量子測量問題是量子力學發展過程中不可回避的一個問題，涉及到量子力學的本質，并且相關爭論存在至今。物理學家各有不同觀點，文本作者 N. D. Mermin 認為量子力學不存在測量問題：物理系統不存在 " 真實的 " 量子態，態取決于物理學家的選擇和計算。當然，對于許多物理學家來說，對待量子力學詮釋的態度是 "Shut up and calculate！" 有意思的是，這條總被安在費曼身上的名言，其實在書面上最早出于 N. D. Mermin 筆下。

撰文 | N. D. Mermin（康奈爾大學物理系榮休教授）

翻譯 | 1/137

波函數坍縮是一個物理過程的觀點源于對概率及其在量子力學中所起作用的誤解。

——作者

量子物理學家分三種類型： ( 1 ) 認為量子力學被所謂的測量問題所破壞； ( 2 ) 像我一樣，認為不存在測量問題； ( 3 ) 認為這個問題不值得嚴肅考慮。你可以在馬克西米利安 · 施洛紹爾（Maximilian Schlosshauer）的《優雅與謎團》（Elegance and Enigma）一書的第七章中找到前兩類的 17 位物理學家和哲學家的不同觀點。

這三類中的大多數人都會同意如下的觀點 : 量子力學借助于量子態（states）完全地描述物理系統；態是對系統中所有可能問題的所有可能答案的概率的綱領；量子力學本質上是統計的；沒有更深層的理論能給出更為全面的描述。

賦予一個系統的態通過兩種方式隨時間變化。如果對一個系統不做任何測量 [ 1 ] ，那么它的態就會隨時間確定性地演化：連續地、按照給定的規則發展。如果對系統提出一個問題——稱為進行一次測量——那么當系統做出應答時，這個態會不連續地變成某個態，它既取決于測量之前的態，也取決于系統對該測量的特定應答。第二個過程被稱為態的塌縮 ( collapse of the state ) 。（態的）塌縮通常是突然、不連續和隨機的。

一個物理系統和另一進行特定測量的物理系統——一臺測量裝置 ( apparatus ) ——可以被量子力學處理為單一的復合系統。如果不對它進行測量，那么對于賦予系統的態，量子力學給出確定性的時間演化。然而，如果反之，對整個復合系統進行測量的話，賦予復合系統的態決定了概率；這一概率將賦予原來系統的態給出的可能答案與指示這些可能答案的測量裝置的態關聯起來。這些關聯概率就是量子力學對原來單獨系統給出的概率。因此，就概率而言，將量子力學用于單獨的原來的系統，還是用于原來的系統 +（測量）裝置的復合系統，并沒有區別。

許多第（2）類中的物理學家會補充說：除了產生所有概率之外，量子態分配沒有任何后果。雖然許多（也許是大多數）物理學家將概率視為世界的客觀特征，但大多數概率學家或統計學家并不這么認為。正如著名的概率學家布魯諾 · 德 · 費奈迪 ( Bruno de Finetti ) 在 1931 年所說的那樣，" 放棄關于燃素 ( Phlogiston ) 、宇宙以太、絕對空間和時間 ……，或者仙女和女巫存在的迷信觀念是通向科學思考道路上的重要一步。概率亦然，如果把它看作是某種客觀存在的東西，那么這也同樣是一種誤導性的謬見，一種將我們實際的概率信念形象化 ( exteriorize ) 或物質化 ( materialize ) 的虛幻嘗試 "。

那些將其概率信念物質化的物理學家也必須物質化量子態，而后者不過是這些信息的編目罷了。但是，一個將概率視為個人判斷的物理學家，必然會將他或她分配的量子態視為其自身判斷的目錄。本世紀之交，凱夫斯 ( Carlton Caves ) 、福克斯 ( Christopher Fuchs ) 以及沙克 ( Rudiger Schack ) 強調，系統的量子態只表達將量子態賦予該系統的特定物理學家的信念，這是量子力學詮釋的關鍵所在。

