量子力學是完備的還是不完備的?歷來出現的爭論在哪?

有一句話是這樣說的: 「量子力學是完備的,但這只是絕大部分物理學理懷著美好的願望去相信而已。」

愛因斯坦說過:「上帝不會擲骰子來決定這個世界」。

關於量子力學完備或者不完備的爭論在哪呢?


量子力學屬於科學理論,凡是科學理論都有自己的適用範圍和對象,量子力學適用範圍還不能包括宇宙間的一切事物

在量子力學適用的範圍內,理論和實驗符合是非常好的,結果是非常精確的。基於量子力學後續發展起來的量子電動力學可能是人類目前為止最精確的物理理論了

量子力學預言的一些現象和人們宏觀的生活經驗差距較大,給人神乎其神的感覺,甚至被一些不靠譜的科普作家渲染的充滿了怪力亂神的色彩,但是都是被實驗證實的實實在在的東西

量子力學,和牛頓力學一樣,都是物理學家對自然界一些現象提供的解釋,用這套理論預測出的東西和實驗相符合的時候就被大家所接受。只不過牛頓力學更符合大家的生活中的直觀感覺而已

假如回到原始時代,人類連一個平整光滑的試驗台都造不出來的時候,也是難以接受牛頓定律的。因為生活中摩擦無處不在,人很難想像出一個東西不受阻力會一直運動下去的情況


量子力學是完備的,因為其理論本身是自洽的。但是這並不能表明量子力學本身是無懈可擊的完美理論,因為作為其理論基礎的公設並不一定是正確的。涉及到公設的問題稱為「量子力學的基本問題」。一般的書籍是迴避這些問題的,因為確實到目前為止這些基本問題都遠遠沒有被解決。


就現在來看,量子力學應該是完備的。問題不是出在量子力學上,而是出在不清不楚的哥本哈根詮釋上。實際上按照現代觀點,「測不準」並不是因為所謂的內稟不確定性,而是因為宏觀概念在微觀體系中不能完全適用。當我們用波函數、算符等等微觀系統的自然概念去描述量子體系時,量子體系展現出完全的可預測性。但當我們用宏觀儀器去測量微觀物理量的數值時,宏觀概念對微觀體系的不適應性就以波函數塌縮的方式體現在測量結果中。

這就像用尺子去測量一灘水銀的長度,只要你願意便總能量出一個數來,但這個數大概是難以「確定」下來的。把這種不確定性當成「上帝擲骰子」,似乎並不恰當。

在現代觀點下,儘管微觀理論的宏觀意義依舊需要詮釋,但量子測量並不會以神秘地方式激發不可控制的「坍縮過程」,自然也不存在無法理解的內稟不確定性。當儀器作為大系統與微觀體系耦合時,微觀體系的信息會自發地逸散進宏觀儀器巨大的自由度之中,而這既造成了表面上波函數的坍縮,也破壞了波函數所包含的狀態信息。這就是所謂的退相干(decoherence)。但如果我們把儀器和微觀體系合在一起,當成一整個系統來看,那麼量子力學將能夠完全確定地預測這一整體系統的所有演化信息——當然,並不是以我們能夠理解的「宏觀」的概念。


量子力學的完備與不完備只在於它的適用範圍。在量子力學的適用範圍之內,量子力學近乎完美。但它的不完備恰恰在於它並非適用於所有情況(就如同牛頓經典力學一樣)。所以愛因斯坦不能贊同它。愛因斯坦追求的是理論的完美與統一,而量子力學恰恰在這一方面「不完備」。


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