在這篇文章中，我們將探討量子力學的背景、哥本哈根詮釋和多世界詮釋的主要觀點，以及這兩種詮釋如何看待“觀察”，然後反思量子力學的目的。
在物理學史上，很久以前，馬克斯·普朗克發表了一篇論文，並根據他的黑體輻射實驗結果指出，「所有能量都由具有離散值的微小能量包組成」。這動搖了當時物理學家普遍接受的觀點，他們一直認為宏觀世界的所有現像都可以用牛頓力學來解釋。從那時起，隨著測量設備的進步和物理學家能夠窺探微觀世界的能力，他們發表了各種實驗結果，揭示了牛頓力學的局限性。這些無法用現有理論解釋的結果很快就促使人們認識到需要建立一個新的力學框架——於是，「量子力學」誕生了。量子力學很快就鞏固了其地位，因為它成功地解釋了一些現有物理學無法解釋的自然現象，例如愛因斯坦對光電效應的解釋和玻爾對氫原子光譜的模型。此外，透過無數物理學家的努力以及保羅·狄拉克和帕斯誇爾·約爾當提出的變換理論等發展，它確立了自身作為一個獨立研究領域的地位。
然而，這僅僅標誌著數學「形式」（即描述量子力學內容的工具）的完成，並不意味著它已從物理詮釋的角度得到確立。即使在幾十年後的今天，著名物理學家對於量子力學現象的「詮釋」仍然存在分歧。從通常被稱為主流詮釋的“哥本哈根詮釋”，到為彌補前者局限性而出現的“多世界詮釋”，以及其他各種詮釋，這些不同的方法相互補充，彌補了單一詮釋無法完全解釋的空白。在過去於奧地利舉行的量子力學會議上，一項針對33位世界知名物理學家的民意調查詢問他們支持哪種詮釋；結果顯示，哥本哈根詮釋獲得42%的支持率，資訊理論詮釋獲得24%，多世界詮釋獲得18%。鑑於此次調查中沒有任何一種詮釋的支持率超過50%，顯然每種詮釋都有其自身的限制。本文將簡要介紹「哥本哈根詮釋」和「多世界詮釋」（它們在量子力學領域佔據重要地位，且對「觀測」行為持有截然相反的觀點），並探討它們的局限性。 「資訊理論詮釋」由於其對量子力學的理解視角與其他兩種詮釋略有不同，因此不在本文討論範圍之內。
由玻爾和海森堡提出的哥本哈根詮釋的基本框架如下：「只要觀察者不使用測量設備，原子內的電子就會按照因果律運動。然而，當試圖在時空中描述處於固定位置和時間的電子時，離散的相互作用就會介入，導致電子偏離因果律，觀察者別無選擇，只能依賴量子的結構這意味著在宏觀世界中，也就是觀察者（即人類）存在的世界中，位置和動量是固定的。然而，在微觀世界中，運動中的電子處於一種狀態，在這種狀態下，這些物理量無法被確定為單一的明確值。相反，各種不同的狀態同時存在。例如，如果一個電子可以佔據三種可能的狀態——1、2 和 3——那麼在被觀察之前，電子會同時存在於所有這三種狀態中。從數學角度來看，這可以表示為對應於狀態 1、2 和 3 的波函數總和。當宏觀世界的觀察者觀察電子時，電子的狀態會從眾多可能的狀態中被簡化為一個單一狀態，該狀態由與該狀態相關的機率決定。換句話說，「觀察」行為改變了電子的狀態。例如，一旦確定電子處於狀態 1，它同時處於狀態 2 和狀態 3 的可能性就消失了。這就是哥本哈根詮釋所說的「波函數坍縮」。因此，「觀察」行為在哥本哈根詮釋中具有極為重要的意義。
包括愛因斯坦在內的著名物理學家駁斥了哥本哈根詮釋，並引用了各種思想實驗作為證據。其中最著名的當屬「薛丁格的貓」。在一個密封的盒子裡，裝著一隻貓和一個能夠根據量子力學確定的粒子狀態釋放毒藥的裝置。經過一段時間後，盒子裡的貓是死是活——而這本身也是一種狀態——只有在打開盒蓋觀察貓的那一刻才能確定。這個思想實驗表明，將微觀世界中意義重大的「觀察」行為應用於宏觀世界會導致奇怪的結論；因此，它引發了人們對量子力學中「觀察」意義的深刻思考。這正是「多世界詮釋」的由來。
曾任教於普林斯頓大學的埃弗雷特三世駁斥了哥本哈根詮釋的觀點，他認為粒子的機率分佈並不會因為觀測而消失，而是從一開始就存在多個可能世界。換句話說，粒子的位置並非透過觀測被確定為單一值；相反，多個平行世界早已存在，我們只是觀測到了其中一個。我們無法直接觀測到的狀態在其他可能世界中展開。例如，如果我們的觀測結果是狀態2，其他狀態並不會立即消失──它們在其他世界中展開，我們只是無法觀測到它們。
然而，多世界詮釋顯然存在問題。如果一個可能發生的事件在所有可能的世界中都會發生，那麼與每個狀態相關的機率究竟有何意義？埃弗雷特試圖透過簡單地將每個狀態乘以一個權重來解決這個問題。然而，一個世界比其他世界更重要究竟意味著什麼，仍然是一個爭論不休的話題。
考慮到這兩種解釋——各有其意義和限制——我傾向於哥本哈根詮釋。如果我們追溯量子力學的起源，就會發現它最終是為了解釋微觀世界的現象而誕生的。換句話說，既然它是為了透過觀察和由此產生的事實來揭示現象而創建的，那麼觀察者的觀察行為本身就具有極其重要的意義。在實際觀察粒子時，為了觀察單一粒子的狀態，我們必須對其施加一定程度的影響。在物理學中，這被稱為“擾動”。換句話說，觀察粒子的狀態需要對粒子施加微小的影響，然後觀察其反應。儘管在數學上，對粒子施加影響與波函數坍縮之間的聯繫有些模糊，但它們都改變了粒子的原始狀態。這意味著觀察行為本身俱有物理意義。
量子力學拋棄了經典牛頓力學的決定論思維，轉而採用機率論方法。有多少人能輕易接受這樣的觀點：每次觀察眼前的蘋果，它的位置都會以不同的機率改變？誠然，哥本哈根詮釋和多世界詮釋在幫助習慣於物體確定狀態的人們理解微觀世界現象方面，各有其意義和限制。我是一名工程系學生，研究如何利用科學現象及其觀察結果來創造新技術。量子力學的發展為我們提供了解釋微觀世界現象的工具，並直接催生了許多對人類有益的技術。磁振造影（MRI）設備對現代醫學做出了重大貢獻，它正是應用量子力學中的核磁共振（NMR）現象而開發的。這項技術不僅應用於光譜學（用於測定分子結構），甚至應用於石油勘探。基於此，我認為更適合解釋現象（我認為這才是科學的目的）的解釋將具有更重要的意義。
