波函数坍缩属于正统的哥本哈根解释，但它历来是科学家们争论的焦点，因为它实在是令人难以理解。没有证据表明波函数坍缩是一种实在的物理过程，这只是人为引入的一种解释实验现象的手段：一个量子系统在测量之前处于各种状态的叠加态，只有进行测量才能显示出其中一种状态，其他的状态瞬间消失。对于那些难以理解的量子实验现象，这样的解释看似合理，但似乎又经不住推敲：最后坍缩的那一瞬间，到底是什么在起作用使它选择了其中一种状态呢？
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13.1 意识论：我思故我在？
在1927年的第五次索尔维会议上，狄拉克认为，波函数坍缩是自然随机选择的结果，而海森堡则认为它是观察者选择的结果。玻尔似乎同意狄拉克的观点，他在1931年曾说过：“我们必须在很大程度上使用统计方法，并谈论自然在一些可能性中间进行选择。”
更惊人的想法来自于“计算机之父”——美籍匈牙利学者冯·诺依曼（John von Neumann）。1932年，诺依曼出版了经典的量子力学教科书《量子力学的数学基础》，书中明确地给出了波函数坍缩这个概念，并且认为导致波函数坍缩的可能原因是观察者的意识。
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诺依曼认为，量子理论不仅适用于微观粒子，也适用于测量仪器。于是，测量仪器的波函数也同样需要“别人”来坍缩，而由于观察者所意识到的测量结果总是确定的这一事实，因此只有意识才能最终坍缩波函数而产生确定的结果。
意识坍缩波函数类似于“我思故我在”，这一带点唯心主义的观点受到了一些人的追捧，还不断地在此基础上发展出一些新的理论。
1939 年，伦敦和鲍厄撰文介绍意识论，在他们看来，只有观察者才能够支配一种特有的内省本领，即观察者能够立即说明他自己的状态，而正是依靠这种内在的认识，观察者才能够产生一种确定的客观性，从而使叠加的波函数坍缩。
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维格纳于20 世纪60 年代再次发展意识论，他认为，有意识的生物在量子力学中的作用一定与无生命的测量装置不同。维格纳进一步建议，考虑到意识对波函数的特殊作用，量子力学中的线性薛定谔方程必须用非线性方程来代替。
意识论当然也遭到了很多人的反对，不少学者开始试图寻找导致波函数坍缩的其他原因，比如从热力学角度考虑，或者建立动态坍缩模型。
13.2 热力学不可逆过程
1949 年，德国学者约尔丹（P. Jordan）撰文指出，波函数坍缩过程不是观察者的意识作用，而必定是一个真实的宏观物理过程。他指出，在每一种测量中，微观粒子都要留下宏观尺寸的踪迹，因此，解决坍缩问题的关键一定在热力学中，而坍缩本身就是一种热力学不可逆过程。
20 世纪50 年代，路德维希进一步发展了约尔丹的想法。他认为，测量仪器是一个处于热力学亚稳态的宏观系统，在受到微观系统的扰动时能向一个热力学稳态演化，从而导致一个确定的测量结果的出现。因此，波函数坍缩是一种由微观事件触发的热力学不可逆过程。海森堡当时也表达了同样的看法，即只要量子测量从可逆过程转变成热力学不可逆过程，波函数坍缩就会发生。
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然而，为了利用热力学不可逆过程来解释波函数坍缩，必须首先说明薛定谔方程所规定的可逆过程在宏观极限情况下如何能演变成表征测量的不可逆过程，而已有的理论都未能做到这一点。
13.3 退相干理论
为了解决波函数为什么会坍缩的问题，有的物理学家又提出了退相干理论。所谓“退相干”，顾名思义，就是指相互干涉作用的退去，也就是说，量子叠加态不同部分间的相位关系的退去。根据退相干理论，当被测系统与测量仪器和外界环境相互作用后，就会发生退相干过程，产生实际观察到的结果，从叠加态变为确定态。
