宇宙学对量子力学的影响

当量子力学在上世纪20年代发展起来时，物理学的另一场革命也刚刚开始。它始于宇宙正在膨胀的发现。长期以来，量子力学与宇宙学彼此独立发展。然而，膨胀的发现最终将这两个学科联系在一起，因为它意味着大爆炸——在那里量子力学对宇宙学以及理解和预测我们今天对宇宙的观测十分重要。教科书中（哥本哈根）的量子力学表述至少因四个原因而不适用于宇宙学：1）它们预测由观测者做出的测量结果。但在极早期宇宙中并没有进行测量，也没有观测者来进行测量。2）观测者在被测量系统之外。但我们感兴趣的是整个宇宙的理论，其中一切，包括观测者，都在系统内部。3）哥本哈根量子力学不能反推过去。但反推过去以理解宇宙如何开端是宇宙学的主要任务。4）哥本哈根量子力学需要一个固定的经典时空几何，尤其是为薛定谔方程中的时间赋予意义。但在极早期宇宙中，时空在量子力学上起伏（量子引力）且没有确定值。一种对宇宙学而言足够一般的量子力学表述由 Everett 开创并经多人发展。这一努力给了我们一个对宇宙学足够的更一般框架——半经典量子引力背景下的退相干（或一致）历史量子理论。哥本哈根量子理论是这一更一般量子框架在测量情形下的近似。我们讨论是否仍可能需要进一步的推广。