量子理論的傳統解釋常常會導致許多奇怪的悖論，例如薛定諤的貓——貓既死又活。 一種稱為量子貝葉斯模型的量子理論重寫了最基本的量子定律，可以掃除各種量子悖論。 但代價是什么？
量子力學是物理學中最成功的理論，完美地解釋了從亞原子到天文學層面的所有物質的行為。 然而，這也是最奇怪的理論。 在量子領域，粒子似乎同時存在于兩個地方； 信息的傳播速度似乎比光速還快； 貓可以同時死和活。 90 年來，物理學家一直在努力解決量子世界中明顯的悖論，但他們的努力收效甚微。 與已經被大眾廣泛理解的進化論和宇宙學不同，量子理論仍然被很多人視為一種奇怪的理論。 公眾對量子理論含義的困惑將繼續助長這樣一種觀點，即該理論總是渴望告訴我們一些關于我們的世界的深奧的東西，而這些東西與我們的日常生活完全無關。 極好的。
2001 年，一組研究人員開始探索一種新模型，該模型可能會消除量子悖論或使其不那么令人不安。 這個模型被稱為“量子貝葉斯模型”（ Model），簡稱“量子貝葉斯模型”（QBism）。 它重新解釋了各種量子悖論的核心概念——波函數（波）。
根據傳統的量子理論，物體（例如電子）由其波函數表示，波函數在數學上描述了物體的屬性。 如果你想預測這個電子的行為，那么你可以計算它的波函數如何隨時間演變。 該計算告訴您電子具有某種屬性的概率，例如電子位于一個地方而不是另一個地方。 然而，當物理學家假設波函數確實存在時，問題就出現了。
廣北模型是量子論和概率論的結合。 它認為波函數不是客觀存在的。 相反，廣北模型認為波函數只是一本用戶手冊，一個數學工具。 觀察者使用這個工具對他們周圍的世界——量子世界——做出更明智的決定。 相反，觀察者意識到他或她的個人選擇和行為將以一種本質上不確定的方式影響系統，因此使用波函數將他或她個人對量子系統具有某些屬性的信念納入定量分配中； 其他觀察者也使用波函數來描述他們所看到的世界。 面對同一個量子系統，兩個觀察者可能會得出完全不同的結論。 對于一個系統或一個事件來說，有多少個觀察者就可能有多少個不同的波函數。 觀察者相互交流，修改他們的波函數以解釋新知識，并產生更清晰的理解。
從這個角度來看，波函數“可能是我們所發現的最強大的抽象概念”。 美國康奈爾大學理論物理學家、最近皈依量子灣模型的 N.大衛·梅爾曼（N. David）說道。
虛幻的量子
波函數不真實的想法可以追溯到 20 世紀 30 年代量子力學創始人之一尼爾斯·玻爾 (Niels Bohr) 的著作中。 玻爾認為波函數是量子理論中“純符號”形式系統（）的一部分，只是一種計算工具。 量子貝模型首次為玻爾的主張提供了數學支持。 該模型將量子理論與已有 200 多年歷史的貝葉斯統計相結合，并將“概率”定義為類似于“主觀信念”的東西 ( )。 貝葉斯統計還為如何在獲得新信息后修正主觀信念提供了標準的數學規則。 貝葉斯模型的支持者表示，通過將波函數解釋為經過貝葉斯統計規則修改的主觀信念，量子力學的神秘悖論就消失了。
讓我們回到電子。 我們知道，每次測量電子時，我們都會在某個位置找到它。 但當我們不測量它時，電子的波函數就會發散，代表電子同時處于許多不同位置的概率。 現在再測量一下，你會發現電子已經回到了特定的位置。 根據傳統思維，測量導致波函數立即“崩潰”為單個特定值。
由于崩潰同時在各處發生，因此似乎違反了局部性原理 ( )。 該原理認為，一個物體的任何變化必定是由與其直接接觸的另一個物體引起的。 這導致了愛因斯坦所說的“幽靈般的遠距離作用”（a）的混亂。
在量子力學誕生之初，物理學家將波函數的坍縮視為一個悖論。 這也是量子理論中一個非常令人不安的方面。 這種令人不安的混亂迫使物理學家開發出各種其他版本的量子力學。
然而，超額灣模型認為根本不存在悖論。 波函數的崩潰只不過是觀察者根據新信息突然、間歇性地修改他或??她的概率分配。 量子系統并沒有真正經歷奇怪和無法解釋的變化，只是觀察者選擇描述他們個人期望的波函數。
我們可以這樣思考，看看另一個著名的悖論——薛定諤的貓。 量子物理學家歐文·薛定諤想象了一個場景，將一只活貓、一瓶毒藥和一個放射性原子放在一個密封的盒子里。 根據量子力學定律，原子在一小時內有50%的概率衰變。 如果原子衰變，錘子就會打破玻璃瓶，釋放出毒液，殺死貓； 如果原子不衰變，貓就會生存。
