似乎與常識(shí)相悖,。畢竟，科學(xué)方法建立在觀察,、測(cè)量和可重復(fù)性等可靠概念之上,。可測(cè)量的確定事實(shí)應(yīng)該是客觀的,，所有觀察者才能做出一致的結(jié)論,。

但根據(jù)上月發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上的論文，在由量子力學(xué)的奇怪規(guī)則支配的微觀世界中,，兩個(gè)不同的觀察者,，可以對(duì)同一對(duì)象的行為做出相反而又正確的記錄。

換句話說(shuō),，事實(shí)本身實(shí)際上是主觀的,。觀察者是量子世界中強(qiáng)大的參與者。根據(jù)量子力學(xué),，粒子可以同時(shí)處于多個(gè)位置或狀態(tài)——被稱為疊加態(tài),。

但是奇怪的是，只有在沒(méi)有觀察到它們的情況下,，疊加態(tài)才會(huì)存在,。我們觀察到一個(gè)量子系統(tǒng)，會(huì)迫使系統(tǒng)進(jìn)入到確定的狀態(tài),。這一量子特性,，已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)獲得了多次證明，如著名的雙縫實(shí)驗(yàn),。

1961年,，物理學(xué)家尤金·維格納(Eugene Wigner)提出了一個(gè)具有啟發(fā)性的思想實(shí)驗(yàn)：如果沒(méi)有觀察者，系統(tǒng)就是疊加態(tài),；那把觀察者本身也看做是系統(tǒng)的一部分,，會(huì)怎么樣？

想象一下，維格納的一位朋友在一個(gè)封閉的實(shí)驗(yàn)室里擲出一枚量子硬幣,，量子硬幣的字和背具有疊加態(tài),。只當(dāng)朋友去看投擲結(jié)果時(shí)，硬幣才能確定是字或背,。當(dāng)然,，在這種(盯著硬幣)情況下，量子硬幣和普通硬幣是沒(méi)有區(qū)別的：每次投擲,，都會(huì)得到確定的字或背,。

維格納無(wú)法從外部獲知封閉空間里的結(jié)果，根據(jù)量子力學(xué),，他可以通過(guò)所謂的“干涉實(shí)驗(yàn)”來(lái)確定“朋友+量子硬幣構(gòu)成的系統(tǒng)”是否是疊加態(tài),，而理性高速我們，系統(tǒng)整體應(yīng)該是疊加態(tài),。

那問(wèn)題來(lái)了,，對(duì)實(shí)驗(yàn)中友人來(lái)說(shuō)，因?yàn)樗恢笨粗矌?，所以結(jié)果都是確定態(tài)的,；而對(duì)維格納來(lái)說(shuō)，整個(gè)系統(tǒng)顯然又是疊加態(tài)的,。

維格納原本并不認(rèn)為這是一個(gè)悖論,，只是要顯示，把有意識(shí)的觀察者看做量子對(duì)象是荒謬的,。但他后來(lái)偏離了出發(fā)點(diǎn),。

現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)

維格納的朋友，一直是一個(gè)有趣的思想實(shí)驗(yàn),。但它反映了現(xiàn)實(shí)困境嗎,？

從科學(xué)上講，直到最近,，維也納大學(xué)的?aslav Brukner才在一定的前提下,，用實(shí)驗(yàn)重現(xiàn)了維格納的思想實(shí)驗(yàn)。

Brukner提出了一種將維格納的朋友轉(zhuǎn)換成物理學(xué)家約翰·貝爾(John Bell)于1964年建立的框架的方法,。Brukner用兩個(gè)獨(dú)立盒子中模擬了兩套維格納和朋友,，他們要在盒子內(nèi)外測(cè)量同一客體的狀態(tài)。并對(duì)結(jié)果進(jìn)行匯總,，最終用所謂的“貝爾不等式”進(jìn)行評(píng)估,。如果違反了不等式，則觀察者有可能觀察到不同的事實(shí),。

在愛(ài)丁堡Heriot-Watt大學(xué),，我們首次在由三對(duì)糾纏光子組成的小型量子系統(tǒng)上的進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),。

第一對(duì)光子代表硬幣，第二對(duì)相當(dāng)于各自盒子內(nèi)拋硬幣(測(cè)量光子的極化)的朋友,。在這兩個(gè)盒子外面,，最后一對(duì)光子相當(dāng)于兩個(gè)維格納,。

盡管只有6個(gè)光子，又使用了最先進(jìn)的量子技術(shù),，但花了數(shù)周時(shí)間才收集到足夠的數(shù)據(jù)生成可靠性高的統(tǒng)計(jì)結(jié)果,。最終，我們證明,，量子力學(xué)里或許真的不存在客觀事實(shí)的概念——結(jié)果不滿足貝爾不等式,。

但是，該實(shí)驗(yàn)基于某些基本假設(shè),。其中包括信息傳播無(wú)法突破光速,、觀察者可以自由選擇要進(jìn)行測(cè)量的物理量。事實(shí)或許并非如此,。

另一個(gè)重要的問(wèn)題是,，是否可以將單個(gè)光子視為觀察者。按Brukner的建議,，觀察者無(wú)需存在意識(shí),，只要它們能夠以反饋測(cè)量結(jié)果的形式構(gòu)建事實(shí)。

因此,，無(wú)生命的儀器將是有效觀察者,。量子力學(xué)教科書，沒(méi)有給我們?nèi)魏卫碛扇岩?，利用幾個(gè)原子實(shí)現(xiàn)的檢測(cè)器,，不應(yīng)像單個(gè)原子一樣被描述為量子對(duì)象。標(biāo)準(zhǔn)量子力學(xué)也可能不適用于宏觀物體,，但測(cè)量則是另一類問(wèn)題,。

因此，該實(shí)驗(yàn)表明,，至少對(duì)量子力學(xué)的局部模型來(lái)說(shuō),，我們需要重新考慮客觀性的概念。宏觀世界中的事實(shí)似乎仍然是安全的,，但是關(guān)于量子力學(xué)的現(xiàn)有解釋如何能夠容納主觀事實(shí)的問(wèn)題,，頗令人困惑。

一些物理學(xué)家將新發(fā)展視為支持各自理論的線索,，如平行宇宙的存在,。

其他人則將其視為“實(shí)體本質(zhì)上依賴于觀察者”理論的有力證據(jù),，例如量子貝葉斯主義，其中觀察者的行為和經(jīng)驗(yàn)是理論的核心關(guān)注點(diǎn),。但是,，還有其他人將其視為明顯征兆，即達(dá)到一定規(guī)模,，量子力學(xué)可能崩潰,。

顯然，這些都是關(guān)于現(xiàn)實(shí)本質(zhì)的深刻的哲學(xué)問(wèn)題,。無(wú)論答案如何,，等待著我們的。都是一個(gè)有趣的未來(lái),。

本文譯自 sciencealert,，由譯者 majer 基于創(chuàng)作共用協(xié)議(BY-NC)發(fā)布。