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(三)、退相干解释
退相干解释也是在承认“投影假设”的基础上,寻找“波包塌缩”真实物理原因研究路线的产物。退相干解释也称“多历史解释”或“退相干历史解释”。
1991年,朱瑞克在一篇论文中指出,多世界解释对观察者如何获得实际感知没有给出充分“说明”。一个备受干涉效应困扰的人,对世界能有确定认知吗?他认为,如果考虑到观察者或测量仪器与环境之间的相互作用,则“说明”就有可能。观察者或测量仪器是一个与环境发生相互作用的开放系统,不可能从所处环境中孤立出来。环境态与观察者或测量仪器态相关联,理论证明,很快(10-23秒)就会使观察者或测量仪器相干效应消失。观察者或测量仪器自身因纯态产生干涉效应的困扰似乎不可察觉,这样,至少人自身在极短时间之后就是宏观确定的。于是,为什么观察者会获得实际感知的确定测量结果,也就得到了解释。
朱瑞克之前或之后,格里菲思(R.Griffiths)和哈托(J.hartle)(简称GH)等人结合多世界解释的深入讨论,认为整个宇宙的演化史就是概率演化史,并把“多世界”改称为“多历史”。这就是“多历史解释”。
GH的思路是:
1、在海森伯矩阵力学图象中,用密度算符表示宇宙的量子态,用按海森伯动力学方程演化的投影算符表示可观察量;
2、把投影算符表征的特定事实的时间演化称作历史,把可选择的指定事实集合称历史集合,而每一历史集合则代表一种可能演化;
3、在可选择历史集合中定义退相干函数,退相干函数的非对角矩阵元足够小(或等于0)时,就是退相干的。这是混合态区别于纯态的重要标志,也是量子概率与经典概率的区别所在。
4、退相干函数的对角矩阵元素给出每一种历史的近似概率,不同的历史实现的概率不同。
以双缝实验为例。双缝实验中,电子通过A缝的本征函数为ψA,通过B缝的本征函数为ψB。按量子力学假设,一个电子通过双缝A、B后的量子概率是 p=|ψA十ψB|2=|ψA|2十|ψB|2+干涉项,它不遵守经典概率的加和定理p=|ψA|2十|ψB|2,而多出了一个干涉项。如果ψA和ψB各为一个可选择历史,那么“概率”不可能按量子力学形式分配给这样的历史集合。但一个电子在屏上最终还是以一个独立的闪光点出现,干涉项在电子运动过程中是如何消失的呢?
上述“波包塌缩”的真实物理过程,退相干解释是这样解答的:
量子测量操作是从仪器(M)的状态“读出”被测系统(S)的状态。用量子力学描述这种“读出”过程,就必须有被测系统(S)和测量仪器(M)之间的关联。若|ψ>=