枝头的喜鹊|新的量子悖论：量子力学的恐怖，皆来源于人对“真实”的认知

悖论，英语：Paradox ，亦称为佯谬或诡局，是指一种导致矛盾的命题。通常从逻辑上无法判定准确或错误称为悖论，有时候违反直觉的准确论断也称为悖论。悖论的英文paradox一词，来自希腊语paradoxos ，意思是“未预料到的”、“希奇的” 。假如承认它是真的，经由一系列准确的推理，却又得出它是假的；假如承认它是假的，经由一系列准确的推理，却又得出它是真的。

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古今中外有不少闻名的悖论，它们震撼了逻辑和数学的基础，激发了人们求知和精密的思索，吸引了古往今来很多注意力。解决悖论困难需要创造性的思索，悖论的解决又往往可以给人带来全新的观念。
打个简朴比方说，假如一根针掉在地上，没有人能听到。会发出声音吗？有人说，不会有声音。假如有人听到此声音呢？假如以为这实际上是可以发出声音的，则“针落无声”的认知需要修改为“针落有声” ，如斯提出了一个“落针的悖论” 。
最近在《天然-物理》上发表的一篇重磅论文，提出了一个新的量子悖论，再次使量子力学这门公认的与其它任何科学不一样的科学、看起来更为奇异、怪异、与恐怖，目前在国际科学界引起了广泛的热议。
量子力学的恐怖，皆来源于人的丈量的认知，《天然-物理》上所发表的这一新的量子悖论，现在更详细地揭示：量子力学的恐怖，皆来源于人对“真实”的认知。这一新的量子悖论使所观察到的物理现实的基础受到质疑。
这篇论文研究是迄今为止对于量子力学中一系列发现的最强烈的描述，这些发现颠覆了我们对“真实”的认知。要了解为什么它如斯重要，这得从量子力学的历史简朴说起。
量子力学可以很好地描述微小物体的行为，例如原子或光粒子（光子）。但是，这种行为是……非常怪异。
在很多情况下，量子理论无法给出诸如“该粒子现在在哪里？”之类的题目的明确谜底。取而代之的是，它仅提供观察粒子时可能在何处发现的概率。
一个世纪前该理论的创始人之一玻尔以为，这并不是由于我们缺乏必要的信息，而是由于诸如“位置”之类的物理属性实际上不是真实存在的，除非对其进行丈量。而且，因为无法同时完美地观察粒子的某些属性（例如位置和速度），因此无法同时实现它们的真实性。

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爱因斯坦以为这个认知站不住脚，在1935年与理论物理学家波多尔斯基和罗森的论文中，他以为， “真实”不只是量子力学所能描述的。在这篇称为“EPR佯谬”的闻名论文中，考虑了处于特殊状态的一对遥远粒子，现在称为“纠缠”状态。当对两个纠缠的粒子丈量相同的属性（例如，位置或速度）时，结果将是随机的，但每个粒子的结果之间将存在相关性。

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例如，丈量第一粒子位置的观察者可以完美地猜测遥远粒子位置的丈量结果，甚至无需触摸它。或者观察者可以选择猜测速度。爱因斯坦以为，这是很天然的解释， “真实”的性质在丈量之前就已经存在，这与玻尔的认知相反。
但是，在1964年，物理学家贝尔发现，假如对这两个粒子进行不同丈量的更复杂的组合，爱因斯坦的论点就不成立了。贝尔表明，假如两个观察者随机且独立地在丈量其粒子的一种或另一种性质（例如位置或速度）之间进行选择，则均匀结果无法用任何理论将位置和速度都预先存在的局部性质加以解释。

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这看起来令人难以置信，但是实验现在已经证实了贝尔的相关性确实存在。对于很多物理学家来说，这是玻尔准确的证据：物理性质只有在进行丈量后才存在。
这提出了一个枢纽的题目：“丈量”到底有什么特别之处？“观察者”、“观察到”等，到底意味着什么？
1961年，理论物理学家维格纳设计了一项思惟实验，以说明认知丈量概念的棘手之处。他考虑了一种情况，即他的朋友进入一个密闭的实验室，并对量子粒子（例如其位置）进行丈量。

