量子力学无疑是科学史上最成功的理论之一。 然而，对于量子力学的解释，目前还没有基本共识。 从本质上讲，“一元论”与“二元论”之间存在着哲学上的对立。
以玻尔为代表的哥本哈根学派坚持量子力学无法避免二元解释：量子力学的波函数描述必须依赖经典元素——观测导致波包不可逆塌缩，相关测量仪器和观察者只能服从经典物理。 。 具有二元性质的波包塌陷是一个非酉演化过程，与薛定谔方程描述的酉演化过程不一致。
与爱因斯坦质疑量子力学的新角度不同，薛定谔、温伯格等许多著名理论物理学家一次次批判“二元论哲学”，同时形成了量子力学的“多世界”和量子退相干等方面。 一元解释：通过在量子力学本身的框架内描述仪器和观察者来解释量子力学测量的结果，而不诉诸经典物理学。
然而，仅根据最终观察结果通常无法确定哪种理论是正确的，并且理论通常不具有解释的唯一性。 量子力学有一元论和二元论的解释，但它们对测量结果的理论预测在理想情况下往往是一致的，因此无法区分这些解释哪种更好。
这和“地心说”与哥白尼的“日心说”之争是一样的：前者只要加上一个非常复杂的“本轮均轮”就基本上可以解释第谷对天象的观测，而后者则用椭圆代替完美的圆形轨道。 结果（严格来说，行星视运动有两种不规则性：快、慢和逆行，无均差的日心说只能解释后者）。 也就是说，仅在“单一”实验的意义上，人们无法区分量子力学解释中的一元论和二元论哪个更好，因为在这些解释的框架内，人们只能预测相同的观察结果。
量子力学的解释和可证伪性
基于椭圆轨道的“日心说”的简单性完全战胜了基于许多“本轮-均轮”和“地心说”的繁琐。 不仅如此，“日心说”用更少的参数给出了更多的预测，因此给出了更多的验证机会。 从这个意义上说，这就是哲学上的奥卡姆剃刀效应。
不过，从科学哲学的角度来看，我们仍然可以区分量子力学的解释中是一元论还是二元论更科学。 我们需要做的就是遵循简单性原则：如果关于同一问题的两种理论做出同样准确的预测，则应该选择假设最少的一种。
尽管更复杂的方法可以做出更好的预测，但需要在假设数量和预测能力之间取得平衡。 只有当预测结果的数量相对于理论假设的数量呈现非线性增长时，我们才能说这是一个真正好的理论。 这就像基于椭圆轨道的“日心说”简单地胜利于许多“本轮-均轮”和“地心说”的基础上。 ”的繁琐。不仅如此，“日心说”用更少的参数给出了更多的预测，因此也给出了更多验证的机会。从这个意义上来说，这就是哲学上的奥卡姆剃刀效应。
在关于量子力学解释的争论中，基于量子退相干的量子测量理论属于一元论范畴。 它没有引入任何额外的假设，而是将测量过程视为一个少自由度的量子系统（待测系统）和一个多自由度的量子系统（仪器或观察者）之间的相互作用。 整体大系统和两者都服从薛定谔方程。 这种描述是一元论的。 它可以给出测量结果与交互（测量）的时间依赖性之间的关系。 它比二元论有更多的理论预测可以比较和验证。 因此，很多人认为量子力学的一元论解释比哥本哈根学派的解释“更好”。
需要指出的是，这些对量子力学解释的具体分析意味着可证伪性，这正是奥卡姆剃刀效应的哲学和逻辑基础。 可证伪性是指从理论得出的结论——理论预测可能与基于逻辑原理的观察陈述相矛盾或冲突的可能性。 该理论的创始人哲学家卡尔·波普尔认为“所有的科学命题都必须是可证伪的，不能证伪的理论就不能成为科学理论”。
