学界对于量子力学的诠释至今没有达成共识,存在着“一元论”还是“二元论”的哲学对立。中国工程物理研究院研究生院院长、北京大学物理学院教授孙昌璞院士认为,不妨遵循“大道至简”的价值观,即如果关于同一个问题有两种理论都能作出同样准确的预言,那么应该挑选使用假设最少的那一个。
孙昌璞还从科学哲学的角度进行论证,可证伪性、奥卡姆剃刀原则可成为量子诠释的依据,也体现了量子力学“大道至简”的逻辑之美。
进而,孙昌璞批评了当下科研界的逆奥卡姆剃刀现象——当存在两个相互竞争的理论时, 对于实验数据提供更花里胡哨解释的理论优先,而这也造成了学术的灰色地带。他呼吁从哲学的高度深刻认识这些问题,让科研实践回归直指发现真理的科学实践。
量子力学无疑是科学史上最成功的理论之一,但对于量子力学的诠释,人们至今并无基本一致的共识,本质上存在“一元论”和“二元论”的哲学对立。
以玻尔为代表的哥本哈根学派坚持量子力学不能回避二元论的诠释:量子力学的波函数描述必须借助经典要素——观测导致波包不可逆塌缩,而相关的测量仪器和观察者只能服从经典物理。具有二元论属性的波包塌缩是一种非幺正的演化过程,它与薛定谔方程描述的幺正演化过程不一致。
不同于爱因斯坦质疑量子力学的新角度,薛定谔和温伯格等许多著名理论物理学家一次又一次地批评“二元论哲学”,同时形成了诸如“多世界”和量子退相干等量子力学的一元论诠释:无须借助经典物理,在量子力学自身的框架内描述仪器和观察者,以此解释量子力学测量的结果。
然而,仅仅根据最后的观测结果,通常不能决定哪一个理论是正确的,理论通常不具有解释的唯一性。量子力学有一元论和二元论的诠释,但它们对测量结果的理论预测在理想的情况下却常常是一致的,因此无法区分这些诠释哪一个更好。
这与“地心说”和哥白尼“日心说”之争一样:前者只要加入非常复杂的“本轮-均轮”、后者用椭圆取代正圆轨道,基本上都能解释第谷对天象的观察结果(严格地说,行星视运动有快慢和逆行两种不规则性,而没有均轮的日心说只能解释后者)。也就是说,仅仅在“单次”实验的意义下,人们无法区分量子力学诠释的一元论和二元论哪个更好,因为在这些诠释的框架下人们只能预测相同的观察结果。
量子力学的诠释与可证伪性
基于椭圆轨道 “日心说”的简约完胜基于诸多“本轮-均轮”“地心说”的烦琐。不仅如此,“日心说”以较少的参数给出更多预言,也因此给出更多待定验证的机会。从这个意义上讲,这就是哲学上的奥卡姆剃刀效应。
不过,从科学哲学的角度,我们还是可以分辨出量子力学诠释的一元论和二元论哪个更科学。我们只需遵循“大道至简”的价值观:如果关于同一个问题有两种理论都能作出同样准确的预言,那么应该挑选使用假设最少的那一个。