资料来源：中国科学院物理研究所
每个物理学家都会同意，上个世纪最大的范式转变之一是从经典物理到量子物理。量子力学改变了科学的面貌。它可以解释一切。解释电？当然可以。解释鸟是如何朝一个方向飞的。当然可以。解释重力？不可能。然而，我们今天谈论的与此无关。我们将讨论关于如何理解量子力学的激烈辩论。
背景
索尔维会议(这张照片包含许多量子力学的先驱)|维基百科量子力学始于马克斯普朗克发现光实际上是由具有固定能量的粒子组成。尽管爱因斯坦后来否认了自己的想法，但几年后，他利用普朗克理论解决了另一个常见的问题(光电效应)。
在接下来的十年里，尼尔斯玻尔、埃尔温薛定谔、沃纳海森堡、马克思玻恩和保罗狄拉克共同建立了量子力学。
简而言之，量子力学告诉我们，我们不能再用物理量如位置来描述电子和质子等粒子。例如，电子没有固定的位置。相反，我们根据它们可能在哪里来描述它们。它在哪里？哪个可能的位置是它的真实位置？量子力学告诉我们，电子不在特定的位置！只有当我们测量它们时，电子才能有特定的位置。
现在，为了表示电子处于某一位置的概率，我们引入了一种叫做波函数的数学工具。电子的每一个可能的位置都被称为状态，波函数给出了电子处于任何状态的概率。波函数的行为类似于阿波罗，这导致在一些实验中粒子的行为像波一样。你可能听说过粒子也可以是波，但事实上波的行为是由波函数决定的。
氢原子的波函数似乎解决了许多问题。然而，还有一个挥之不去的问题：测量。波函数倾向于在给定的时间内逐渐展开(就像任何正常的波一样)。这意味着电子有更多可能的位置。然而，当我们测量一个电子的位置时，我们看到它有一个固定的位置。那么，在测量位置的过程中，扩散波函数发生了什么变化？这就是我们今天要讨论的：理解量子力学核心思想的方法。
哥本哈根解释
首先，让我们来看看量子力学最古老(也是传播最广)的解释：哥本哈根解释。这是一个由量子力学先驱提供的解决方案，并得到了尼尔斯玻尔的有力支持。
哥本哈根解释告诉我们，当我们测量波函数时，除了一个特定状态的概率之外，所有的概率都为零，被测状态的概率为1。这确保了电子有一个固定的位置，不存在于其他任何地方。一个特定状态的概率变为1而所有其他概率变为0的过程称为波函数坍缩。
既然波函数塌缩了，我们能预测哪个概率变成1，哪个变成0吗？不行。这是哥本哈根解释的核心。我们无法知道波函数在哪里，以及它是如何坍缩的。波函数描述的每一个可能的位置都有机会成为电子的一个特定位置。
哥本哈根的解释当时被物理学家广泛接受。它的头号对手是阿尔伯特爱因斯坦，他讨厌波函数坍缩只是随机发生的想法。
事实上，量子力学中的一个预言——量子纠缠，是由爱因斯坦为了攻击哥本哈根的解释而构建的。
量子纠缠|太棒了事实上，哥本哈根的解释有一些漏洞：其中之一是崩溃必须瞬间发生。狭义相对论(上个世纪的另一个范例)向我们表明，任何相关的事件不可能瞬间发生。但是哥本哈根的解释清楚地暗示了这一点：如果崩溃不是瞬时的，电子不太可能存在于其他地方。
另一个问题是信息在崩溃过程中不被保存。其他州的相关信息怎么样了？哥本哈根的解释没有给出答案。
此外，还有一个崩溃实际发生的问题，这可以用被称为“魏格纳的朋友”的思想实验的特征来描述。这个实验提出了一个问题，崩溃发生在哪里？也许当电子被测量时？或者当波函数的信息进入我们的大脑时？哥本哈根的解释没有给出明确的答案。
这就是为什么越来越多的物理学家认为哥本哈根的解释相当不准确。正是这些原因导致了更多解释的出现。让我们继续其他解释。
多世界解释
多世界的解释是最科幻的颜色。休埃弗雷特提出，波函数所描述的每一种可能的状态，在测量之后，实际上都变成了电子的真实位置。这怎么可能呢？我们需要知道平行宇宙的概念。
多世界解释| Pinterest多世界解释是当我们测量电子时，测量导致波函数的退相干。简而言之，“退相干”意味着波函数彼此分离。我们知道，当我们测量电子时，退相干确实会发生，但下一部分纯粹是猜测。
多世界解释继续说，当它发生时被测量，宇宙分裂，多个平行宇宙出现。在每个新的宇宙中，一个状态变成一个新的真实位置。这些宇宙继续分裂，每一次测量都会伴随着分裂。
现在，这种解释已经成为科幻小说的金矿，但这种解释无法得到证实。它要求新的宇宙不能相互作用，那么我们怎样才能探测到它们呢？
