上一篇博文谈到相干性和退相干性概念。其实，量子力学中还有一个很重要的概念“坍缩”。这些概念都触及到量子力学诠释和实际物理过程的核心。简单来说：

• 坍缩是一个有争议的瞬时事件，关乎测量结果如何确定。

• 退相干是一个被广泛接受的动态过程，解释了量子行为如何“看起来”像经典行为。

下面我们进行分解和对比分析。

• 是什么？ 在量子力学的标准诠释（哥本哈根诠释）中，坍缩是一个假说的、瞬时的、不可逆的过程。当一个量子系统被测量时，它的波函数会从所有可能状态的叠加态，随机地、跳跃式地坍缩到其中一个确定的测量本征态上。

• 核心特征：

• 瞬时性：没有时间过程，瞬间完成。

• 随机性：结果由概率决定，该概率由波函数的概率幅给出。

• 非物理性：它不是一个由薛定谔方程描述的物理动力学过程，而是一个额外的、由“测量”行为触发的规则。

• 争议性：什么是“测量”？它由什么物理机制触发？这些问题在标准框架内没有答案。

• 例子（薛定谔的猫）：在打开盒子进行“观测”的那一瞬间，猫的 |死猫› + |活猫› 叠加态瞬间坍缩为要么 |死猫› 要么 |活猫› 的确定状态。

• 是什么？ 退相干是一个由标准量子力学（薛定谔方程）描述的、有持续时间的、可计算的物理过程。它解释了量子系统如何通过与环境的相互作用而失去其量子特性（特别是干涉能力）。

• 核心特征：

• 过程性：它是一个需要时间的动力学过程，而非瞬间事件。

• 可解释性：其机制是系统与环境发生量子纠缠，相干性从系统“泄露”到了环境中。

• 结果：退相干将系统的纯态（相干叠加）转变为混态（看起来像经典概率的混合）。对于局域观察者而言，系统表现得就像已经坍缩了，但实际上整个“系统+环境”的复合系统仍然处于一个纯态。

• 广泛接受：它是一个坚实的数学框架和物理过程，没有争议。

• 例子（薛定谔的猫）：在任何人打开盒子之前，猫（作为一个宏观物体）已经与箱内的空气分子、光子、温度场等环境因素发生了海量的相互作用。在极短的时间内（比如10^-20秒），系统就与环境纠缠成 |死猫›|环境_A› + |活猫›|环境_B› 的状态。由于我们无法追踪整个环境，单独看猫，它就已经像一个经典的、非死即活的混合态了。

这是最容易混淆，也是最重要的点。

1. 退相干解释了“表观的”坍缩退相干成功地解释了为什么宏观物体表现得那么“经典”：因为它们无法避免与环境相互作用，从而极快地失去了相干性。在我们看来，它们就好像瞬间“坍缩”到了一个确定状态。它解决了 “优先基问题”——即为什么我们总是看到物体处于确定的位置、而不是位置的叠加。

2. 但退相干没有解决“测量的终极问题”退相干有一个关键的遗留问题：在退相干之后，系统表现为一个经典的概率混合（比如，50%概率是状态A，50%概率是状态B）。但它并没有告诉我们，为什么在单次测量中，我们只会得到其中一个确定的结果（A或B），而不是概率本身。

• 退相干将 α|A› + β|B› 变成了 “A或B的混合”。

• 但坍缩要解释的是，为什么在单次实验中，结果从 “A或B” 变成了 “是A”。

四、一个绝佳的比喻：

想象一个旋转的硬币（量子叠加态）。

• 退相干：就像硬币旋转得越来越慢，最后倒下。倒下后，它平躺在桌上，要么正面朝上，要么反面朝上。对于任何远处无法看清细节的观察者来说，它已经是一个确定的状态了。这个过程是连续的、物理的。

• 坍缩：则声称在有人看它的那一瞬间，这个旋转的硬币魔法般地变成了一个静止的、正面或反面朝上的硬币。

退相干描述了硬币如何“倒下”，但并没有解释在倒下的最后瞬间，是什么决定了它最终是正面还是反面。 这个“最终结果的确定”问题，就是坍缩假说要解决（但未能很好解释）的，也是各种量子力学诠释（如多世界诠释、自发定域理论等）试图替代它的原因。

• 相同点：两者都试图描述为何量子世界的概率性叠加会过渡到经典世界的确定性结果。

• 不同点：

• 退相干是一个过程，解释了量子特性的丧失和经典外观的涌现。它是一个机制。

• 坍缩是一个事件，假定了测量结果的确定。它是一个规则。

在现代物理学中，退相干被认为是对“坍缩”现象一个更深刻、更自然的物理解释，它消除了“测量”的神秘性，将其还原为普通的量子相互作用。然而，它依然留下了“为何单次测量有确定结果”这个终极问题，这正是量子力学前沿研究的焦点。

博主：本博文得到DS的辅助完成。