由量子组成的概率世界怎么变成确定性的经典世界

首先，让我解释一下量子世界是不确定的。现在想象一个量子粒子，如果我们观察它，我们可能会以50:50的概率发现它自旋向上或自旋向下。我们可能会认为，在观察它之前，粒子早就是其中的一种状态了，只是我们观察之后才会发现它是哪种状态。但事实并非如此，量子力学认为，在我们观察和测量之前，自旋不处于任何一个方向，测量行为本身才迫使宇宙做出选择。

如果经典世界也是这样的，那么一个孕妇肚子内的宝宝，就好像既不是男性也不是女性，直到医生用超声波进行检查才突然变成其中一种性别。这对孩子来说听起来好像很荒谬，但这正是量子世界中粒子发生的事情，粒子在测量之前处于所谓的叠加态。

所以现在你可能会问：如果我们在测量时只能看到这些变量的一个值，我们怎么知道它真的处于叠加态呢？我们之所以知道这一点，是因为即使无法直接观察到那些叠加状态，我们也能通过间接证据知道它们互相干涉。例如，在著名的双缝实验中，即使一次发射一个电子，我们也能在屏幕看到干涉图案。就好像它们中的每一个都同时穿过两个狭缝并干涉自己，只要我们不尝试知道这些粒子“实际上”在哪里，或者它“实际上”是什么状态，这些叠加以及它们引起的干涉就会永远存在。但如果我们这样做了，这些量子效应就会消失，粒子就会变成经典物体。

这是真正的问题：量子理论并没有告诉我们从概率到确定性的转变是如何发生的，量子力学所能做的就是在我们进行测量之前描述粒子。根据量子力学，粒子的波函数不可能突然从50:50的概率变成100%的确定性。这种开关没有理论依据，所以量子物理学家不得不手动添加作为量子力学本身的额外内容：坍缩，最早由物理学家约翰·冯·诺依曼提出。在过去的几十年里，量子研究人员已经意识到，要理解我们称之为波函数坍缩的东西，我们真正需要做的是更仔细地思考测量中发生的事情。

退相干

无论我们测量什么量子物体，我们需要一些方法让它与环境中的原子相互作用，尤其是我们大型测量设备中的原子。根据量子力学，这意味着粒子所处的量子态与环境中原子的状态纠缠在一起。如果粒子处于叠加态，那么这种叠加就会通过纠缠过程传播到与之相互作用的原子。粒子与其环境的相互作用越多，纠缠的原子就越多，叠加传播得越远。它仍然是一个量子系统，它仍然处于叠加状态，但在如此庞大的粒子群中，越来越难看到原始粒子的叠加量子态之间的任何同步。就像一群荡秋千的孩子，他们可能开始时同步来回移动，但逐渐失去了这种同步，这被称为退相干。

如果想看最初的叠加，则必须查看所有那些纠缠原子的量子行为才能获得全貌。但这很快就变得不可能了，这就像试图追踪漂浮的尘埃颗粒对空气中所有原子的影响。因此，随着纠缠的蔓延，它不可避免地会导致更多的退相干。