这一点，加上一个违反直觉的假设，许多人认为这个解释可能是不正确的。然而，根据一项关于量子物理学家的民意调查，58%的人认为这个解释是正确的。然而，这种解释仍然无法证实，这意味着我们无法证明它是对还是错。
我认为肖恩卡罗尔说得最好：
尽管听起来很疯狂，但大多数物理学家相信多世界理论。
导航波解释
德布罗意提出了这一解释，大卫博姆对此进行了修正。事实上，它将波函数和粒子视为独立的实体。
与导航波相似的波|量子杂志的导航波理论告诉我们波函数是一个实波，叫做导航波。然而，它不仅描述一个粒子，而且引导它移动。粒子位于导波的顶部，然后被导波带走。然而，与哥本哈根不同，粒子的位置和轨迹是固定的。然而，我们不能得到关于位置和轨迹的信息，所以我们只能观察随机结果。这从根本上改变了量子力学的核心哲学：它引入了决定论(给出一些初始信息来预测一切的能力)而不是概率。
当然，这个理论告诉我们随机性仍然很普遍。虽然粒子有明确的性质，但作为实验者，我们不能直接观察它们。这就是为什么量子力学的随机性突然出现在这个理论中。
但这还不是全部。这个解释继续说，在整个宇宙中只有一个波函数。每个粒子都被这个奇怪的导航波携带着。
到目前为止，导航波解释似乎是量子力学唯一可信和直观的解释。然而，这一理论存在一些漏洞，其中最大的是隐藏变量。
简而言之，隐藏变量是一些隐藏在波函数中的信息，我们无法访问。接触，我的意思是我们在理论上甚至不能接触到他们(请注意我在这里过于简单化了)。现在，在量子力学中，隐藏变量是一个很大的“否”。正如数学家冯诺依曼所指出的，任何包含隐藏变量的理论都不可能是准确的。
然而，导航波理论需要全局隐藏变量，这意味着隐藏变量在整个宇宙中具有相同的值，因为它们是大波函数的一部分。这个解释试图用这个隐藏变量来解决量子纠缠问题，但是这个尝试已经被放弃了，因为它被证明纠缠与任何隐藏变量无关。
它与狭义相对论不相容的事实给了玻尔和其他先驱者不接受它的理由。直到现在，有些人开始倾向于这种解释。
应用到双缝实验中
双缝实验|维基百科双缝实验是物理学中最著名的实验之一。事实上，量子力学的起源与这个实验密切相关。尽管最初的设计是为了证明光是一种波，但当我们试图用电子代替光时，我们得到了一个令人惊讶的结果。
一些电子是由一些装置发射的。电子穿过两个小狭缝，然后撞击狭缝后面的屏幕(见上图)。我们在屏幕上看到的是这样一种模式：只有当我们认为电子是波时，我们才能解释这种模式。
对这种现象的解释是，电子是用波函数来描述的，并且表现得像波一样。因此，当电子发射时，它没有确定的轨道或位置。只有波函数存在，它表示电子处于各种可能状态的概率。
波函数穿过这些狭缝并干涉，从而在屏幕上生成图形。记住，当一个电子撞击屏幕时，它被测量，现在它有一个确定的位置。然而，随着电子数量的增加，它们开始显示波函数的分布。
现在，让我们把我们的解释应用到这个现象上。我们想知道当电子撞击屏幕时波函数会发生什么。
哥本哈根：解释说，只要波函数触及屏幕，它就会被测量。波函数坍缩，这意味着电子处于一个确定的位置。波函数中剩余的信息丢失了，这个过程是不可逆的。
多世界：的多世界解释告诉我们，只要波函数接触到屏幕，它就会去相干。然后，整个宇宙被分成更多的分支。电子有不同的位置。这两个宇宙从此分道扬镳，再也不会相互影响。
导航波解释告诉我们电子有一个固定的位置和路径，但是我们不能测量它。波函数携带着电子，一旦电子到达屏幕，它们就会到达预定的位置。
你可能会看到我们得到了相同的结果，但是解释发生了什么的方式是根本不同的。哪一个是正确的？我们以后再谈。
导航波
当然，这些不是唯一的解释。还有许多其他的解释。这里我描述三个最突出的例子。然而，如果你好奇的话，还是有一些事情需要了解：量子贝叶斯理论，一致的历史观点，量子达尔文主义，随机力学，冯。纽曼-维格纳解释道
哪个解释是正确的？
有必要深入研究这些解释吗？| Unsplash，正确的解释是什么？答案是“我们不知道”。我们需要深入研究这些解释，进行更多的实验，发现矛盾，验证预测，发现漏洞。基本上，这是一个测试、审查和改进的问题。
但是现在，我们只能在得到任何决定性的证据来确定量子力学的正确版本之前自己做出判断。对哥本哈根解释的不满或不适催生了多世界解释和航海波解释。同样，许多人根据直觉选择他们想相信的东西。