現在讓我們開始實驗——但不要看??盒子里的東西。 一小時后，根據傳統量子理論物理學家毒品，原子的波函數處于兩種狀態（衰變和未衰變）的疊加。 但因為你沒有觀察到盒子里發生了什么，所以這種疊加進一步延伸：錘子也是疊加的，裝毒藥的瓶子也是疊加的。 最荒謬的是，根據標準量子力學定律，貓也會處于疊加狀態——它會同時生和死。
量子模型通過強調波函數是觀察者的主觀屬性，而不是盒子里的貓的客觀屬性來解決這個問題。 該理論認為，貓當然不是死就是活（不是同時死或活）。 當然，它的波函數代表了死狀態和活狀態的疊加，但波函數僅僅是觀察者信念的描述。 這是一種將人的心理狀態想象為物質世界的現實的謬論。
消除量子悖論：為了說明量子模型與量子力學標準解釋之間的區別，我們可以以“薛定諤的貓”為例：一只貓和一瓶密封在盒子里的毒藥。 根據量子力學，某個量子事件有50%的概率打破（或不打破）瓶子并殺死（或不殺死）貓。 在觀察者觀察盒子之前，波函數將系統描述為“死”和“活”狀態的疊加。 根據量子模型，波函數只是對觀察者心理狀態的描述，處于疊加態的才是觀察者的心理狀態。 貓要么死，要么活，觀察就會揭曉最終結果。
希望通過消除悖論，量子模型可以幫助物理學家回到量子理論的真正基礎——無論那是什么——“在他們浪費時間問不存在的愚蠢問題之前，”梅爾曼說。
麻煩制造者
這個定量模型誕生于2002年1月發表的一篇短論文，作者是美國新墨西哥大學的 M. Caves和當時在美國新澤西州默里山貝爾實驗室工作的 M. Caves當時。 英國倫敦大學皇家霍洛威學院的 A. Fuchs 和 Shack。 他們三位都是量子信息論方面經驗豐富的專家，分別來自物理系、工業實驗室和數學系，這說明了他們開創的領域的跨學科性質。
之后，福克斯來到加拿大安大略省周界理論物理研究所（ of ），并成為兩杯模式的首席代言人。 他的一篇文章這樣開頭：“在這篇論文中，我打算制造很多麻煩。” 他的同事們并不感到驚訝。
福克斯風格的核心是他相信科學是一種典型的公共活動，只有通過激烈的智力接觸才能獲得深刻的見解。 他就像一陣活動旋風，背著破爛的背包，拖著筆記本電腦，席卷全世界——組織會議、召開科學研討會、到大學演講。
本著這種精神，福克斯帶頭創建了一種新的文檔形式。 2011年，劍橋大學出版社公布了他與世界各地許多科學家交換的電子郵件。 這本 600 頁的書的標題是“與量子信息一起成長”。 本書記錄了兩杯模式誕生的艱難歷程。 該書還記錄了福克斯的堅定信念，即與大多數科學家的觀點相反，哲學之所以重要，不僅因為它影響物理學，還因為它也受到其深刻見解的影響。 ——或者應該受到影響。
兩種概率的定義
當你開始考慮量子模型如何迫使我們重新審視“概率”的真正含義時，福克斯關于物理理論的哲學本質就變得顯而易見。 概率就像“時間”：我們知道它是什么，但很難準確定義。
在過去的三個世紀里，我們發展了兩種相互矛盾的概率定義，每種定義都有無數的變化。 更現代和標準化的稱為“頻率概率”（ ），它將事件的概率定義為該事件在一系列實驗中的相對頻率。 這個定義聲稱獲得的數值是客觀的、可驗證的，可以直接用于科學實驗。 一個典型的例子是拋硬幣：如果多次拋硬幣，大約有一半的次數會出現正面，所以正面朝上的概率約為1/2。 為了擺脫“很多”、“大約”、“大約”等模糊詞語，得到一個準確的數值，你需要拋硬幣無數次，這樣才能得到1/2的準確概率。 不幸的是，在這種情況下，該值無法被驗證，從而失去了該定義所聲稱的客觀性。
一個較舊的定義稱為“貝葉斯概率”（ ），以18世紀英國牧師托馬斯·貝葉斯（ Bayes）的名字命名，他的思想被法國物理學家皮埃爾·西蒙·拉·普拉斯（-Simon La Plath）完善并發揚光大。 與頻率論概率相反，貝葉斯概率是主觀的，衡量人們對事件將會發生的信念。 它是衡量人們如何對某一事件的結果下注的數字衡量標準。 貝葉斯概率自由地將定量統計信息與基于先前經驗的直觀估計結合起來。
貝葉斯概率可以輕松處理頻率概率無法解釋的情況物理學家毒品，也可以避免“無窮大”的陷阱，但它的真正威力更為獨特。 根據貝葉斯概率的定義，由于信任程度不固定，概率分配可能會發生變化。
該理論的核心是一個稱為貝葉斯定律的公式，可用于在估計概率時計算新信息的影響。 例如，如果醫生懷疑患者患有癌癥，他首先根據各種數據（例如一般人群中疾病的發病率、患者的家族史以及其他相關數據）分配一個初始概率，稱為先驗概率。因素； 收到患者的檢測結果后，醫生會利用貝葉斯定理修改先驗概率，得到的值代表了醫生對患者患有癌癥的信心。
