薛定諤的貓已令人暈頭轉(zhuǎn)向，1963年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主維格納（Eugene Paul Wigner），更是喪心病狂地把他的朋友也塞進(jìn)那只虛擬的箱子，和貓關(guān)在一起。

這是著名的“維格納朋友”悖論，直指量子力學(xué)最根本的觀測(cè)問(wèn)題。對(duì)維格納的朋友而言，貓是生是死一目了然，對(duì)箱外的維格納而言，貓和他的朋友在箱子打開前都處于疊加態(tài)中。兩人對(duì)世界的認(rèn)知分歧了，那客觀現(xiàn)實(shí)還存在嗎？

絕大多數(shù)物理學(xué)家都把這個(gè)腦洞視為哲學(xué)上的胡言亂語(yǔ)。然而，8月17日，學(xué)術(shù)期刊《自然-物理學(xué)》（Nature Physics）刊登了一篇來(lái)自澳大利亞格里菲斯大學(xué)和中國(guó)臺(tái)灣成功大學(xué)的論文，逼迫大家不得不再次直面這個(gè)燒腦的問(wèn)題。

研究人員將“維格納朋友”悖論轉(zhuǎn)化成數(shù)學(xué)定理，證明在該場(chǎng)景下確實(shí)存在難以調(diào)和的沖突。他們更設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，用光學(xué)器件來(lái)代替維格納和他的朋友，對(duì)數(shù)學(xué)定理進(jìn)行了驗(yàn)證。

換句話說(shuō)，這個(gè)世界的絕對(duì)客觀性也許并不存在：對(duì)你如是，對(duì)我不一定亦如是。

“測(cè)量結(jié)果是科學(xué)的根基。如果這都不絕對(duì)了，令人難以想象。”論文作者Nora Tischler說(shuō)道。

維格納的朋友

奧地利著名物理學(xué)家薛定諤提出的一個(gè)思想實(shí)驗(yàn)已廣為人知：將一只貓關(guān)在裝有少量鐳和氰化物的密閉容器里。鐳的衰變存在幾率，如果鐳發(fā)生衰變，會(huì)觸發(fā)機(jī)關(guān)打碎裝有氰化物的瓶子，貓就會(huì)死；如果鐳不發(fā)生衰變，貓就存活。在打開容器之前，這只貓?zhí)幵诩人烙只畀B加態(tài)，直到被觀測(cè)的一瞬間才瞬間坍縮成“活貓”或者“死貓”。

描述這個(gè)場(chǎng)景，本質(zhì)上是為了把微觀世界里的粒子放大成為宏觀世界里的“貓”。按照量子力學(xué)的敘事，粒子可以處于幾種不同狀態(tài)的疊加，只有對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，才會(huì)坍縮成其中一個(gè)確定的狀態(tài)。

而“維格納朋友”悖論，可以理解為維格納給他的朋友套上防毒面具，和貓關(guān)在一起。

維格納在1961年提出的表述是讓一個(gè)朋友（觀測(cè)者）在一個(gè)密閉的實(shí)驗(yàn)室里對(duì)粒子進(jìn)行量子態(tài)測(cè)量，而維格納（超級(jí)觀測(cè)者）則站在實(shí)驗(yàn)室外。

對(duì)維格納的朋友來(lái)說(shuō)，在他測(cè)量的那一刻，粒子的狀態(tài)已經(jīng)確定了。而對(duì)維格納來(lái)說(shuō)，粒子和朋友都還處于疊加態(tài)上，直到他本人對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行觀測(cè)。在同樣一段時(shí)空內(nèi)，兩人對(duì)世界的經(jīng)歷和認(rèn)知是分歧的。

當(dāng)然，你可以把維格納也關(guān)在他的實(shí)驗(yàn)室里，自己站在外面觀測(cè)，形成套娃效果。

維格納認(rèn)為，要想解決這個(gè)悖論，量子力學(xué)就不能適用于像人類這樣的大尺度物體。疊加態(tài)在抵達(dá)“觀測(cè)者”之前依然崩塌。

從腦洞到實(shí)驗(yàn)

雖然聽起來(lái)荒誕，但近年來(lái)這個(gè)悖論重新有了討論熱度。2015年，奧地利維也納大學(xué)的?aslav Brukner想到了用糾纏光子來(lái)設(shè)計(jì)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)。所謂糾纏光子，就是一對(duì)互相關(guān)聯(lián)的光子，不論相隔多遠(yuǎn)，如果你對(duì)其中一個(gè)進(jìn)行測(cè)量，使其坍縮到某個(gè)量子態(tài)上，那另一個(gè)光子也會(huì)瞬間坍縮成相對(duì)應(yīng)的那個(gè)量子態(tài)，

這次，澳大利亞和中國(guó)臺(tái)灣的研究人員同樣用糾纏光子來(lái)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。他們制備出一對(duì)糾纏光子，每個(gè)光子都會(huì)通過(guò)一個(gè)光學(xué)器件（扮演朋友的角色），根據(jù)其偏振方向（一種量子態(tài)）進(jìn)入相應(yīng)的光路，隨后再次進(jìn)入一套探測(cè)器（扮演維格納的角色）。

結(jié)果顯示，“朋友們”和“維格納們”的探測(cè)結(jié)果之間存在不可調(diào)和的矛盾，分歧程度與光子的糾纏程度相符。“這里面確實(shí)有點(diǎn)新東西。” Tischler說(shuō)道。

在該實(shí)驗(yàn)結(jié)果下，以下三個(gè)假設(shè)不能同時(shí)成立。1、被觀測(cè)事件的絕對(duì)性。2、無(wú)超級(jí)決定論，即自由選擇論，沒有什么“上帝”提前決定了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。3、局域性，即物理量的影響范圍是有限的。

另一名論文作者Howard Wiseman認(rèn)為，我們可能不得不放棄第一條假設(shè)?！皩?duì)一個(gè)觀測(cè)者來(lái)說(shuō)有這些事實(shí)，對(duì)其他人來(lái)說(shuō)有其他事實(shí)，不一定要融合?！?/p>

論文在結(jié)尾部分也提到，如果未來(lái)能用人工智能和通用量子計(jì)算機(jī)來(lái)模擬維格納朋友悖論，可能會(huì)帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。

法國(guó)洛桑大學(xué)物理學(xué)家、哲學(xué)家Dustin Lazarovici則認(rèn)為，這篇論文最大的價(jià)值在于說(shuō)明了維格納朋友悖論并非鉆牛角尖，而會(huì)出現(xiàn)在真實(shí)的實(shí)驗(yàn)中，逼迫一部分物理學(xué)家直面這件事。