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专家仍对量子论抱持不同的看法

2020-06-14 要闻科技 363 ℃
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专家仍对量子论抱持不同的看法,投票结果显示这项物理学中的基本问题仍存在着许多不同的观点

量子论早在一百年前就已问世,但是根据一项最近由arXiv所举行的投票显示,直至今日,专家们对于「何谓量子论」仍无法达成共识。

专家仍对量子论抱持不同的看法在这项关于量子论之基础的非正式投票中,33位重要的学者对于此领域的基本问题提出相当不同的见解。举例来说:针对「物体在测量之前即具有独立的特性」这个问题,便有两派分庭抗礼的意见。有21%的学者不认同「观察」在量子系统中决定了物体接下来的表现。

这项投票是于2011年7月,在一场由位于宾夕法尼亚州西康舍霍肯市的坦伯顿基金会(Templeton Foundation)所资助的一场会议中进行。这场在奥地利举办的会议集结了对量子论深感兴趣的物理学家、数学家和哲学家。会议的总召集人是维也纳大学的物理学家塞林格(Anton Zeilinger)。他对于学者不同的意见,提出了他自己的看法:「事实上,学者们在一些问题上已经产生共识,反而让我大吃一惊。」

塞林格和奥勒冈州波特兰大学的修陆斯豪舍(Maximilian Schlosshauer)、德国马克斯普朗克量子光学研究所的柯夫勒(Johannes Kofler)共同设计了这个投票,让与会者回答16个与量子论基本论点有关的单选题。

对于量子论的内容,一直都存在着不同的意见。虽然这个状况从未停止,但是塞林格和他的同事们相信,这个投票很可能是全面检视专家们各类意见的创举。上一次举行类似的投票是在1997年于巴尔的摩举行的量子论研讨会。该投票内容只问一个问题:与会者最看好的量子论诠释为何?

在量子论的争辩中,最着名的应该是爱因斯坦与同时期的学者,特别是丹麦物理学家波尔(Niels Bohr)之间,对于量子论中所指涉的世界本质是机率性还是命定性的辩论。而在最近的投票中显示,少数达到共识的议题之一就是爱因斯坦的论点并不正确。

波尔和海森堡(Werner Heisenberg)在1920年代首先对量子论做出全面的诠释,此称为「哥本哈根诠释」。此说法主张物理世界是不可知的,在某些方面甚至是无法确定的,惟有能被我们藉由实验来探知的才是有意义的物理实体。就如同更早之前的巴尔的摩会议中所进行的投票,奥地利的投票结果显示哥本哈根诠释是众多理论中最受学者欢迎的。即便如此,这个选项也只有获得42%的学者支持,而也有42%的学者承认他们曾至少一次转变其立场。

这项投票最重要的涵义,或许就是作为一项科学中最成功、也最能準确量化的理论之一,诠释量子论令人伤脑筋的程度,就和量子论刚问世时一样。修陆斯豪舍说:「即使我们在量子物理上已经有许多显着的新发展,从量子资讯理论到展示大型物体量子现象的实验,但是量子论的本质并没有真正的转变。有些人认为这样的发展能让人们更加确认自己对量子论的诠释,但是我并不认为有任何证据可以佐证这件事情。」

然而,修陆斯豪舍提到在某些问题上所达到的共识:「超过三分之二的学者相信量子论并没有根本上的限制,无论物体的大小,都应能适用于态叠加原理,如薛丁格的猫(Schrödinger’s cat)。因此,将量子论视为仅与原子相关领域有关的时代已经结束了。」

其他引人注意的观点包括42%的与会者认为需要花10-25年才能研发出有用的量子电脑、而30%的人则认为需要25-50年。至于吵了很久的测量在量子论中所扮演的角色,亦即测量会如何影响结果及其原因,投票结果就很分散了。有24%的与会者认为这是一个难以解决的问题,27%的人则认为这根本是个假议题。

塞林格和他的同事们并未宣称此投票为正式的调查,或是其结果代表所有量子论研究学者的意见。加州理工学院的量子资讯理论专家普雷斯基(John Preskill)质疑,一个针对物理学家的普查可能会得出相当不同的结果。

这个投票是否有其意义?普雷斯基说:「我不知道,但是这个投票相当有趣。」修陆斯豪舍认为:「或许量子论自己运作得很好,而顽固的拒绝去回答我们任何更深入的问题,这个现象本身就发人深省。」最具指标性的答案大概就是有48%的与会者相信在未来的五十年中,还会有更多与量子论基础有关的研讨会。

ReferencesNature doi:10.1038/nature.2013.12198Schlosshauer, M. Kofler, J. & Zeilinger, A. preprint available at http://www.arxiv.org/abs/1301.1069(2013).Tegmark, M. Fortschr. Phys. 46, 855 (1998).

ReferencesNature doi:10.1038/nature.2013.12198
Schlosshauer, M. Kofler, J. & Zeilinger, A. preprint available at http://www.arxiv.org/abs/1301.1069(2013).Tegmark, M. Fortschr. Phys. 46, 855 (1998).

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