第n手報導之四，量子物理的詮釋

哥本哈根詮釋

1. 基本現象: 多次發射單個光子進行雙狹縫實驗, 發現最後光子的分布有明暗帶的現象, 同發射光束形成的干涉條紋。已不是傳統粒子多次隨機的樣貌。
2. 為了找出原因, 在狹縫上裝偵測器。此時干涉即消失，現象如同傳統粒子的隨機分布情形。
3. 而哥本哈根詮釋認為，粒子除非同時通過兩個狹縫（或其他未知狀態，但非已知的確定粒子狀態），否則不會形成干涉。也就是在「測量」前，粒子的形態未決定（注意，不是「不知道」）而處於「疊加」狀態。在我們意圖去測量後，則波函式崩塌，以粒子的古典樣貌出現。
4. 所以推論到極致，才會有半死半活、不死不活的薛丁格的貓出現。
5. 問題: 無法描述波函數崩塌的「過程」、無法說明微觀和巨觀之間發生了什麼事。

測量在哥本哈根詮釋的角色：測量裝置理論上也應處在量子的疊加狀態，整個系統的其他部份也一樣。直到系統中的某部份發生了塴塌，整個系統才會出現某特徵，而該塴塌是觀察者造成的。

『涉及電子的一個典型的量子計算是計算原子激發態的壽命。如果我們知道原子在t1時刻被激發，則量子力學使我們能計算出原子在稍後t2時刻不再處於激發態的機率。因此，量子力學為我們提供了關聯兩次觀察(一次在t1時刻，另一次在t2時刻)的計算法則。在這裏，所謂「原子」是作為一種模型出現的，它使這個計算法則能預見到一種具體結果。在原子衰變過程中，我們實際上從未對它作直接觀察。對於它，我們所知道的一切都來自對其在t1和t2時刻的能量狀況的觀察。顯然，除非是必須獲得滿意的實際觀察結果，我們沒有必要就原子假設更多的東西。由於 「原子」概念從來就是只在對它進行觀察時才會碰到，所以，人們可以辯稱：物理學家需要關注只是觀察結果間的客觀的關聯，而這種客觀性，並非只有原子視為「實際存在」的獨立體系才能獲得。換句話說，「原子」只不過是談論一組連結不同觀察結果的數學關係的簡便方法而已。』[1]

平行世界詮釋

1. 基本現象: 多次發射單個光子進行雙狹縫實驗, 發現最後光子的分布有明暗帶的現象, 同發射光束形成的干涉條紋。已不是傳統粒子機率累加的樣貌。
2. 為了找出原因, 在狹縫上裝偵測器。此時干涉即消失，現象如同傳統粒子的分布情形。
3. 而平行世界詮釋認為，粒子仍同時走兩個狹縫（探索所有的可能性），此時世界仍是一個、尚未分為二個[2]。但也有另一種說法認為此時已分為兩個世界，直到干涉發生時又同合為一個世界[3]。
4. 而在此「裝偵測器以測量」光走哪一個路徑，則代表「去同調」(de-coherence，去相干：與大環境發生隨機的交互作用)，所以干涉不再發生，粒子的行為即維持粒子的古典狀態，世界也自此分為多個（視機率的可能分佈而定）。
5. 問題: 波函數無限增長。解答: 系統會持續受到有高共同機率(co-probability)模式影響，而使不一致的模式間的影響愈來愈弱。這個過程即為「去相干」(de-coherence，去同調)。(Dieter Zeh有相關論文)
6. 問題: 平行宇宙? 答: 改變世界觀。

基本上，只要計算結果正確，詮釋的方法再不相同都沒關係，可以符合實驗並自圓其說即可。

歸納兩種詮譯：必須要有「干涉」，才會有「干涉」條紋。干涉要發生，則必須要有來自兩個狹縫的波或似波物。在此必要有「兩個以上的波或似波物」或者「兩個以上且可以彼此干涉的宇宙」才能滿足這個要件。而在發生古典粒子現象時，一者的說法是波函數的崩塌，另一者的說法則是發生去同調，卻留下千千萬萬的宇宙給我們。



註1. 原子中的幽靈, p53
註2. 另一種說法則認為粒子在一個世界只走一條路，但多個世界的粒子「們」彼此干涉。這種說法遭到物理學家Chad Orzel糾正[4]，他認為每進行一次測量，宇宙才會產生分支。
『...當我們改用單一光子與波函數的量子語言來描述干涉儀時，我們說光子波函數遇到第一個分光器時會分成兩個部份。若是採用流行的多重世界觀點，可能會使人們認為這也是宇宙一分為二的時刻，因為這是第一次獲得波函數第二個分支的時刻。
這真的很誘人，但卻是錯誤的，此刻波函數有兩個分支，但並不是「分開的宇宙」。因為當兩個分支在第二個分光器會合時，可以見到干涉。....要讓波函數的兩個部分變成兩個單獨的宇宙，需要破壞同調。沒有同調之後。波函數的兩個部分將不會干涉，我們便看不見干涉圖案。』
註3. 但在《沒有人懂量子力學》中，David Deutsch說明以Everett的學說來看雙狹縫干涉實驗：『...對此，埃弗雷特這 樣解釋:似波運動的觀察結果告訴我們，在前一時刻，存在有兩組宇宙,在一組宇宙中光子穿過一條縫；在另一組宇宙中，光子穿過另一條縫。但後來，這些光子在同一地方出現，此後，所有 宇宙又歸於全同了。』[5]

註4. 跟著狗狗學物理, p88-89
註5. 沒有人懂量子力學, p130