量子迷雾-波函数

从 1900 年普朗克（Planck，1858 年－1947 年）为解决黑体辐射问题开始而提出的量子力 学，如今已有一百多年的历史。尽管对其理论基础之诠释至今仍然莫衷一是，但我们还是 可以说量子力学是一门非常成功的物理理论。它曾经直接奠定了原子弹、核技术、半导体 工业等的物理基础，如今又在量子计算、信息加密等现代高科技领域大显身手。一个多世 纪以来颁发的诺贝尔物理奖中，研究课题之绝大部分都与量子理论有关。

现象 大不相同。实际上，科学最初是来源于人类感官对世界上发生的现象的认识，这些现象以 及人类本身，都是宏观的，物理学家也正是在此基础上，建立了牛顿经典力学以及经典电 磁理论。然而，量子力学所描述的微观世界，可以说完全丧失了人类感官的直接观测性， 比如说，你能感觉到电流，但无法“直接”感知一个电子、质子，你能看到各种颜色的光， 但看不到一个一个的光子。至于夸克等更深层次的概念，与我们感官的关系就更远了。也 就是说，微观世界之小，使得人类已经不可能直观体验，只能用某些实验方法间接地测量， 用抽象的数学手段想象似地加以描绘。因此，我们并没有理由要求微观现象遵循我们常见 的规律，也没有理由试图用理解经典现象的方式来理解量子理论对世界的诠释。

不过，经典的科学研究方法教给了我们很多基本的科学法则，诸如实在性、客观性、确定 性、决定论、因果律、局域性等等。物理学家们也许能容忍微观世界量子现象的千奇百怪， 却难以接受它们违反这些人们原来认同的哲学基本原则，也就是说，量子力学似乎颠覆了 科学家们长期认可、并引以为自豪的世界观。当然，在研究微观现象中对这些原则中每一 项的坚持或摒弃，是因人而异的，这就造就了物理学家们对量子力学的各种不同诠释，量 子理论也成为著名学者们互相争论不休的根源。

对量子力学的困惑，专家们尚且如此，公众就更不用说了。量子力学使用的数学工具本来 就不是大众所熟悉的，想要不使用数学而理解量子论又非常困难，原因之一便是上面所述， 量子现象与经典现象迥异，很难用我们日常司空见惯的现象来比喻而达到帮助理解的效果。 因此，量子论对公众而言更是曲径幽幽，迷雾重重，且往往容易被一些不着边际、天马行 空的说法和联想误导。

本文的目的是梳理归纳一下量子理论造成的重重迷雾。据费曼所言，没有人真懂量子力学， 但“懂”的程度总是有所差别。实际上，主要的迷雾来源有 3 层：一是物理层次的，来源 于微观与宏观物理现象本质的不同；二是诠释方面的，来自于不同的物理学派，在本文中 我们将主要介绍哥本哈根诠释；三是公众层次的，来自于各种量子科普文以及“名人”演 讲之误导，以及公众对量子现象自发的想象和误解。以下便从这三个基本层次之迷雾加以 叙述，但有时候三者的界限模糊，难以理清，笔者只能尽力而为了。