人们认识到，最初形成的量子观点仅适用于孤立的封闭系统，然而宇宙中没有任何物体是完全孤立的，宇宙中总有一些粒子存在，至少有光子存在，因此不考虑外部环境的作用似乎是不现实的。于是提出了这样的观点：自然界中宏观量子干涉效应的缺乏，是由于周围环境造成的退相干效应的存在，经典性是量子性退去相干性的结果。这就是退相干思想的由来。
根据退相干理论，相干叠加态只有在与世隔绝的情况下才能够一直维持下去。然而事实上，除了宇宙本身以外，每个真实的系统，不论是量子的或是经典的，从不近似的孤立，都与外部环境密切联系，是开放的系统。外部环境可以是空气中的分子、原子，也可以是辐射中的光子。
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它们就像一个个“观测者”，不断和处于量子叠加态的系统发生耦合作用。这种不可避免的耦合作用会导致系统的相位关联不可逆地消失，从而破坏系统的量子叠加性，促使系统的波函数坍缩到某个确定的经典态。
简单来说，一个与环境隔绝的量子系统处于纯态的叠加态，但它一旦接触外部环境，它与环境的相互作用就将破坏它的叠加态，这就是环境使系统发生退相干。
还以我们一直研究的双缝衍射为例，一个电子的状态是穿过缝A 和穿过缝B 两种状态的叠加态，但一旦你进行观察，在光子的作用下电子的叠加态会退相干，于是屏幕上的图案就会发生改变。
退相干理论中有一个参数叫退相干时间，就是体系从量子态演变为经典态的时间。退相干时间与研究对象的大小和环境中的粒子数有关。
一个半径10−8m 的分子在空气中的退相干时间约为10−30s ；如果把空气抽去，则能延长到10−17s ；如果把这个分子放在星际空间，它在那里只能与宇宙微波背景辐射相互作用，估计能延长到30000 年。而对于一个半径为10−5m 的尘埃颗粒，即使在星际空间，其退相干时间也只有1μs。
另外，如果环境中有大量粒子存在，则退相干时间也会非常非常短，可以认为是瞬时完成。电子在遇到屏幕时，屏幕上的大量粒子会使电子瞬时退相干，于是我们就会测量到一个落点。这就解释了波函数为什么会坍缩。
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退相干理论为量子世界和经典世界提供了一座桥梁，更重要的是，该理论指出波函数坍缩是系统与环境作用的结果，用不着测量仪器和人为意识的介入，这一点是使该理论受到部分物理学家追捧的原因。但是退相干理论并没有从本质上解决测量问题，它可以说明为什么特定的对象在受到观察时会表现为经典的测量结果，但不能说明它是如何从众多的可能结果转变为一个特定结果的。
换句话说，退相干理论并不能取代波函数坍缩假设来解决测量问题，它本身无法说明为何一次特定的测量会得到某个特定的结果而不是另一个。可以说，退相干理论是波函数坍缩解释的现代扩展版本。
13.4 GRW 理论
GRW 理论是由三位意大利学者G. C. Ghirardi，A. Rimini 和T. Weber最先提出来的，所以用他们的姓名首字母作为该理论的名称。
该理论也是对于波函数坍缩的修正，其核心思想就是波函数坍缩既不需要“测量者”参与，也不牵涉到“意识”，它只是基于随机过程，所以也称为自发定域理论。
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GRW 理论的主要假定是，任何系统，不管是微观还是宏观的，都不可能在严格的意义上孤立，它们总是和环境发生着种种交流，于是就会被一些随机的过程所影响，这些随机的物理过程所产生的微小扰动会导致系统从一个不确定的叠加状态变为在空间中比较精确的定域状态，也就是说，波函数坍缩是一种自发的从叠加态变为定域态的过程。
GRW 理论的缺点是引入了新的物理常数，包括触发定域化的最小距离以及自发定域化的频率。引入新的常数总是令人心中不太踏实。另外，该理论还存在种种难以自圆其说的地方，所以也是步履维艰。
