專家仍對量子論抱持不同的看法

專家仍對量子論抱持不同的看法
國立臺灣大學科學教育發展中心特約撰稿葉承効

專家仍對量子論抱持不同的看法，投票結果顯示這項物理學中的基本問題仍存在著許多不同的觀點

量子論早在一百年前就已問世，但是根據一項最近由arXiv所舉行的投票顯示，直至今日，專家們對於「何謂量子論」仍無法達成共識。

在這項關於量子論之基礎的非正式投票中，33位重要的學者對於此領域的基本問題提出相當不同的見解。舉例來說：針對「物體在測量之前即具有獨立的特性」這個問題，便有兩派分庭抗禮的意見。有21%的學者不認同「觀察」在量子系統中決定了物體接下來的表現。

這項投票是於2011年7月，在一場由位於賓夕法尼亞州西康舍霍肯市的坦伯頓基金會（Templeton Foundation）所資助的一場會議中進行。這場在奧地利舉辦的會議集結了對量子論深感興趣的物理學家、數學家和哲學家。會議的總召集人是維也納大學的物理學家塞林格（Anton Zeilinger）。他對於學者不同的意見，提出了他自己的看法：「事實上，學者們在一些問題上已經產生共識，反而讓我大吃一驚。」

塞林格和奧勒岡州波特蘭大學的修陸斯豪舍（Maximilian Schlosshauer）、德國馬克斯普朗克量子光學研究所的柯夫勒（Johannes Kofler）共同設計了這個投票，讓與會者回答16個與量子論基本論點有關的單選題。

對於量子論的內容，一直都存在著不同的意見。雖然這個狀況從未停止，但是塞林格和他的同事們相信，這個投票很可能是全面檢視專家們各類意見的創舉。上一次舉行類似的投票是在1997年於巴爾的摩舉行的量子論研討會。該投票內容只問一個問題：與會者最看好的量子論詮釋為何？

在量子論的爭辯中，最著名的應該是愛因斯坦與同時期的學者，特別是丹麥物理學家波爾（Niels Bohr）之間，對於量子論中所指涉的世界本質是機率性還是命定性的辯論。而在最近的投票中顯示，少數達到共識的議題之一就是愛因斯坦的論點並不正確。

波爾和海森堡（Werner Heisenberg）在1920年代首先對量子論做出全面的詮釋，此稱為「哥本哈根詮釋」。此說法主張物理世界是不可知的，在某些方面甚至是無法確定的，惟有能被我們藉由實驗來探知的才是有意義的物理實體。就如同更早之前的巴爾的摩會議中所進行的投票，奧地利的投票結果顯示哥本哈根詮釋是眾多理論中最受學者歡迎的。即便如此，這個選項也只有獲得42％的學者支持，而也有42％的學者承認他們曾至少一次轉變其立場。

這項投票最重要的涵義，或許就是作為一項科學中最成功、也最能準確量化的理論之一，詮釋量子論令人傷腦筋的程度，就和量子論剛問世時一樣。修陸斯豪舍說：「即使我們在量子物理上已經有許多顯著的新發展，從量子資訊理論到展示大型物體量子現象的實驗，但是量子論的本質並沒有真正的轉變。有些人認為這樣的發展能讓人們更加確認自己對量子論的詮釋，但是我並不認為有任何證據可以佐證這件事情。」

然而，修陸斯豪舍提到在某些問題上所達到的共識：「超過三分之二的學者相信量子論並沒有根本上的限制，無論物體的大小，都應能適用於態疊加原理，如薛丁格的貓（Schrödinger’s cat）。因此，將量子論視為僅與原子相關領域有關的時代已經結束了。」

其他引人注意的觀點包括42％的與會者認為需要花10－25年才能研發出有用的量子電腦、而30％的人則認為需要25－50年。至於吵了很久的測量在量子論中所扮演的角色，亦即測量會如何影響結果及其原因，投票結果就很分散了。有24％的與會者認為這是一個難以解決的問題，27％的人則認為這根本是個假議題。

塞林格和他的同事們並未宣稱此投票為正式的調查，或是其結果代表所有量子論研究學者的意見。加州理工學院的量子資訊理論專家普雷斯基（John Preskill）質疑，一個針對物理學家的普查可能會得出相當不同的結果。

這個投票是否有其意義？普雷斯基說：「我不知道，但是這個投票相當有趣。」修陸斯豪舍認為：「或許量子論自己運作得很好，而頑固的拒絕去回答我們任何更深入的問題，這個現象本身就發人深省。」最具指標性的答案大概就是有48％的與會者相信在未來的五十年中，還會有更多與量子論基礎有關的研討會。

ReferencesNature doi:10.1038/nature.2013.12198
Schlosshauer, M. Kofler, J. & Zeilinger, A. preprint available at http://www.arxiv.org/abs/1301.1069(2013).Tegmark, M. Fortschr. Phys. 46, 855 (1998).