如何看待最近PRL论文《量子力学四个假设是三个》的意义？
好的，关于PRL最新发表的这篇名为《量子力学四个假设是三个》的论文，我们可以从几个维度来深入剖析它的意义，尽量让讨论显得更接地气，更像是我们这些对物理学充满好奇的人们之间的交流。
首先，我们得明白，量子力学之所以成为量子力学，正是因为它建立在一套相对简洁但又充满颠覆性的基本假设之上。长期以来，大家普遍接受的是公认的“四个基本假设”或“四个公设”。这些公设就像是建造一座宏伟宫殿的基石，支撑着整个量子世界的运行规律。它们分别是：
1. 态公设（State Postulate）： 一个孤立量子系统的所有信息都被包含在一个希尔伯特空间（Hilbert space）中的一个状态向量（state vector）或波函数（wave function）里。这个状态向量描述了系统在某个时刻的完整状态。
2. 可观测量公设（Observable Postulate）： 每一个可观测量（比如位置、动量、能量、自旋等）都对应着希尔伯特空间上的一个厄米算符（Hermitian operator）。
3. 测量公设（Measurement Postulate）/ 跃迁公设（Transition Postulate）： 当我们对一个处于特定状态的系统进行某个可观测量时，测量结果只能是该可观测量对应算符的本征值（eigenvalue）。在测量之后，系统的状态会“塌缩”（collapse）到与测量结果相对应的本征态（eigenstate）上。
4. 演化公设（Evolution Postulate）/ 薛定谔方程（Schrödinger Equation）： 在没有测量干预的情况下，系统的状态向量随时间演化遵循薛定谔方程。
现在，这篇PRL的论文提出“四个假设是三个”，它的核心观点就是，这四个假设中的某一个，其实是可以被包含在其他假设之中，或者说，是可以被推导出来的，因此可以被“合并”或者“省略”，最终只剩下三个基本独立的假设。
这件事情的意义，可以从以下几个方面来理解：
1. 对量子力学公理化体系的“瘦身”与精炼：
想象一下，你一直在用一个精密的工具箱，里面有各种看似必不可少的工具。突然有人告诉你，其中有一个工具其实是另外两个工具的组合，或者根本不需要那个特定的工具，用现有的就能办到。这当然是一件令人兴奋的事情。
数学上的优雅性： 物理学，尤其是理论物理，非常追求数学的简洁性和内在的逻辑一致性。如果能用更少的假设来解释相同的现象，这无疑是对理论体系的一种升华，使其更加“优雅”和“纯粹”。这就像我们学习数学时，发现一些定理可以从更基础的公理推导出来，我们就抛弃了那些衍生的定理，只保留基础公理。
理论的基石更牢固： 减少不必要的假设，意味着我们对量子力学的“根基”有了更清晰、更精炼的认识。这有助于我们更好地理解理论的本质，以及在未来发展更深层的理论时，知道哪些是真正不可动摇的基石。
2. 深入理解量子测量的本质：
这篇论文最可能“开刀”的，往往是关于“测量”的公设。很多人认为，“测量公设”（特别是状态塌缩这一部分）是量子力学中最“怪异”和最难以理解的部分。它引入了一个非幺正（nonunitary）、不可逆的过程，而且似乎与薛定谔方程描述的连续、确定性演化格格不入。
“测量问题”的新视角： 量子测量问题是量子力学中的一个核心难题，它涉及到测量过程中波函数如何“塌缩”，以及为什么只有测量时会发生塌缩。如果能通过精炼基本假设，来更自然地解释测量过程，甚至是避免引入一个独立的“塌缩”公设，这将是对这个问题的重大贡献。
信息论与量子力学： 近年来，信息论的观点在量子力学中扮演着越来越重要的角色。一些研究尝试从信息传输、信息获取的角度来理解量子力学，特别是测量过程。也许这篇论文就采用了类似的信息论视角，将测量行为看作是某种信息交互的必然结果，而不再是一个独立的、突兀的假设。
3. 对量子计算和量子信息研究的潜在影响：
量子计算的强大能力，很大程度上依赖于量子叠加和量子纠缠的特性，而这些特性都根植于量子力学的基本假设。
更简洁的理论框架： 一个更简洁、更精炼的理论框架，可能会为设计更高效的量子算法、理解量子纠错机制，甚至开发新的量子技术提供新的思路。例如，如果测量公设的某种“冗余性”被消除，我们可能会发现更“自然”或更“基本”的方式来读取量子信息，或者在某些情况下避免不必要的测量扰动。