事实上，这里隐含着伪科学或伪科学（-）的定义：不能被逻辑证伪的“科学理论”就是伪科学。 你可以证伪“是否所有的单身汉都幸福”，但你不能证伪“是否所有的单身汉都幸福”这个语义命题。 以上就是讲一个好的理论的“大道理到简单”的原则。 这里的“简单”是指推理逻辑“简单”，这里的“大”是指尽可能多的可预测结果，让理论有更多的机会被证伪。 因此，从科学哲学的角度来看，可证伪性是奥卡姆剃刀效应的逻辑基础。
下面我们用一个“模型”来形象地说明可证伪性与奥卡姆剃刀效应之间的关系。 模型如下图所示：正方形四个角上的A、B、C、D代表四个经验结果。 连接它们的多边形代表了一个“理论”，其中的所有点都代表了该理论预测的结果。 然而，这个理论并不是独一无二的。 根据当前经验事件构建的“理论”可以包括四个点上的各种平面图形。
显然，“平面纺锤体”理论（b）可以用来解释A、B、C、D的经验事实，但我们仍然需要继续做各种实验来证伪理论（b）：当大多数实验都是在平面主轴区域内，理论（b）是正确的； 一旦发现了区域外的事件E，理论(b)就被证伪了，接下来就要用“三个三角形”组成新的理论(c)，其中当然包括E； 然而，当域外事件F发生时，理论(c)也被证伪，然后我们建立理论(d)并进行推导量子物理学的开创者，最后得到最简单的理论——“循环”理论(e)：它只有一个参数——半径 R。只需更改 R 以包含所有事件。
因此，同样包括A、B、C、D的“圆”论（e）比“纺锤”论更简单、更优美，更有“道至简”的境界。 一般来说，理论（e）比理论（b）更简洁。 它使用更少的假设和参数，但预测更多的结果，有更多的机会被证伪，并且更容易被证伪。
基于事件 A、B、C 和 D 的四种理论 (b)、(c)、(d)、(e)。
奥卡姆剃刀下的量子解释
奥卡姆剃刀就是不断淘汰那些假设较多的复杂理论，保留那些简洁优美的理论，从而实现科学“最大的简单”的核心价值。
上面已经指出，当存在两种相互竞争的理论时，对实验数据提供更简单解释的理论具有优先权。 奥卡姆剃刀原理消除了物理学中那些假设较多、被证伪可能性较小的奇特理论。 事实上，由于事实的无限性，任何理论都不可能是绝对真理。 科学方法就是通过证伪和试错不断发现理论的边界。 理论越简单，就越接近普遍真理——它从更少的基本假设中得出更多的事实预测。 奥卡姆剃刀就是不断淘汰那些假设较多的复杂理论，保留那些简洁优美的理论，从而实现科学“最大的简单”的核心价值。
就量子力学而言，与多世界、退相干等不需要引入额外二元假设的量子力学一元解释相比，二元解释（隐含地）假设非酉波包塌陷在瞬间。 这是一个人类无法借助任何工具观察到的“瞬间”过程。 在物理学中，任何实验都不能证伪其相关理论。 因此，比较量子力学的一元论和二元论解释的假设，并基于奥卡姆剃刀原理，人们会更喜欢对许多世界的一元论解释。
需要指出的是，无知者常常利用可证伪性来质疑“多世界解释”，因为观察者永远不会“看到”不同的分支世界。 事实上，“多重世界的存在”只是后人的猜想。 “多世界”的创始人、美国量子物理学家休·埃弗雷特从未说过这句话。 他只是严格定义了“世界分支”和“观察”，并在量子力学本身的框架内证明了不同分支之间永远无法交换信息，因此别人想象的世界划分是无法观察到的。
这种证明恰恰体现了量子力学“高度简单”的逻辑之美。 这就像量子色动力学可以根据夸克假说证明“自由夸克不存在”，“地心说”通过后来的牛顿定律证明无法感受到相对运动一样。 它们都是基于逻辑能力的奥卡姆剃刀效应：证伪科学方法不仅基于直接实验，而且往往还基于过去实验支持的逻辑推理。
