认知这个世界？我们可以做一个思想实验，不妨称之为“好奇害死猫实验”。

牛顿、爱因斯坦、波尔和上帝在天堂相遇，并发生了争论。波尔相信上帝就是个赌徒；而爱因斯坦到死都相信亲爱的上帝不是赌徒——这个世界怎么能是上帝的赌桌呢；而牛顿觉得自己应该坐在上帝的位置上，因为他认为经典力学的框架已经完备的描述了这个世界。

牛顿很开心，觉得爱因斯坦作为一个后起之秀，还是值得培养的。虽然相对论对经典物理学进行了重构，但是大家对世界的认知是一样的——世界是确定的、可被认知的。只是爱因斯坦觉得这个世界弯的，牛顿相信这个世界是直的。人的视觉看不到地球的另外一边，如果需要看到世界的另外边，需要电磁波，需要科学和逻辑，而非直觉。我们表观世界呈现出来的随机性特征只是因为上帝设置了一些障碍，使得我们的认知是不完全的——我们对这个世界的观察只能建立在有限样本基础之上，这个世界是确定的。牛顿冲着爱因斯坦露出了赞许的笑容。

上帝面色凝重的看着波尔，因为他发现了一个严重的问题：波尔和薛定谔可能已经发现了自己创世的秘密。当年伊甸园的苹果创造了人类，让卑微的人类获得了智慧，诞生了牛顿这样的异类，有点小聪明，但是却无比自大（牛顿曾认为给出了完备的初始条件，他可以算出未来的世界），所以上帝在股市的泡沫上让这个自大狂亏尽了毕生的积蓄（牛顿曾经感慨，自己能算出日月星辰的轨道，但是却无法算出人心），最终让牛顿在死之前重新皈依于自己门下（晚年牛顿重归神学）。这个自大狂，自以为发现了创世的秘密，殊不知那只是智慧的一个表象而已。但是这次不一样，那个该死的薛定谔居然触摸到了创世的秘密，而波尔居然对这个形式逻辑的产物做出了近乎正确的解读。不行，我要杀死他们，那就从杀死薛定谔的那只宠物猫开始吧！

上帝拿起了那把转轮手枪。这把转轮手枪自从创世开始，已经使用了无数次，将无数的生命送到了天堂与自己为伴。上帝擦拭着这把创世以来就不知道谁留下来枪，内心充满了感慨。枪的转轮上画着从0到1的刻度，世界就是这样从“无”到“有”的。以前，他每次开枪都会射出一个数字，这个数字在人间找到对应的生命，生命的密码就和身份证号码一样准确，将其召唤到自己的面前。这次上帝准备派出快枪手“镭神”去杀死这只猫。要知道，镭神是上帝最忠实的奴仆，他像幽灵一般存在，没人知道他的喜怒哀乐，因为平时的镭神是都是处在叠加态的。只有被猎杀的对象死了，他才会衰变露出自己秘不示人如死神一般的微笑。创世至今他尚未失手过。

但是该死的薛定谔给他的宠物猫做了一个奇怪的身份编号。这个猫奇怪的地方就在于，组成这只猫的每一个粒子都在自己的转轮手枪上有一一对应的位置，但是这些点又都落在那个该死的Vitalie集合中。薛定谔这只宠物猫的名字就叫Vitalie。

镭神像往常一样，将坐标设定好，然后就扣动了扳机，在完成了所有的射击动作之后，带着满满的自信转身回到了天堂。

上帝问道：亲爱的镭神，薛定谔那只叫做Vitalie的猫死了吗？镭神刚想回答，这个时候一旁的牛顿却惊呼了起来：那只猫.....。镭神这个时候也注意到了那只猫，但是面上露出的既不是成功之后的喜悦，也不是失败之后的懊恼，而是一种不可描述的表情。上帝迫切的想杀死这只猫，又一次催促到：那只猫到底怎么样了？

