現實的終極本質是什麼？
量子效應是否不斷地將我們分割成無數個副本，每個副本都存在於宇宙的不同版本中？或者所有那些其他的世界都像純粹的“可能存在”一樣消失了嗎？我們的粒子是否在量子波上衝浪？或者我們最終只是由量子波構成的？或者波僅僅代表我們可以擁有多少關於世界狀態的資訊？如果波只是一種資訊，那麼是關於什麼的資訊？或者資訊就是一切，也是我們的一切？
當物理學家處理“量子力學的正確解釋是什麼？”這個聽起來很枯燥的問題時，就會出現這些問題。在量子理論最初蓬勃發展約 80 年後，物理學家仍然沒有達成一致的答案。
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儘管量子力學主要是關於非常小的物理——原子、電子、光子和其他此類粒子——但世界是由這些粒子組成的。如果它們的個體現實與我們想象的截然不同，那麼它們所組成的鵝卵石、人和行星的現實也必定如此。
正如我們在 12 月的文章中提到的，記者 彼得·伯恩 的休·埃弗雷特的多個世界，50 年前，不落俗套的物理學學生休·埃弗雷特提出了量子物理學不斷地將宇宙分裂成不同的分支的想法。伯恩的文章談到了埃弗雷特的生活（您知道他的兒子是搖滾樂隊 鰻魚 的主唱嗎？），以及他的理論和他旨在取代的“哥本哈根解釋”。但是，還存在許多其他量子力學的解釋，如今哥本哈根學派可以選擇的變體比埃弗雷特曾經稱之為“哲學怪胎”的變體更加微妙。以下是一些對它們的簡要介紹。
一個解釋必須解決的基本場景是，當一個量子系統被製備成稱為疊加的狀態組合時。例如，一個粒子可以同時位於位置 A 和 B，或者在臭名昭著的思想實驗中，薛定諤的量子貓可以同時處於活著和死亡的狀態。問題是，當我們觀察或測量疊加時，我們只會得到一個結果：我們的探測器報告的是“A”或“B”，而不是兩者都有；這隻貓要麼看起來非常活潑，要麼看起來非常死氣沉沉。
哥本哈根解釋
這種解釋（或其變體）長期以來一直是量子物理學家的官方路線。薛定諤方程描述了波函式如何隨著時間的推移平穩且連續地演化，直到我們笨重的測量儀器介入的那一刻。波函式使我們能夠預測，例如，我們有 60% 的機率在位置 A 檢測到該粒子。在我們檢測到它位於 A 或 B 之後，我們必須用一個新的波函式來表示該粒子，該波函式符合測量結果。
這種解釋讓一些人感到困擾的是波函式的隨機、突變，這違反了量子力學的核心——薛定諤方程。埃弗雷特認為，這種方法在哲學上是一團糟：它使用了兩個相互矛盾的概念方案來描述現實，一個是波函式的量子方案，另一個是我們和我們儀器的經典方案。
多世界解釋
埃弗雷特的理論。也稱為相對狀態公式。
粒子的疊加傳播到儀器，傳播到我們看著儀器的我們，並最終傳播到整個宇宙。所得疊加的分量就像平行宇宙：在一個宇宙中，我們看到結果 A，在另一個宇宙中，我們看到結果 B。所有分支同時共存，但由於它們完全不相互作用，我們的“A”副本完全不知道“B”副本，反之亦然。從數學上講，如果你用波函式描述整個宇宙，那麼這種普遍的疊加就是薛定諤方程所預測的。
這種解釋讓人們感到困擾的是，它的結論是我們不斷地分裂成多個副本，這可能既可怕又怪異。
玻姆解釋
也稱為德布羅意-玻姆解釋或引導波解釋。
該理論假設每個粒子不僅具有波函式，而且還作為一個實際粒子存在，該粒子在波上的某個精確但未知的位置沿著波移動，並受其引導。波如何引導粒子由一個新的方程描述，該方程被引入以配合標準的薛定諤方程。量子測量的隨機性是因為我們無法確切知道粒子最初從哪裡開始的。該理論由大衛·玻姆於 1952 年提出（在埃弗雷特理論提出之前幾年），擴充套件了路易·德布羅意 1927 年的理論。
改變規則
一些理論家試圖找到一種機制，導致波函式從可能的疊加“坍縮”為單一結果。例如，羅傑·彭羅斯提出，引力效應可能發揮這種作用。其他模型，如吉拉迪-裡米尼-韋伯理論，對薛定諤方程進行了具體的修改。透過與標準量子理論不同，原則上可以透過實驗來證偽這些模型（或者反過來，標準理論可以被證偽，支援這些模型）。
退相干理論
這不是一種解釋，但它是現代理解量子力學的一個重要組成部分。它擴充套件了導致埃弗雷特得出其解釋的數學分析，因為它分析了與周圍環境的雜散量子相互作用對疊加系統產生的影響。主要的結論是，透過這些通道幾乎無法阻止的資訊損失會“退相干”量子疊加，使其更像普通經典狀態。它很好地解釋了為什麼我們會看到我們所看到的經典世界，並闡明瞭在實驗室中保持量子效應顯現的要求。
哥本哈根學派可以將退相干視為解釋是什麼使大型經典系統與小型量子系統不同的原因（一般來說，大型系統比微型系統更容易且更快地退相干）。埃弗雷特學派可以將其視為對平行分支如何形成並變得獨立的更完整的解釋。但最重要的是，退相干可以透過實驗研究，量子研究的一個非常活躍的領域正在確認它並在更詳細地探索它。
一致歷史
這個方案分析一個系統（可能包括整個宇宙）的狀態序列，以找到關於該系統可以一致地回答哪些問題，例如“粒子在時間 T 是否位於 A 或 B？”然而，測量問題並未解決：正如標準哥本哈根方法一樣，哪些歷史實際發生的問題仍然是機率問題。
它是真實的嗎？
在某些方面，在哥本哈根學派和埃弗雷特學派觀點之間做出決定歸結為一個基本問題：波函式是真實的還是僅僅是資訊？如果它是“真實的”——在某種意義上，宇宙實際上是由量子波傳播組成的——那麼人們往往會被驅使到埃弗雷特學派的觀點；波函式必須經歷“坍縮”才能產生我們看到的唯一現實，這是非常有問題的。但是，如果波函式僅僅是資訊，例如，實驗者對系統瞭解的表示，那麼“坍縮”就完全自然了。想象一下拋硬幣的標準經典場景。在你看它之前，你對其狀態的瞭解是“50% 的機率是正面，50% 的機率是反面”。當你看到它時，你的知識會立即改變為，例如，“100% 正面，0% 反面”。
“閉嘴，計算！”
一些物理學家談論“閉嘴，計算解釋”：忽略經典和量子如何共存的哲學難題，並使用薛定諤方程（以及量子理論的所有後續數學發展）來計算實際感興趣的量。其中包括原子的能級；粒子對撞機實驗的預測；半導體、超導體和其他材料的特性；等等。這已經是大多數物理學家所需要的一切。
交易解釋
這種解釋認為波在時間中向前和向後傳播，形成駐波，例如，在粒子的發射器及其隨後的探測器之間。它由約翰·G·克萊默（物理學家和科幻小說作家）於 1986 年提出，他聲稱該理論可以深入瞭解波函式坍縮和薛定諤的貓實驗等難題。這些見解使克萊默進行了一項實驗，試圖證明訊號在時間中向後傳送（如果標準量子力學是正確的，大多數量子物理學家會告訴你這是不可能的）。