Against Many Worlds
本文认为,由于存在根本性的结构性障碍,量子力学的多世界诠释无法通过公理化、演绎或归纳方法成功推导出波恩定则。
原始论文采用 CC BY 4.0 许可(http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)。 这是对下方论文的AI生成解释。它不是由作者撰写或认可的。如需技术准确性,请参阅原始论文。 阅读完整免责声明
想象一下你正在看一部电影,但电影不再是屏幕上播放单一的故事,而是每当角色做出一个选择时,就会分裂成十亿个不同的版本。在一个版本中,英雄拯救了世界;在另一个版本中,他绊倒了;在第三个版本中,他根本没有出现。这就是量子物理学中“多世界”解释背于其后的疯狂构想。它表明宇宙不仅仅遵循一条路径,而是同时遵循所有可能的路径,创造出一棵巨大的、分支不断的现实之树。
但棘手的部分在于:在我们的现实生活中,我们并不会看到所有这些可能性都在平等地发生。如果你掷一枚硬币,它有 50% 的概率正面朝上,50% 的概率反面朝上。这种关于事物发生可能性的特定“配方”被称为“波恩定则”(Born rule)。它是科学家的黄金法则,告诉他们如何将量子力学的数学公式转化为现实世界的预测。如果没有它,量子理论就只是一堆没有任何方法告诉我们在实验室里究竟会看到什么的方程。大问题在于:如果多世界理论是真的,那么这个配方是从哪里来的?为什么某些宇宙分支感觉比其他分支更“真实”或更有可能发生?
两位哲学家,艾米莉·阿德拉姆(Emily Adlam)和雅各布·巴兰德斯(Jacob Barandes),对这个问题进行了深入的研究。他们认为,多世界解释正陷入一个困境。他们说,无论你多么努力,你都无法利用多世界宇宙的规则来解释波恩定则。他们测试了科学家通常用来解释事物的三种主要方式——仅仅将其作为一条规则设定、使用逻辑进行证明,或者基于过去的模式进行推测——并发现这三种方式都撞到了南墙。他们的结论是,如果你相信多世界理论,你就没有办法证明为什么宇宙遵循我们观察到的特定概率规则,这可能意味着该理论并不是一种有效的现实描述。
三扇锁死的门
作者设定了一个关于三扇门的博弈。为了让多世界理论奏效,你必须穿过其中一扇门来解释波恩定则。但他们认为,每一扇门都被锁得死死的。
第一扇门:“直接说就行”规则(公理化路径)
想象你正在开发一款电子游戏。你编写了世界的代码,然后你决定添加一条规则:“玩家有 90% 的概率获胜。”你可以直接把这条规则写进游戏的程序里。在科学中,这被称为“公理”——即你接受而不去证明的基础规则。
作者指出,问题在于多世界理论没有地方可以放置这条规则。该理论始于一个简单的、平滑的波,然后分裂成分支。这些分支并不是基本构建模块;它们就像从土壤中长出的树木。如果你的基础代码只描述了土壤和雨水,你就不能写一条关于树木的规则(比如“这些树必须是黄色的”)。观察者居住的“分支”只是后来才出现的产物。如果你试图将波恩定则作为一个基本的起始规则加入,你就是在试图通过先给屋顶涂漆来建造房子,而还没打好地基。这与该理论的结构不符。
第二扇门:“逻辑谜题”(演绎路径)
这是“展示过程”的门。你从游戏的规则开始,使用纯粹的逻辑来证明玩家必须有 90% 的概率获胜。你不能只说“这是一条规则”;你必须推导出它。
作者指出了一个巨大的障碍:如果你在一开始没有数字,你就无法从逻辑谜题中得到像“50%”这样的数字。多世界的基本规则都是关于平滑的、确定性的波。其初始代码中不存在“偶然”或“运气”。这就像是用只有面粉和水,却从未加入糖或可可粉的情况下去烘焙一个巧克力蛋糕。无论你如何搅拌,你也得不到巧克力。
有些人试图通过引入外部辅助因素,如“理性”或“决策理论”来修复这个问题。他们说:“如果你是一个理性的人,你应该按照波恩定则来进行投注。”但作者说这是一个陷le(陷阱)。为什么一个理性的人要那样投注?通常,我们那样投注是因为这有助于我们赢得更多。但要了解你是否赢得更多,你需要先知道概率!这是一个循环。你需要概率来证明你应该使用概率。这就像是通过一把你还没有校准过的尺子来测量自己,从而证明你很高。
第三扇门:“猜谜游戏”(归纳路径)
这是“从经验中学习”的门。我们观察过去:“昨天硬币有 50% 的概率正面朝上,所以明天可能也会如此。”这在我们的正常世界中运作得很好,因为世界通常是连贯的。
但在多世界宇宙中,一切都在发生。如果你掷一枚硬币十亿次,会有一个分支里它每次都是正面朝上,有一个分支里它每次都是反面朝上,还有一个分支里它是正面、然后反面、再正面、再反面。因为每一个可能的模式在某个地方都存在,所以观察过去对预测未来没有任何帮助。事实上,作者认为,在多世界宇宙中,“未来”只是一个包含所有可能性的巨大混乱体。为了让归纳法奏效,你必须添加一条特殊的规则,即:“我们只被允许观察那些硬币表现正常的的分支。”但这只是通过后门把波恩定则又带了回来!这就像是在说:“我只看中奖的彩票,”然后声称你能预测彩票。
并不存在的“第四种方式”
作者还考虑了是否存在“第四种方式”来解决问题。也许我们只需要改变“我”或“不确定性”等词汇的含义就能使其奏效。但他们对此非常怀疑。他们认为,改变词汇的定义并不能真正解决数学问题。这就像试图通过把活塞重新命名为“翅膀”来修理坏掉的汽车引擎。引擎依然无法运转。
总结
论文得出结论,多世界解释陷入了僵局。它无法通过仅仅陈述、证明或猜测来解释波恩定则。作者认为这不仅仅是一个小的技术故障;这是一个根本性的障碍。如果无法解释为什么宇宙遵循概率规则,那么该理论可能就不是一种有效的现实描述。
他们并不是说这个理论肯定错了,而是说它有一个目前还无法修复的“致命缺陷”。在有人找到一种方法,能在不凭空捏造的情况下,仅从多世界结构中得出波恩定则之前,该理论仍然是不完整的。这有点像拥有一张显示了所有街道的城市地图,但却没有办法告诉你你实际上正走在哪条街上。没有了这一点,这张地图对于带你回家是没什么用处的。
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