羅傑·彭羅斯談物理與量子力學 | 更接近真理的對話

量子困境與物理學的思維極限。 想像一個世界，現實的結構本身都值得爭論，一個規則似乎會隨著你觀察的深入而改變的地方。這就是羅傑·彭羅斯 (Roger Penrose) 進入量子力學之旅的核心，這個領域以其奇怪的二元性和未解之謎而臭名昭著。 量子力學的核心存在著巨大的張力。一方面，薛定容方程式描述了平滑、確定性的演化。另一方面，當量子系統在測量時「選擇」一個確定的狀態時，波函數會突然、看似隨機地崩潰。大多數物理學家都認為，這種崩潰只是與環境複雜相互作用的副產品，這個過程稱為相干性消退，或許這樣說有點太過簡單了。但這樣簡單的解釋總是讓潘洛斯感到困惑。他認為這是一種巧妙的手法，是我們對現實的假設的雙重轉變，掩蓋了真正的奧秘。 潘洛斯認為，傳統的敘述方式（即現實從量子模糊性悄然轉變為經典確定性）依賴於一種哲學詭計。我們先將量子態視為真實，然後轉而使用密度矩陣這種數學結構來處理許多可能結果的混亂。但當我們似乎已經擺脫了這個問題時，我們又轉回來，聲稱這個矩陣中的概率反映了現實的實際狀態。對彭羅斯來說，這是一個美麗但根本有缺陷的推理。 那麼缺少的是什麼呢？ 彭羅斯堅持認為，量子力學不僅不完整，而且在處理量子態的簡化方面是錯誤的。對他而言，這個理論迫切需要一個機制來解決這種崩潰，這個機制應該是內建的，而不是附加的。他自己的研究讓他產生了一個激進的想法：量子疊加與廣義相對論核心的等效原理之間的衝突。換句話說，當你試著把像塵埃一樣重的東西（或更大的東西）放入量子疊加時，重力本身可能會反抗，迫使系統在可計算的時間內選擇單一的現實。 這不僅僅是學術上的思考。潘洛斯的提議提出了一個可驗證的預測：在重力迫使物體進入單一狀態之前，一個巨大物體可以在量子迷失狀態中停留一段時間。這個概念將二十世紀最偉大的兩個理論——量子力學和廣義相對論——結合在一起，強調它們不易共存。 當然，潘洛斯並不是唯一發現量子理論裂縫的人。有些人轉而研究隱藏變數或多重世界詮釋，其中每個可能的結果都發生在各自的平行宇宙中。彭羅斯自己也曾短暫地對這個想法產生興趣，但最終發現這個想法並不令人滿意。他也無法接受意識可能是使波函數塌縮的力量，這種想法讓他想像出荒謬的情境，例如在一個沒有生命的星球上，氣候仍處於量子不確定性中，直到數百萬年後被遙遠的生物觀察到。 筆羅士的觀點是呼籲我們繼續探索，拒絕接受涉及現實基礎的簡單答案。對他而言，真正的冒險在於正面迎戰這些難題，尋求更深入地了解宇宙為何在最基本的層面上表現得如此奇怪，甚至是為何會有這樣的表現。