贺天平等:量子自杀实验的哲学探析

2018-04-29 16:18 来源:《东北大学学报.社会科学版》 作者:贺天平/马凯莉/乔笑斐

Philosophical Analysis of Quantum Suicide Experiment

  作者简介:贺天平(1976- ),男,山西蒲县人,山西大学教授,博士生导师,区域科技政策研究中心,主要从事物理学哲学研究;马凯莉,山西大学区域科技政策研究中心;乔笑斐(1989- ),男,山西昔阳人,山西大学讲师,哲学博士,区域科技政策研究中心,主要从事物理学哲学研究。太原 030006

  原发信息:《东北大学学报.社会科学版》第20175期

  内容提要:量子自杀实验是在多世界解释假设的基础上导出的一个思想实验,被认为是对量子多世界解释和传统解释的一个判决性实验。对于该实验的争议主要集中在如何定义分支、如何定义概率及被实验者如何选择自己的立场等三个方面。其中分支问题为多世界解释本身的问题;后两个问题争论的根源在于,没有意识到多世界解释中的分支世界并非可能世界,而是必然发生的平行世界,其核心涉及概率的重新定义和意识的同一性问题。该实验不仅无法验证多世界解释,反而暴露了多世界解释在验证问题、概率问题、信任问题中存在的问题和矛盾。

  Quantum suicide experiment is a kind of ideal experiment deriving from the hypothesis of many-worlds interpretation(MWI),which is regarded as a decisive experiment on the many-worlds interpretation and traditional interpretations of quantum mechanics.The controversy over the experiment focuses on three aspects,how to define the branches,how to define the probability and how the experimenter chooses his/her position.Among them the branch issue is derived from the many-worlds interpretation itself.However,the controversial root of the other two issues is that they fail to realize that the branches are not possible worlds but inevitable parallel worlds,whose core is to redefine the probability and guarantee the identity of consciousness.While the experiment can't verify the many-worlds interpretation,it reveals many problems and contradictions in terms of verification,probability and trust.

  关键词:量子自杀实验/多世界解释/分支世界/主观概率/quantum suicide experiment/many-worlds interpretation/branch world/subjective probability

  标题注释:教育部人文社会科学重点研究基地重大招标资助项目(15JJD720011),山西省“青年三晋学者”支持计划资助项目。

 

  量子自杀实验(quantum suicide experiment)又被称做量子俄罗斯轮盘(quantum Russian roulette)或量子永生(quantum immortality),是从量子力学延伸出的一个思想实验。它从多世界解释(the many-worlds interpretation)的基本假设出发,类比了薛定谔的猫思想实验的操作过程,对实验结果进行了重新审视,加深了我们对多世界解释内涵的理解,对于我们进一步认识量子力学的本质具有重要的意义。

  一、量子自杀实验的基本内容

  量子自杀实验最初是由泰格马克(Tegmark)[1]提出,他认为理论上讲多世界解释并非是不可验证的,量子自杀实验中多世界解释和哥本哈根解释会作出不同的预言,从而可以通过该实验对两者进行判定。多世界解释作为量子力学解释的一种,最初由埃弗雷特(Everett)[2]提出,后来经过德维特(Dewitt)[3]等人的进一步发展,目前已发展出丰富而完善的体系,成为当下量子哲学中的热点问题[4-5]。

  量子自杀实验的实验装置是在薛定谔猫实验的基础上改装而成。在一个封闭的箱子里,一个自旋粒子与一个宏观的实验装置相连,不同的是,薛定谔猫实验中连的是一个毒气瓶子,而量子自杀实验连的是一个可以连续射击的量子枪。假设在实验中量子枪对粒子的自旋叠加态 不断地进行测量,如果自旋向下,则射出一个子弹,发出“砰”的声响;如果自旋向上,则只会发出一声“滴答”声,并不射出子弹。假如我们打开实验开关,按照经典的量子力学预言,我们将会交替地听到“砰—滴答—滴答—砰……”一连串无规律的声音,粒子会随机坍缩到或上或下的一个状态,假如一个名叫凯特的志愿者自愿进入实验箱,脑袋正对着枪口,随着“砰”的一声枪声,人也会死在里面。

  然而,按照多世界解释的预言,凯特会一直活着,永远不会死。因为在多世界解释看来,处于叠加态的粒子永远不会坍缩,而是分裂为两个世界,其中一个世界中粒子自旋向上,另一个世界中粒子自旋向下。在上述实验中,如果被测粒子是自旋向上的,则量子枪只会发出一声“滴答”声,凯特正常地活着;如果被测粒子是自旋向下的,则量子枪会射出子弹,凯特会死掉。但是对于凯特来说这个死亡状态是没有意义的,因为从意识连续性的角度看,凯特的意识一直都在其中一个分支链条中连续地存在,所以在凯特看来自己可以一直活着,没有死亡威胁。整个过程用公式描述如下:

  传统的量子解释认为最后的结果为:50%的概率人活,50%的概率人死,最终只有其中一个状态存在。而多世界解释则认为:从凯特连续经验的角度看,死亡状态不被认知故无意义,应排除,最后结果为100%人活。需要强调的是,量子自杀实验中预设了两个重要的前提:前提一,假设多世界所描绘的世界图景是正确的,测量后世界会按照多世界解释所描述的分裂为相同的两个世界;前提二,假设一个人的历史是按照连续的意识状态来定义,死亡状态下意识中断,不再计入个人的历史经验中。

查看余下全文
(责任编辑:李秀伟)
更多学术内容,请关注 www.cssn.cn
';?> ';?>