牛顿这个时候回答道：亲爱的上帝，我想一定是你的枪出了问题。薛定谔的猫既不是死的，也不是活的，甚至也不是又死又活的状态，我也不知道这只猫究竟怎么样了。

如果上帝是一个赌徒，那么这一次上帝既不能说杀死了这只猫（确定的），也不能说有多大的把握杀死了这只猫（概率解释），对这只猫上帝不能用概率语言发表任何生或死的看法。唯一能确定的就是，镭神去杀了这个猫——因为镭神足够忠实，他去杀了猫这个事情的概率是100%，但是你不能用类似的语言去描述那只猫。这个世界到底是不是概率的，波尔和爱因斯坦争论了一辈子。在薛定谔的猫面前，通过实验我们只能认为微观的镭元素衰变是概率的（波函数解释），但是为什么我们能认为宏观上的“猫”也可以用概率描述呢？这还是那种机械的世界观，认为猫是由原子组成的，所以原子的概率解释适合猫的概率解释——因为猫是由原子“组成”的。如果你认可这个世界观，那么你和猪就是一样的（千万不要误会我是在骂人），因为从元素的角度，人和猪是没有区别的，除了原子的比例和链接方式不一样之外。

这也就意味着，薛定谔原来设定的模型中，即便是镭原子的衰变是一个可以用波函数描述的实体对象，我们可以描述镭原子衰变的概率，但是那只猫无法用概率语言描述（即便是长度为什么存在，我们也仅仅是在逻辑上定义了线段长度。至于你非要问长度的本源是什么，抱歉，没人知道。我们在定义了“线段”的长度，也仅仅是因为只有这样定义才符合我们的日常宏观世界的“经验”）。很显然，这里面存在的一个问题是镭原子的衰变和猫的生死之间是一个确定性的关系，结果只有两个：衰变了猫死了，不衰变猫不死。那么如果镭原子处于衰变和不衰变的叠加态，那么猫的生死也是处于一个概率意义上的生死叠加态吗？不一定。这个概率可能是不存在的。如果概率都不存在了，那么猫就是概率语言不可描述的，所以这个时候从逻辑上讨论猫的生或者死是没有意义的。只有当我们打开了那个盒子看到了那个猫，我们才可以给出生或者死的描述。这样可以解决这个佯谬，但是显然有投机的嫌疑（需要提醒各位读者，这种解释不是正统的哥本哈根解释）。

我们从数学的角度，修改了量子力学里面那个著名的佯谬：薛定谔的猫。虽然镭原子我们可以用波函数描述，但是这个时候宏观状态的猫是无法用波函数描述的，因而也就不存在既生又死的悖论（既生又死这个概念本身就是可测空间的函数变换）。但是当我们打开箱子的时候，它又的确“发生了”（不管是生是死，我们总能知道结果），但是这个过程是不可描述的，道可道非常道。我么不去讨论薛定谔的系统作为一个集合的性质，但是他的两个子集：镭原子是可测集，存在一个概率描述，而猫可能就是那个不可测的Vitalie子集。薛定谔认为镭的衰变和猫的生死之间必然会有一个函数映射关系存在——这个映射关系是从微观到宏观的一个映射，但是我们无法用“知识”来描述这个系统。也就是一定会有“事件”发生在猫的身上，但是我们无法用概率语言描述。

正统的哥本哈根解释是，在没有观测之前猫既是死的，又是活的。人一旦观测会导致系统波函数的塌缩，用塌缩的概念来解释从微观概率到宏观确定的映射关系。但是如果将猫换成人的话，那么里面的这个人到底能不能知道自己的生死呢？这个时候是不需要外部观测的。这个时候又产生了一个悖论：你不知道自己的生死！只要有一个无畏生死的人，这个实验是完全可以实施的——但是我强烈不建议读者去实施这个基本会死亡的实验。也许有人说这个人处在又死又活的状态，但是他没办法告诉别人。这就和说我能和上帝对话，但是我无法告诉你一样——这已经不是科学的范畴了，而是宗教的领域。

上帝这个时候冒出了一身冷汗，自己创造了这个世界，给予了人类以智慧，但是人类却用智慧反过来给上帝安排了一个叫做“罗辑”的看门人。