现实的终极本质是什么？
量子效应是否不断地将我们分割成无数个副本，每个副本都存在于宇宙的不同版本中？或者所有那些其他的世界都像纯粹的“可能存在”一样消失了吗？我们的粒子是否在量子波上冲浪？或者我们最终只是由量子波构成的？或者波仅仅代表我们可以拥有多少关于世界状态的信息？如果波只是一种信息，那么是关于什么的信息？或者信息就是一切，也是我们的一切？
当物理学家处理“量子力学的正确解释是什么？”这个听起来很枯燥的问题时，就会出现这些问题。在量子理论最初蓬勃发展约 80 年后，物理学家仍然没有达成一致的答案。
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尽管量子力学主要是关于非常小的物理——原子、电子、光子和其他此类粒子——但世界是由这些粒子组成的。如果它们的个体现实与我们想象的截然不同，那么它们所组成的鹅卵石、人和行星的现实也必定如此。
正如我们在 12 月的文章中提到的，记者 彼得·伯恩 的休·埃弗雷特的多个世界，50 年前，不落俗套的物理学学生休·埃弗雷特提出了量子物理学不断地将宇宙分裂成不同的分支的想法。伯恩的文章谈到了埃弗雷特的生活（您知道他的儿子是摇滚乐队 鳗鱼 的主唱吗？），以及他的理论和他旨在取代的“哥本哈根解释”。但是，还存在许多其他量子力学的解释，如今哥本哈根学派可以选择的变体比埃弗雷特曾经称之为“哲学怪胎”的变体更加微妙。以下是一些对它们的简要介绍。
一个解释必须解决的基本场景是，当一个量子系统被制备成称为叠加的状态组合时。例如，一个粒子可以同时位于位置 A 和 B，或者在臭名昭著的思想实验中，薛定谔的量子猫可以同时处于活着和死亡的状态。问题是，当我们观察或测量叠加时，我们只会得到一个结果：我们的探测器报告的是“A”或“B”，而不是两者都有；这只猫要么看起来非常活泼，要么看起来非常死气沉沉。
哥本哈根解释
这种解释（或其变体）长期以来一直是量子物理学家的官方路线。薛定谔方程描述了波函数如何随着时间的推移平稳且连续地演化，直到我们笨重的测量仪器介入的那一刻。波函数使我们能够预测，例如，我们有 60% 的概率在位置 A 检测到该粒子。在我们检测到它位于 A 或 B 之后，我们必须用一个新的波函数来表示该粒子，该波函数符合测量结果。
这种解释让一些人感到困扰的是波函数的随机、突变，这违反了量子力学的核心——薛定谔方程。埃弗雷特认为，这种方法在哲学上是一团糟：它使用了两个相互矛盾的概念方案来描述现实，一个是波函数的量子方案，另一个是我们和我们仪器的经典方案。
多世界解释
埃弗雷特的理论。也称为相对状态公式。
粒子的叠加传播到仪器，传播到我们看着仪器的我们，并最终传播到整个宇宙。所得叠加的分量就像平行宇宙：在一个宇宙中，我们看到结果 A，在另一个宇宙中，我们看到结果 B。所有分支同时共存，但由于它们完全不相互作用，我们的“A”副本完全不知道“B”副本，反之亦然。从数学上讲，如果你用波函数描述整个宇宙，那么这种普遍的叠加就是薛定谔方程所预测的。
这种解释让人们感到困扰的是，它的结论是我们不断地分裂成多个副本，这可能既可怕又怪异。
玻姆解释
也称为德布罗意-玻姆解释或引导波解释。
该理论假设每个粒子不仅具有波函数，而且还作为一个实际粒子存在，该粒子在波上的某个精确但未知的位置沿着波移动，并受其引导。波如何引导粒子由一个新的方程描述，该方程被引入以配合标准的薛定谔方程。量子测量的随机性是因为我们无法确切知道粒子最初从哪里开始的。该理论由大卫·玻姆于 1952 年提出（在埃弗雷特理论提出之前几年），扩展了路易·德布罗意 1927 年的理论。
改变规则
一些理论家试图找到一种机制，导致波函数从可能的叠加“坍缩”为单一结果。例如，罗杰·彭罗斯提出，引力效应可能发挥这种作用。其他模型，如吉拉迪-里米尼-韦伯理论，对薛定谔方程进行了具体的修改。通过与标准量子理论不同，原则上可以通过实验来证伪这些模型（或者反过来，标准理论可以被证伪，支持这些模型）。
退相干理论
这不是一种解释，但它是现代理解量子力学的一个重要组成部分。它扩展了导致埃弗雷特得出其解释的数学分析，因为它分析了与周围环境的杂散量子相互作用对叠加系统产生的影响。主要的结论是，通过这些通道几乎无法阻止的信息损失会“退相干”量子叠加，使其更像普通经典状态。它很好地解释了为什么我们会看到我们所看到的经典世界，并阐明了在实验室中保持量子效应显现的要求。
哥本哈根学派可以将退相干视为解释是什么使大型经典系统与小型量子系统不同的原因（一般来说，大型系统比微型系统更容易且更快地退相干）。埃弗雷特学派可以将其视为对平行分支如何形成并变得独立的更完整的解释。但最重要的是，退相干可以通过实验研究，量子研究的一个非常活跃的领域正在确认它并在更详细地探索它。
一致历史
这个方案分析一个系统（可能包括整个宇宙）的状态序列，以找到关于该系统可以一致地回答哪些问题，例如“粒子在时间 T 是否位于 A 或 B？”然而，测量问题并未解决：正如标准哥本哈根方法一样，哪些历史实际发生的问题仍然是概率问题。
它是真实的吗？
在某些方面，在哥本哈根学派和埃弗雷特学派观点之间做出决定归结为一个基本问题：波函数是真实的还是仅仅是信息？如果它是“真实的”——在某种意义上，宇宙实际上是由量子波传播组成的——那么人们往往会被驱使到埃弗雷特学派的观点；波函数必须经历“坍缩”才能产生我们看到的唯一现实，这是非常有问题的。但是，如果波函数仅仅是信息，例如，实验者对系统了解的表示，那么“坍缩”就完全自然了。想象一下抛硬币的标准经典场景。在你看它之前，你对其状态的了解是“50% 的概率是正面，50% 的概率是反面”。当你看到它时，你的知识会立即改变为，例如，“100% 正面，0% 反面”。
“闭嘴，计算！”
一些物理学家谈论“闭嘴，计算解释”：忽略经典和量子如何共存的哲学难题，并使用薛定谔方程（以及量子理论的所有后续数学发展）来计算实际感兴趣的量。其中包括原子的能级；粒子对撞机实验的预测；半导体、超导体和其他材料的特性；等等。这已经是大多数物理学家所需要的一切。
交易解释
这种解释认为波在时间中向前和向后传播，形成驻波，例如，在粒子的发射器及其随后的探测器之间。它由约翰·G·克莱默（物理学家和科幻小说作家）于 1986 年提出，他声称该理论可以深入了解波函数坍缩和薛定谔的猫实验等难题。这些见解使克莱默进行了一项实验，试图证明信号在时间中向后发送（如果标准量子力学是正确的，大多数量子物理学家会告诉你这是不可能的）。