量子測量問題

測量問題源于審視測量的兩種不同方式：系統本身，還是系統 + 測量裝置。如果系統本身被測量，它的態就會塌縮。但是若不檢查測量裝置，那么復合的系統 + 測量裝置的態并不塌縮。哪個描述是正確的？哪個是真實的態？

第 ( 2 ) 類中的物理學家給出的答案是，物理系統不存在真實的態。人們選擇什么作為物理系統，以及給它分配什么態，都取決于對系統進行測量的特定物理學家的判斷，他們使用量子力學計算答案的概率。

這種連續和隨機時間演化之間的相互影響也是通常的經典概率的一個特征。當統計學家為關于系統問題的答案賦予概率時，這些概率隨時間變化的規律是由孤立的、未經檢測的系統其平穩時間演化規則給出的。但這些概率也取決于統計學家從任何其他來源獲得的關于系統的進一步信息。概率的更新是經典過程中突變和不連續的部分。從來沒有人擔心過經典的測量問題。

如果量子態的全部內容就是它產生的概率的目錄，那么每個使用量子力學的物理學家都扮演著統計學家的角色。某個物理學家獲取進一步的信息——無論是通過讀取測量儀器的顯示，還是通過與其他物理學家的交流，或者僅僅是通過重新思考他已經掌握的知識——都可以導致這些概率的突然變化，并由此更新了（這名物理學家）用以表示它們的量子態。不存在量子測量問題。

第一類的物理學家用不同的方法處理他們的測量問題：

在他們的各方面都堪稱上乘的量子力學著作中，朗道（Landau）和栗弗席茲（Lifshitz ) 堅持認為量子力學不應被視為觀察者觀念上的工具。這導致他們宣稱測量是量子和經典客體之間的相互作用。如何區分這兩種類型——他們從來沒有解釋過——是他們 ( 未加說明 ) 的測量問題。

另一些人則通過引入一種特殊的物理噪聲來排除觀察者的存在，這種噪聲只與包含宏觀上多自由度的子系統發生顯著的相互作用。這種特殊噪聲被設計用來為客觀態的客觀塌縮提供一種物理機制。他們通過引入一種新的物理過程來解決測量問題。

還有一些人通過完全消除塌縮來移除每 ‍ 個物理學家的個人判斷。他們用量子態來描述一個不可思議之大的持續分叉的宇宙（即多世界解釋 [ 2 ] ），其中包含所有可能測量的所有可能結果。‍‍

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這些解都認為量子態是它們所 ‍ 描述的物理系統的客觀屬性，而非每個量子力學個體使用者對這些物理系統做出的個人判斷的目錄。

使科學家 " 身在此山中 " [ 3 ]

為什么我們必須客觀地理解科學規律？科學是一種人類活動，其定律用人類的語言來表達。作為經驗主義者，大多 ‍ 數科學家相信他們對世界的理解基于他們的個人經驗。為什么要堅持我對科學的解釋——我用來理解我所經驗（？）的世界——永遠不應提到我自己呢？" 量子測量問 ‍ 題 "‍ 的 ‍ 存在 ‍，要么沒有解決，要么有許多不相容的解決方案，有力地證明了科學家的經驗在理解量子理論中確實發揮著重要作用，正如同統計學家的經驗在理解通常的概率論中發揮著重要作用一樣。

許多物理學家駁斥了這一觀點，他們認為，早在有物理學家之前，量子態就已經在早期宇宙中坍縮了。我想知道他們是否也相信，早在有統計學家之前，概率在早期宇宙中也被更新了。

玻爾（Niels Bohr）從未提及量子測量問題。最后，我用他的一句陳述來做總結，這句話簡明扼要地表達了上述觀點，即不存在這樣的（量子測量）問題，只要其中兩次出現的 " 我們 " 不被理解為我們所有人的集體，而是理解為我們每個人的個體：" 我們描述自然的目的不是揭示現象的真正本質，而是盡可能地追蹤我們經驗的各方面之間的關系。" 我相信，這個未經確認的第一人稱復數的模糊性，是仍然困擾著量子力學詮釋問題的諸多誤解的背后原因。