当量子力学遇上贝叶斯理论,薛定谔的猫终于不用既死又活了

原创 小斯  2020-07-30 21:31 

本站之前已经发了好几篇文章介绍贝叶斯理论。贝叶斯理论的实际应用相当广泛,就连一些量子力学理论专家,也开始将目光瞄准贝叶斯理论了。

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量子贝叶斯理论的诞生

2002年,美国的Carlton Caves、Christopher Fuchs和英国的RüdigerSchack,三人合作发表了一篇题为《作为贝叶斯概率的量子概率》的短论文,这标志着量子贝叶斯理论的起源。三人都是经验丰富的量子理论专家,在这篇论文中,他们将量子理论与贝叶斯概率结合起来,“量子贝叶斯模型”(Quantum Bayesianism),简称“量贝模型”(QBism)。

量子力学如今已经广泛应用到各个行业,它切实改变了我们的整个工业,而量子贝叶斯理论与量子力学的这些技术方面的应用无关。量贝理论重在重新解释量子理论的基本部分的含义。

量子力学从1925年建立,至今已经接近百年,不论在实验还是在实际应用上,都证明了该理论的准确性。然而在物理意义的诠释上,争议倍出,各家各有各的解释,谁也不服谁。例如比较常见的诠释有:哥本哈根诠释、多世界诠释、导航波或导向场诠释、自发塌缩理论等等。量贝理论的出现,为量子力学又增加了一种新的诠释视角。

量贝理论的基本论点很简单:量子态不是现实的元素,量子概率是个人置信度的数值衡量。

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量贝理论与哥本哈根诠释

在量子力学的诸多解释中,量贝理论的解释与哥本哈根诠释有许多相似之处,但也有很重要的区别。

量贝理论和哥本哈根诠释的区别在于它们对波函数、概率以及塌缩的解释。

哥本哈根诠释认为波函数是客观存在的,但“测量”会破环这种客观存在,使原本的量子叠加态塌缩到一个具体位置上。量贝模型则认为波函数并非客观实在,而是取决于每一个代理人,它依赖于代理人的知识与经验,它只是观察者所使用的数学工具,是主观的。波函数的塌缩也不是一个物理过程(测量引发的态的变化),而是在获取新信息后通过贝叶斯定理对概率的重新估值。

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拯救薛定谔的猫

物理学史上有一只著名、而又悲惨的猫——薛定谔的猫。这只猫被放在一个精心设计过的盒子里,猫和原子同生共死:原子完整猫就活着,原子衰变猫就死亡。问题是原子的波函数是处于叠加态的,这里可怜的猫则成了“既死又活”的恐怖状态。

按照哥本哈根诠释,在测量前,猫就是处于“既死又活”的叠加态,只有进行了测量,猫才能塌缩“死”或“活”状态之一。而根据量贝模型,原子和猫纠缠的波函数并不意味着猫处于“既死又活”的状态,它只是告诉代理人在打开箱子时,他能合理地期望会得到什么结果。在量贝模型下,薛定谔的猫总算可以摆脱“既死又活”的悲惨命运了。

 

 

 

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