目前物理学中正在发展的逆奥卡姆剃刀现象
近年来，科研界出现了一种与奥卡姆剃刀原理相反的倾向——逆奥卡姆剃刀效应：当存在两种相互竞争的理论时，对实验数据提供更奇特解释的理论优先。
上述看似“形而上”、“哲学”的讨论，并非没有现实意义。 众所周知，物理学是一门实验科学，但是什么叫用实验来“证实”一个理论，如何用好实验的“剃刀”呢？ 很多人都有相关的理解和感兴趣的实践。
近日，美国凝聚态物理学家伊戈尔·马津在杂志上发表论文《奥卡姆剃刀效应》，尖锐指出当前物理学尤其是凝聚态物理学中的“逆奥卡姆剃刀效应”破坏了科学证伪的基本原理。 。
他说，有些人用新颖、引人注目的理论来解释实验数据，以便将结果发表在“高端”杂志上。 这显然违反了奥卡姆剃刀给出的“最大简单性”原则：在两个相互竞争的理论之间进行选择时，选择对实验数据提供更简单解释的理论。
事实上，近年来，科研界出现了一种与奥卡姆剃刀原理相反的倾向——逆奥卡姆剃刀效应：当存在两种相互竞争的理论时，对实验数据提供更奇特解释的理论优先。 例如，当您观察到与反常霍尔电导和线性磁阻相关的一些输运效应时，原则上它可以归因于能带简并（狄拉克）带锥，或归因于一般能带理论解释。 不过，为了发表“高端”文章，有些人更愿意用复杂的狄拉克点来解释，因为这与更复杂的能带拓扑有关。 有时，人们用一些可能与实际材料无关的分析模型来解释，导致出现很多花哨的理论术语，没有实际意义。
Mazin 还讨论了为什么不提供任何理论解释的实验文章很难通过“高端”期刊的编辑和审稿人的审查。 事实上，提供理论解释的文章虽然有第一原理计算的支持，但由于使用了大量的可调参数，实际上并没有支持任何东西。 作者认为，实验物理学家所看到的“理论”预测可能只是某种“有效近似理论”的结果。 然而，近似的条件有时非常严格。 如果不满足这个条件，实验对理论的证实就是一句空话。
最近，有关（）零模实验的文章被大量撤回，主要原因是盲目相信超导-纳米线（超导-拓扑绝缘体）相邻复合系统理论上会被简化为模型。 然而，在实际条件下，是否可以简化为理想模型，在一些理论和实验中还没有进行深入和详细的探索。 如果不能简化为模型，即使观察到零偏信号，也不能代表零模，不会发生拓扑相变，也不会有激励。 在这些撤回的手稿中，实验者相信不符合实验条件的有效模型的理论预测，对数据进行定向处理，得到看似与理论一致但却非常错误的结论。
上述例子表明，当涉及个人和群体利益时，人们不仅滥用可证伪性，而且还滥用奥卡姆剃刀。 逆奥卡姆剃刀的刀刃向内转，理论不趋于简洁直接，留下了错误（或不精确），形成了近乎黑色的学术灰色地带。
理论物理“道至简”的哲学观
基于可证伪性的要求，物理学就是“简单”，简单就是美，这也导致了“宁拙勿巧”的方法论选择，从科学哲学的角度回答了为什么物理学是基础科学的基础。 最基本的一定是最简单的。
上述对可证伪性和奥卡姆剃刀原理的分析和讨论意味着科学理论应该是“简单的”。 它不仅与具体科学实践（如量子力学解释）中蕴含的科学思想有着惊人的契合，而且极大地加深了人们从新的角度对理论与实验关系的哲学思考。
1961年，物理学家杨振宁先生在题为《物理学的未来》的演讲中，对理论物理学的未来提出了看似悲观的看法。 从他最近出版的《晨集》和《黎明集》的新后记中可以看出，他的观点没有太大变化。