理论与实验的桥梁： 任何对基本假设的精炼，最终都要接受实验的检验。这项工作如果能被实验验证，它就不仅仅是理论上的“瘦身”，更可能揭示出某种我们尚未充分理解的物理规律，直接影响到我们设计和理解量子实验的方式。
4. 历史的沉淀与理论的演化：
量子力学的发展并非一蹴而就。最初的建立过程中，科学家们为了描述新现象，提出了很多“临时”的假设。随着理论的完善，一些假设被证明是其他假设的推论，或者被更统一的框架所取代。
“去伪存真”： 这篇论文的工作，就像是对量子力学这棵参天大树进行“修剪”，去除那些可以被根系吸收、由主干支撑的枝叶，让它的结构更加清晰、有力。这是科学理论不断成熟和深化的必然过程。
哲学上的启示： 物理学基本公设的选择，往往带有某种哲学色彩。例如，决定论还是概率论，局部性还是非局部性。对公设的重新审视，也可能引发我们对这些哲学问题的更深层次思考。
总结一下，这篇PRL论文的意义，可以说是多方面的，并且是相当深刻的。
学术层面： 它可能为量子力学的公理化体系带来一次重要的“瘦身”，使理论更加简洁、优雅，并有助于我们更深入地理解量子测量的本质。
技术层面： 这种理论上的精炼，可能会间接或直接地为量子计算、量子信息等前沿领域提供新的理论支持或研究方向。
哲学层面： 它可能促使我们重新审视量子力学的基础，以及我们对现实世界基本规律的理解。
当然，这只是基于论文标题和PRL的声誉所进行的推测。具体的效果和影响，还需要深入阅读论文的具体内容，理解它是如何做到“四个假设是三个”的，以及它所提出的新的公设体系是否能够自洽、是否经得起实验的检验。但无论如何，能够挑战并精炼一套如此成熟的理论体系，本身就是一项了不起的成就，值得我们密切关注。
首先，我们得明白，量子力学之所以成为量子力学，正是因为它建立在一套相对简洁但又充满颠覆性的基本假设之上。长期以来，大家普遍接受的是公认的“四个基本假设”或“四个公设”。这些公设就像是建造一座宏伟宫殿的基石，支撑着整个量子世界的运行规律。它们分别是：
1. 态公设（State Postulate）： 一个孤立量子系统的所有信息都被包含在一个希尔伯特空间（Hilbert space）中的一个状态向量（state vector）或波函数（wave function）里。这个状态向量描述了系统在某个时刻的完整状态。
2. 可观测量公设（Observable Postulate）： 每一个可观测量（比如位置、动量、能量、自旋等）都对应着希尔伯特空间上的一个厄米算符（Hermitian operator）。
3. 测量公设（Measurement Postulate）/ 跃迁公设（Transition Postulate）： 当我们对一个处于特定状态的系统进行某个可观测量时，测量结果只能是该可观测量对应算符的本征值（eigenvalue）。在测量之后，系统的状态会“塌缩”（collapse）到与测量结果相对应的本征态（eigenstate）上。
4. 演化公设（Evolution Postulate）/ 薛定谔方程（Schrödinger Equation）： 在没有测量干预的情况下，系统的状态向量随时间演化遵循薛定谔方程。
现在，这篇PRL的论文提出“四个假设是三个”，它的核心观点就是，这四个假设中的某一个，其实是可以被包含在其他假设之中，或者说，是可以被推导出来的，因此可以被“合并”或者“省略”，最终只剩下三个基本独立的假设。
这件事情的意义，可以从以下几个方面来理解：
1. 对量子力学公理化体系的“瘦身”与精炼：
想象一下，你一直在用一个精密的工具箱，里面有各种看似必不可少的工具。突然有人告诉你，其中有一个工具其实是另外两个工具的组合，或者根本不需要那个特定的工具，用现有的就能办到。这当然是一件令人兴奋的事情。
数学上的优雅性： 物理学，尤其是理论物理，非常追求数学的简洁性和内在的逻辑一致性。如果能用更少的假设来解释相同的现象，这无疑是对理论体系的一种升华，使其更加“优雅”和“纯粹”。这就像我们学习数学时，发现一些定理可以从更基础的公理推导出来，我们就抛弃了那些衍生的定理，只保留基础公理。
