本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
关于支持科学新闻业
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻业 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保未来能够继续讲述关于发现和塑造我们当今世界的想法的具有影响力的故事。
下个月将是玻尔原子模型一百周年，它是量子力学理论的基础之一。看看我们现在的情况：我们仍然不知道这个该死的理论到底是什么意思。最激进的解释之一（这已经说明了一些问题）一定是所谓的交易解释，即粒子发出一种时间倒流的信号。去年秋天，马里兰大学哲学家露丝·卡斯特纳出版了一本书，试图理解它。我邀请她引导我们了解一下。 在六月号的《大众科学》中，物理学家兼作家汉斯·克里斯蒂安·冯·拜尔描述了当前“对量子理论的意义的深刻困惑”的状态，并讨论了一个提议——否认该理论客观地描述任何真实的事物——以使一些量子难题“不那么令人困扰”。冯·拜尔还列出了其他几种可能的解释，但遗漏了我认为最有希望的方法。这个想法被称为交易解释，最初由华盛顿大学物理学家约翰·克莱默在 1980 年代提出，其根源在于著名物理学家约翰·惠勒和理查德·费曼的思想。这种解释利用了一个技术上称为“超前作用”的概念，其特征不是通常的正能量，而是负能量。尽管乍一看可能违反直觉，但事实证明，它提供了一种理解当前看起来任意或特别的理论某些方面的自然方式，例如计算测量结果概率的规则。在交易图中，以正能量为特征的量子态描述的实体只是故事的一半。故事的另一半是这些发射态的吸收，伴随着负能量（超前）响应。克莱默本人将他的说法比作金融交易的握手：发射态是报价，响应态是确认。吸收是解开量子理论提出的解释性戈尔迪之结的关键，量子理论引发了诸如著名的薛定谔的猫思想实验等难题。正是吸收坍缩了量子叠加，并将可怜的猫从同时处于死亡和活着的命运中拯救出来。克莱默最初的解释版本虽然很有希望，但并未得到广泛接受。物理学家和哲学家很难理解超前传播，超前传播通常被认为是与时间倒流传播同义的，因此似乎引发了因果循环悖论的可能性，例如能够回到过去并杀死自己的父母。此外，一些批评者认为吸收器的概念定义不清。我的研究旨在解决这些类型的挑战，并提供对构成吸收器的清晰解释。通过纳入相对论量子理论的原理（最初的交易图中没有这些原理），我已经能够获得微观量子领域和宏观经典领域之间边界的清晰标准，这正是坍缩极有可能发生的点（尽管坍缩过程从根本上来说是不确定的）。我对交易解释的发展利用了维尔纳·海森堡的重要思想：“原子和基本粒子本身……形成了一个可能性的世界，而不是事实的事物。”这个可能性的世界不包含在空间和时间中；它是一个更高维度的世界，其结构由量子理论的数学描述。理解交易解释的最佳方式是将报价和确认都视为海森堡可能性——也就是说，它们只是潜在的事件。这消除了因果循环不一致的可能性，因为正能量报价波和负能量确认波都不携带真正的能量，并且都不包含在时空中。只有在两者相遇时，真正的能量才可能在时空中从发射器传递到吸收器——当这种情况发生时，所有能量都以正常的未来方向传递。交易解释，在这个新的可能性版本中，不仅为测量提供了清晰的物理解释，而且为量子现实提供了新的理解，在这种理解中，动态可能性通过交易过程产生可观察的物理事件。它还消除了困扰爱因斯坦的“幽灵般的超距作用”。量子关联不违反相对论速度限制，因为这些关联仅存在于可能性的层面上。交易图在概念上具有挑战性，因为底层过程与我们在经典经验世界中习惯的截然不同，我们必须允许这样一个惊人的想法，即现实不仅仅是时空所能容纳的。正如冯·拜尔的文章所证明的那样，量子理论确实挑战我们跳出固有思维模式——在这种情况下，我认为这个固有思维模式就是时空本身。如果这看起来牵强附会，请考虑物理学家兼哲学家厄南·麦克马林提出的雄辩观点：“可想象性不应成为本体论的检验标准。现实主义者的主张是科学家正在发现世界的结构；此外，不需要这些结构在宏观世界的范畴内是可想象的。” 只有当我们正面面对物理世界的奇怪的非经典特征时，我们才能对我们的现实进行物理的、非观察者依赖的解释，从而解决长期存在的难题，例如薛定谔的猫问题。图片由露丝·卡斯特纳提供