尽管杨振宁一直在大力推动高能物理加速器的研究，鼓励学生从事加速器物理研究，但他仍然认为高能物理实验越来越复杂、越来越昂贵、越来越花钱。是发展所需要的。 ，理论与实验的差距“越来越满，与物理现象的距离越来越远”，但“物理现象最终是物理学的源头”。 因此，杨振宁“感觉当今物理学遇到的困难越来越大”，他担心“爱因斯坦和我们以前的大统一梦想在下个世纪（21世纪）可能无法实现”。
面对如此巨大的科学挑战，基础物理或理论物理未来的出路在哪里？ 杨振宁认为，“爱因斯坦从自己的经历和本世纪初物理学的几次伟大革命中认识到，虽然实验定律一直是物理学的基础，但数学的简单和优美在物理学的形成中发挥着越来越重要的作用。的基本物理概念。 大作用”。
他进一步解释了爱因斯坦的观点：“如果一种理论的基本概念和假设接近于经验，那么它具有重要的优势，人们自然会对这样的理论产生更大的信心……但是，随着研究的深入，理解上，我们必须寻求物理理论基础的逻辑简单性和一致性，因此我们必须放弃上述优越性。” 这些讨论表明，追求简单和美好可以帮助物理学的发展摆脱困境。
爱因斯坦、狄拉克、杨振宁的具体科学实践证明了“美”标准的合理性。 虽然“美”看起来是一个主观的东西，但它可以作为理论物理中的另一个价值标准。
为了解释什么是物理学中的美，杨振宁重复了奥地利物理学家L.玻尔兹曼的说法：物理理论中存在美，每个物理学家对这种美都有不同的感受，所以他可以发展自己的风格。 物理理论的美在于自然物质的结构美，而描述它的理论框架必须具有数学的美。 数学美对相对主观的艺术美与（物理）科学美进行了理性区分：数学美不是人造的，它是自然的基本属性，自古以来就存在，在一定意义上是客观的。 例如，直线空间中的三角形的内角和等于180度，这不取决于任何人的好恶。
上述讨论旨在强调量子物理学的开创者，物理学不仅需要基于实验的奥卡姆剃刀使其变得“简单”，还需要有基于数学和逻辑的美学原理，通过审美价值取向来指导物理学的发展。 换言之，基于可证伪性的要求，物理学对简单性和简洁性的追求也导致了“宁笨勿技”的方法论选择，这从科学哲学的角度回答了物理学为何是基础的问题。 科学的基础。 最基本的一定是最简单的。
事实上，在理论的选择上，我们不仅要遵循基于实验的奥卡姆剃刀原理，还要致敬科学逻辑的力量。 在追求科学真理的过程中，逻辑证伪与实验验证并重。 这是理论本身的选择，也是优化科学发展路径选择的价值指南：没有必要就不要增加实体。 这个“伟大而简单”的原理回答了为什么历史上的人们更喜欢有“耶利米轮”但没有“本轮”的“日心说”，而不是附有许多“本轮”的“地心说”。 这也从哲学的角度解释了为什么我们更喜欢对量子力学进行一元解释而无需额外的假设，而拒绝为了得到结果而做出更多公理化假设的“二元论”。
物理学的发展需要剥去那些“名词创新”和花哨风格的外衣，让科学研究实践回归发现真理的科学实践，防止重大科学活动滑入学术腐败的灰色地带。
我们经常看到，当今的科学研究确实存在一些问题：追求无限的经费、不明确的科研目标、百科全书般的漫游和探索，导致更广泛的逆奥卡姆剃刀效应：增加的大部分是不必要的。 它既不面向科学前沿的基础创新，也不解决需求应用中的“卡脖子”问题。 今天，我们的科学技术必须自力更生，走向系统的学术原创。 对于这些问题，我们不仅需要深刻的哲学理解，还需要遵循奥卡姆剃刀原理的具体科学研究实践。
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