理论的基石更牢固： 减少不必要的假设，意味着我们对量子力学的“根基”有了更清晰、更精炼的认识。这有助于我们更好地理解理论的本质，以及在未来发展更深层的理论时，知道哪些是真正不可动摇的基石。
2. 深入理解量子测量的本质：
这篇论文最可能“开刀”的，往往是关于“测量”的公设。很多人认为，“测量公设”（特别是状态塌缩这一部分）是量子力学中最“怪异”和最难以理解的部分。它引入了一个非幺正（nonunitary）、不可逆的过程，而且似乎与薛定谔方程描述的连续、确定性演化格格不入。
“测量问题”的新视角： 量子测量问题是量子力学中的一个核心难题，它涉及到测量过程中波函数如何“塌缩”，以及为什么只有测量时会发生塌缩。如果能通过精炼基本假设，来更自然地解释测量过程，甚至是避免引入一个独立的“塌缩”公设，这将是对这个问题的重大贡献。
信息论与量子力学： 近年来，信息论的观点在量子力学中扮演着越来越重要的角色。一些研究尝试从信息传输、信息获取的角度来理解量子力学，特别是测量过程。也许这篇论文就采用了类似的信息论视角，将测量行为看作是某种信息交互的必然结果，而不再是一个独立的、突兀的假设。
3. 对量子计算和量子信息研究的潜在影响：
量子计算的强大能力，很大程度上依赖于量子叠加和量子纠缠的特性，而这些特性都根植于量子力学的基本假设。
更简洁的理论框架： 一个更简洁、更精炼的理论框架，可能会为设计更高效的量子算法、理解量子纠错机制，甚至开发新的量子技术提供新的思路。例如，如果测量公设的某种“冗余性”被消除，我们可能会发现更“自然”或更“基本”的方式来读取量子信息，或者在某些情况下避免不必要的测量扰动。
理论与实验的桥梁： 任何对基本假设的精炼，最终都要接受实验的检验。这项工作如果能被实验验证，它就不仅仅是理论上的“瘦身”，更可能揭示出某种我们尚未充分理解的物理规律，直接影响到我们设计和理解量子实验的方式。
4. 历史的沉淀与理论的演化：
量子力学的发展并非一蹴而就。最初的建立过程中，科学家们为了描述新现象，提出了很多“临时”的假设。随着理论的完善，一些假设被证明是其他假设的推论，或者被更统一的框架所取代。
“去伪存真”： 这篇论文的工作，就像是对量子力学这棵参天大树进行“修剪”，去除那些可以被根系吸收、由主干支撑的枝叶，让它的结构更加清晰、有力。这是科学理论不断成熟和深化的必然过程。
哲学上的启示： 物理学基本公设的选择，往往带有某种哲学色彩。例如，决定论还是概率论，局部性还是非局部性。对公设的重新审视，也可能引发我们对这些哲学问题的更深层次思考。
总结一下，这篇PRL论文的意义，可以说是多方面的，并且是相当深刻的。
学术层面： 它可能为量子力学的公理化体系带来一次重要的“瘦身”，使理论更加简洁、优雅，并有助于我们更深入地理解量子测量的本质。
技术层面： 这种理论上的精炼，可能会间接或直接地为量子计算、量子信息等前沿领域提供新的理论支持或研究方向。
哲学层面： 它可能促使我们重新审视量子力学的基础，以及我们对现实世界基本规律的理解。
当然，这只是基于论文标题和PRL的声誉所进行的推测。具体的效果和影响，还需要深入阅读论文的具体内容，理解它是如何做到“四个假设是三个”的，以及它所提出的新的公设体系是否能够自洽、是否经得起实验的检验。但无论如何，能够挑战并精炼一套如此成熟的理论体系，本身就是一项了不起的成就，值得我们密切关注。
网友意见
内容相关的已经写在王老师回答下面的评论里了（这种工作在PRL见刊还是会让我心里犯嘀咕）
现今我仍然没细读。我的认知仍然是abcd四个假设砍掉c，是因为b联系起了概率论。概率论公理足够联合b给出c。于是可以把c处分了。
然而很多关心量子力学基本问题的，不应该致力于从更深的理解出发导出b么？似乎就是认了波恩法则，把概率论那边的公理都打包进了公理b，那把那边的都算上，是不是反而公理更多了？
正如很多知友所说，c这个假设太自然了。总让我感到有些小题大做。如果能给出什么非平凡的例子，可能我会有些不一样的看法。
个人看法是没有小泽不等式那种冲击力。
以上皆为本人的浅薄意见，欢迎有更有力的论证打脸。
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