13.5 多世界理论：人人都能创造平行宇宙
除了修正波函数坍缩过程的努力，更有的物理学家根本不赞同波函数坍缩这一观点，于是他们千方百计地想出别的理论来取而代之。
相信不少人都听说过平行宇宙、多重宇宙、多重世界等说法吧。你是否能想象有无数多个世界里都有你的身影，你从出生那天起，从第一声啼哭是否被旁人听见开始，你就不断地把世界分裂成无数个分支，于是世界上所有的人也就得跟着分身，就得陪着你在这不同的世界里生活，而你也得在别人分裂出的世界里不断复制自身……简直乱得一塌糊涂。
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你是不是以为我在胡言乱语？这可不是我说的，这就是最受科幻迷们追捧的量子物理新理论——多世界理论。这个理论的始作俑者叫艾弗雷特（Hugh Everett），然后不断地有人发展，最后居然成了热门理论。看来为了解释量子现象，物理学家们已经到了“饥不择食”的地步了。
艾弗雷特从小就对宇宙感兴趣，他12 岁的时候就给爱因斯坦写信问了一些关于宇宙的问题，爱因斯坦给他回信进行了解答。
1953 年，艾弗雷特毕业于美国天主教大学化学工程系，获得奖学金进入普林斯顿大学读研。一开始他进的是数学系，但他很快就设法转入物理系，成为惠勒的学生（和费曼师出同门），研究量子力学。
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艾弗雷特对波函数坍缩百思不得其解，于是干脆直接否定了它：根本不会发生波函数坍缩。
1957 年，艾弗雷特在他的博士论文中提出了量子理论的多重世界诠释。他提出一个“相对状态”公式，并说明用他的所有量子状态都可能存在的假定也可以得出对量子力学实验结果的预测。
他的理论是，所有孤立系统的演化都遵循薛定谔方程，但波函数坍缩从不发生。在他看来，被测系统、测量仪器和观察者都有自己的波函数，也都存在各种状态，于是这三者构成的整体也就存在各种叠加态，这些叠加态中每个状态都包含一个确定的观察者态、一个具有确定读数的测量仪器态，以及一个确定的被测系统态，因此，在每一个状态中的观察者都会看到一个确定的测量结果，这样，在这个状态中波函数坍缩看似已经发生，其实是因为他们不知道其他平行状态的存在而已。实际上从整体来看，波函数并没有坍缩，它仍然在各种平行状态中发展着。
简单来说，就是波函数的每一种可能状态都会发展下去，不会因为你的观察而消失，而每一种状态都需要一个世界供它发展，于是就需要无数个平行的世界。就比如电子双缝干涉实验，电子在所有亮条纹处都有出现的概率，但你发射一个电子它只会有一个落点。它为什么偏偏会落到这一点呢？
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当你苦苦思索时，艾弗雷特会微微一笑，告诉你，别想了，在这个世界里电子落在这一点，但在另一个世界里它落在另一点，不过只有那个世界里的你和我才能看到，在第三个世界里它又落在另一点，不过也只有第三个世界里的你和我才能看到……总之，电子所有可能的落点都会分裂出一个世界，也只有那个世界里的你和我会看到它落在哪里。
宇宙就是一个孤立系统，这样，因为你做了一次电子双缝干涉实验，宇宙就分裂成无数个平行宇宙，这么看来，我们人类每时每刻都在不断地创造着新的宇宙。这个说法真是太怪诞了！为了一个小小的电子落点问题，我们竟然要兴师动众地牵涉整个宇宙的分裂！
得克萨斯大学的布莱斯·德威特在刚接触这个理论时，曾将其斥为“彻头彻尾的精神分裂症”，但令人费解的是，后来德威特却成了该理论最积极的鼓吹者之一。
对于信奉多重世界理论的人来说，也许不必为世界上任何事难过。比如他有一条宠物狗，有人开枪打死了它，多世界者会说，没关系，我的狗在子弹打偏的世界里照样活得好好的。他们真能这么潇洒吗？
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