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但是，维格纳留意到，假如他用量子力学方程式从外部描述这种情况，结果将大不相同。从维格纳的角度来看，朋友所丈量的粒子的位置不再是真实的，而是与粒子纠缠在一起并被四周的不确定性所影响。这类似于薛定谔闻名的猫的思惟实验，其中盒子中猫的命运与随机量子事件纠缠在一起。
对于维格纳来说，这是荒谬的结论。取而代之的是，他相信观察者的意识一旦参与，纠缠就会“坍缩” ，使朋友的观察变得确定。
在这篇重要论文研究中，提出了基于维格纳友人悖论的扩展版本。在这种情况下，有两个物理学家，分别称为张三和李四，在两个遥远的实验室中与自己的朋友，分别称为王五和赵六在一起。

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王五和赵六现在正在丈量一对纠缠的粒子，就像在贝尔实验中那样。正如维格纳的观点一样，量子力学方程告诉我们王五和赵六应该与他们观察到的粒子纠缠在一起。但是因为这些粒子已经相互纠缠了，理论上，王五和赵六本人也应该纠缠在一起。
这在实验上意味着什么？论文所提出的实验是这样的：张三、李四、王五、赵六进入他们的实验室并丈量他们的粒子。一段时间后，张三和李四各自投掷一枚硬币。假如硬币是正面，他们打开门，问他们的朋友看到了什么。
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按照维格纳的计算方式，假如王五与他所观察到的粒子纠缠在一起，那么这种不同的测量方法老是会给张三带来积极的结果。对于李四和赵六也是如斯。
但是，无论怎么丈量，他们的朋友在实验室内观察到的任何记实都与外界隔离。王五和赵六不会记得在实验室里看到过任何东西。假如他们不记得，是否事情真的发生了吗？
假如人的直觉认知是准确的，那么每个朋友都会在实验室中看到一个真实而独特的丈量结果，而与张三或李四后来决定打开自己的门无关。同样，张三和王五所看到的东西不应取决于李四的远处硬币落地的方式，反之亦然。
研究表明，假如是这种情况，则张三和李四可能期望看到的结果之间的相关性将受到限制。研究还表明，量子力学猜测张三和李四将看到超出这些极限的相关性。
接下来，研究团队进行了一项实验，通过使用纠缠光子对以确认量子力学猜测。每个朋友的丈量值的作用由每个光子在设置中可能采用的两条路径之一决定的，详细取决于光子的一种称为“极化”的属性。即，路径“丈量”的极化。
该研究论文的实验仅是原则上的证实，由于“朋友”非常小而简朴。但是，这提出了一个题目，即对于更复杂的观察者来说，是否也会得到相同的结果。
我们可能永远无法对真正的人类进行这项实验。但是研究职员以为，假如“朋友”是在大型量子计算机中运行的人类级的人工智能，有一天可能会做出结论性的演示。分页标题
所有这一切意味着什么？
尽管结论性的测试可能还需要数十年的时间，但是假如量子力学的猜测继承保持下去，这对我们对“真实”的理解将产生深远的影响，甚至比贝尔相关性更重要。一方面，所发现的相关性不能仅通过说物理特性在被丈量之前就不存在来解释。
现在，对丈量结果本身的绝对的真实性提出了质疑。该研究论文的结果迫使物理学家直面丈量题目：要么我们的实验没有扩大规模，要么量子力学让位给所谓的“客观坍缩理论” ，要么人的直觉认知中有的假设必需被拒绝。

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所有这些并不意味着可以选择自己的真实。首先，可以选择要问的题目，但是谜底是世界所给出的。甚至在具有相关性的世界中，当两个观察者交流时，他们的现实也纠缠在一起。如斯，可以泛起一个共享的现实。
这意味着，好比所列举的“落针的悖论” ，假如我们俩目睹同样的一根针掉在了地上，而你说听不到，你可能只需要一个特殊的助听器。
参考：A strong no-go theorem on the Wigner"s friend paradox, Nature Physics(2020). DOI: 10.1038/s41567-020-0990-x