罗杰·彭罗斯谈物理学与量子力学 | 真相对话

量子困境与物理学的思维极限。 想象一个世界，现实的结构本身都值得争论——在这个世界里，规则似乎会随着你观察的深入而发生变化。这就是罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）进入量子力学之旅的核心，量子力学是一个以其奇怪的二元性和未解之谜而闻名的领域。 量子力学的核心存在着巨大的张力。一方面，有薛定谔方程描述的平滑、确定性演变。另一方面，当量子系统在测量时“选择”一个确定的状态时，波函数突然、看似随机地坍缩。大多数物理学家都接受，也许有点太舒服了，这种坍缩只是与环境复杂相互作用的副产品——这个过程被称为相干性消失。但彭罗斯一直对这个整洁的解释感到困扰。他将其视为一种手法，是我们对现实的假设的双重转变，掩盖了真正的奥秘。 彭罗斯认为，传统的叙述——现实从量子模糊性到经典确定性的平稳过渡——依赖于一种哲学上的诡计。我们首先将量子态视为真实，然后切换到称为密度矩阵的数学结构来处理许多可能结果的混乱。但当我们似乎已经摆脱了这个问题时，我们又转回头，声称这个矩阵中的概率反映了现实的实际状态。对于彭罗斯来说，这是一个美丽但根本上有缺陷的推理。 那么缺少的是什么？彭罗斯坚持认为，量子力学不仅不完整，而且在处理量子态的简化方面是错误的。在他看来，这个理论迫切需要一个这种坍缩的机制，是内置的而不是附加的。他自己的研究使他产生了一个激进的想法：量子叠加与广义相对论核心的等效原理之间的冲突。换句话说，当你试图把像尘埃一样重的东西（或更大的东西）放入量子叠加时，引力本身可能会反抗，迫使系统在可计算的时间范围内选择单一的现实。 这不仅仅是学术上的思考。彭罗斯的建议提出了一个可测试的预测：在重力迫使它进入单一状态之前，一个大质量物体可以在量子迷失中停留的时间有一个特定的寿命。这个概念通过强调量子力学和广义相对论这两个二十世纪最伟大的理论的不稳定共存，将它们结合在一起。 当然，发现量子理论裂缝的并非只有彭罗斯一人。有些人转向隐藏变量或多重世界解释，其中每个可能的结果实际上都发生在自己的平行宇宙中。彭罗斯自己也曾短暂地对这个想法有所考虑，但最终发现它并不令人满意。意识可能是使波函数坍缩的力量的想法也无法说服他，这会引发荒谬的场景，例如一个没有生命的星球上的天气保持在量子不确定性中，直到数百万年后被遥远的生物观察到。 彭罗斯的观点是呼吁继续深入探索，拒绝接受涉及现实基础的简单答案。对他来说，真正的冒险在于正面迎接谜题，寻求更深入地理解宇宙在最基本的层面上为什么会表现得如此奇怪，也许，为什么它会有任何表现。