真纠结!量子物理学家,求求你们别折腾了

(文/ Alessandro Fedrizzi)

有关量子力学的诸多深奥理论里面,我们最熟悉的不过就是"薛定谔的猫"。而最近发表在《Science Advances》的一篇论文表明,在由量子力学的奇怪规则支配的原子和粒子的微观世界中,两个不同的观察者可能获得专属于自己的结果。换句话说,结果是主观的。

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观察者是量子世界中重要的参与者。根据该理论,粒子可以同时处于多个位置或状态,称为叠加态。但是奇怪的是,只有在没有观察到它们的情况下,情况才是如此。当你观察一个量子系统时,它选择了一个特定的位置或状态,不再处于叠加态。大自然以这种方式表现的事实已在实验室中得到了多次证明,例如著名的双缝干涉实验。

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1961年,物理学家尤金·维格纳(Eugene Wigner)提出了一个具有启发性的思想实验。他质疑当将量子力学应用于观察者时会发生什么。想象一下,维格纳的一位朋友在一个封闭的实验室里扔出了一枚量子硬币,它的正面和反面都是重叠的。每当朋友扔硬币时,他们都会观察到一定的结果。我们可以说维格纳的朋友证实了一个事实,即抛硬币的结果肯定是正面或反面。

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维格纳无法从外部获得这一事实,根据量子力学,他必须描述朋友和硬币,使其与所有可能的实验结果重叠。那是因为它们是"纠缠的"——怪异地相连,所以如果你操纵其中一个,那么同时你也在操纵另一个。现在,维格纳可以使用所谓的"干涉实验"来验证这种叠加,这是一种量子测量,可以使您解开整个系统的叠加,从而确认两个对象是纠缠在一起的。

当维格纳和朋友以后比较硬币时,朋友会坚持认为每次抛硬币都可以看到明确的结果。然而,每当维格纳观察朋友和硬币时,所看到的现象和朋友所得到的的确认结果却不相同。

这是一个难题。

朋友所感知的现实无法与外界的现实相协调。但是,量子力学的正式教科书则认为是完全正确的。

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该方案长期以来一直是一个有趣的思想实验。

但现实真的如此吗?

从科学上讲,直到最近才被证明,维格纳的思想可以用来证明量子力学中的测量是受观察者影响的。

尽管使用了最先进的量子技术,但花了数周时间才从六个光子收集足够的数据以生成足够的统计数据。最终,实验结果违反了贝尔不等式,即我们成功地证明了量子力学可能确实与客观事实的假设不相容。

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因此,该实验表明,至少对于量子力学的局部模型,我们需要重新考虑客观性的概念。我们在宏观世界中经历的事实似乎仍然可靠,但是关于量子力学的现有解释如何能够容纳主观事实确实是一个问题。

显然,这些都是关于现实基本本质的深刻哲学问题。无论答案如何,有趣的未来在等待着我们发现。


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