量子力學最新研究:客觀現實不存在!我是誰?我在哪兒?啊啊啊

(文/ Alessandro Fedrizzi)

有關量子力學的諸多深奧理論裡面,我們最熟悉的不過就是"薛定諤的貓"。而最近發表在《Science Advances》的一篇論文表明,在由量子力學的奇怪規則支配的原子和粒子的微觀世界中,兩個不同的觀察者可能獲得專屬於自己的結果。換句話說,結果是主觀的。

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觀察者是量子世界中重要的參與者。根據該理論,粒子可以同時處於多個位置或狀態,稱為疊加態。但是奇怪的是,只有在沒有觀察到它們的情況下,情況才是如此。當你觀察一個量子系統時,它選擇了一個特定的位置或狀態,不再處於疊加態。大自然以這種方式表現的事實已在實驗室中得到了多次證明,例如著名的雙縫干涉實驗。

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1961年,物理學家尤金·維格納(Eugene Wigner)提出了一個具有啟發性的思想實驗。他質疑當將量子力學應用於觀察者時會發生什麼。想象一下,維格納的一位朋友在一個封閉的實驗室裡扔出了一枚量子硬幣,它的正面和反面都是重疊的。每當朋友扔硬幣時,他們都會觀察到一定的結果。我們可以說維格納的朋友證實了一個事實,即拋硬幣的結果肯定是正面或反面。

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維格納無法從外部獲得這一事實,根據量子力學,他必須描述朋友和硬幣,使其與所有可能的實驗結果重疊。那是因為它們是"糾纏的"——怪異地相連,所以如果你操縱其中一個,那麼同時你也在操縱另一個。現在,維格納可以使用所謂的"干涉實驗"來驗證這種疊加,這是一種量子測量,可以使您解開整個系統的疊加,從而確認兩個對象是糾纏在一起的。

當維格納和朋友以後比較硬幣時,朋友會堅持認為每次拋硬幣都可以看到明確的結果。然而,每當維格納觀察朋友和硬幣時,所看到的現象和朋友所得到的的確認結果卻不相同。

這是一個難題。

朋友所感知的現實無法與外界的現實相協調。但是,量子力學的正式教科書則認為是完全正確的。

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該方案長期以來一直是一個有趣的思想實驗。

但現實真的如此嗎?

從科學上講,直到最近才被證明,維格納的思想可以用來證明量子力學中的測量是受觀察者影響的。

儘管使用了最先進的量子技術,但花了數週時間才從六個光子收集足夠的數據以生成足夠的統計數據。最終,實驗結果違反了貝爾不等式,即我們成功地證明了量子力學可能確實與客觀事實的假設不相容。

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因此,該實驗表明,至少對於量子力學的局部模型,我們需要重新考慮客觀性的概念。我們在宏觀世界中經歷的事實似乎仍然可靠,但是關於量子力學的現有解釋如何能夠容納主觀事實確實是一個問題。

顯然,這些都是關於現實基本本質的深刻哲學問題。無論答案如何,有趣的未來在等待著我們發現。


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