最近發表在《科學進展》上的一篇論文中，量子力學實驗表明，不存在客觀現實，事實實際上可以是主觀的。這一實驗或能解釋平行宇宙的存在，在平行宇宙中，每種結果都會發生。你怎么看這個研究？
“另類事實”(Alternative facts)就像病毒一樣在全社會蔓延。現在看來，它們甚至感染了科學領域——至少是量子領域。這似乎有違直覺。科學的方法畢竟是建立在可靠的觀察、測量和可重復性的概念上的。通過測量確定的事實應該是客觀的，這樣所有的觀察者都能同意這一事實。但是，最近發表在《科學進展》(Science Advances)上的一篇論文中，研究人員指出，在受量子力學的奇怪規則支配著的原子和粒子的微觀世界中，兩個不同的觀察者都有權獲得自己的事實。換句話說，根據我們最好的自然構造理論，事實實際上可以是主觀的。觀察者(observers)是量子世界中強大的玩家。根據這一理論，粒子可以同時處于多個位置或狀態——這被稱為疊加。但奇怪的是，只有在它們沒有被觀察到的情況下，情況才是如此。當你觀察一個量子系統時，它會選擇一個特定的位置或狀態——打破了疊加。事實上，自然界的這種行為已經在實驗室中得到多次證明——例如，著名的雙縫干涉實驗(見下面的視頻)。光通過S1上的狹縫a衍射，形成一個線光源；光在S2上的狹縫b和c再次衍射，這樣形成了兩束相干光。從b和c衍射出的相干光在屏F上干涉。由此證明的光的干涉和衍射，驗證波動性。
經典雙縫干涉實驗
1961年，物理學家尤金·維格納(Eugene Wigner)提出了一項頗具挑釁性的思維實驗。他提出一個問題：當將量子力學應用到一個觀察者身上，而該觀察者正在被觀察時會發生什么。
他提出一個思想實驗，稱之為“維格納的友人”。想象一下，維格納的一個友人在一個封閉的實驗室里擲出一枚量子硬幣——硬幣的兩面都是正面和反面的疊加。每次友人扔硬幣，他們都觀察到一個明確的結果。我們可以說，維格納的朋友證實了一個事實：擲硬幣的結果肯定是正面或反面。
“維格納的友人”思想實驗是“薛定諤的貓”的延伸版，證明量子世界中多重現實可同時存在維格納無法從外界得知這個事實，根據量子力學，他必須把友人和硬幣描述成實驗所有可能結果的疊加。這是因為它們是“糾纏”的——詭異地連接在一起，因此，如果你操縱一個，你也會操縱另一個。維格納現可以通過所謂的“干涉實驗”來驗證這種疊加。干涉實驗是一種量子測量方法，可以讓你解開整個系統的疊加，從而確認兩個物體被糾纏了。
當維格納和他的朋友后來交換意見時，他的朋友會堅持認為，他在每次拋硬幣時都看到了明確的結果。然而，當維格納觀察到“朋友”和“硬幣”處于疊加狀態時，他就不會同意這種觀點。
這是一個難題。朋友眼中的現實與外界的現實是不一致的。維格納最初并不認為這是一個悖論，他認為把一個有意識的觀察者描述成一個量子對象是荒謬的。然而，他后來背離了這一觀點，根據量子力學的正式教科書，這種描述是完全正確的。
加強版“維格納的友人”實驗：或能解釋平行宇宙的存在
該方案長期以來一直是一個有趣的思維實驗。但它反映了現實嗎？從科學上將，直到最近這一實驗幾乎沒有什么進展。但維也納大學物理教授?aslav Brukner最近的研究表明，在一定的假設下，維格納的思想可以用來正式證明量子力學中的測量是觀察者主觀的。Brukner提出了一種測試這個概念的方法，即將“維格納的友人”場景轉換成物理學家John Bell在1964年首次建立的框架。Brukner考慮了在兩個不同的盒子里的兩對“維格納和友人”，分別在各自的盒子里和盒子外對共享的狀態進行測量。這些結果可以總結起來，最終用來評估一個所謂的“貝爾不等式”。如果違反了這個不等式，觀察者們可能會有其他的事實。現在，科學家們首次在愛丁堡的赫瑞瓦特大學用三對糾纏光子組成的小型量子計算機進行了實驗。第一對光子代表硬幣，另外兩個用于在各自的盒子內拋硬幣——測量光子的極化。在兩個盒子外，每邊各留有兩個光子，它們也可以被測量。
實驗的設置
盡管使用了最先進的量子技術，但為了生成足夠的統計數據，僅從6個光子中收集足夠的數據就需要數周時間。但最終，研究人員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——違反了貝爾不等式！
實驗的數據
然而，這個理論是基于一些假設的。包括測量結果不受光速以上的信號的影響，以及觀察者可以自由選擇進行何種測量。可能是這樣，也可能不是。另一個重要的問題是，是否可以將單個光子視為觀察者。在Brukner的理論建議中，觀察者不需要有意識，它們僅必須能夠以測量結果的形式建立事實。因此，一個無生命的檢測器將是一個有效的觀察者。也有可能標準量子力學不適用于大的長度規模，但測試則是另一個問題。
實驗中使用的設備
因此，這個實驗表明，至少對于量子力學的局部模型而言，我們需要重新思考客觀性的概念。我們在宏觀世界中所經歷的事實似乎是安全的，但一個主要的問題是，現有的量子力學解釋如何能適應主觀事實。一些物理學家認為，這些新進展支持了這樣一種解釋，即允許在一次觀察中出現多種結果，例如，平行宇宙的存在，每種結果都會發生。另一些人則認為，這是具有內在觀察者依賴性的理論(如量子貝葉斯理論)的有力證據。在量子貝葉斯理論中，智能體的行為和經驗是該理論的核心關注點。但也有人認為，這是一個強有力的指針，或許量子力學將打破某些復雜度規模。顯然，這些都是關于現實本質的哲學問題。不管答案是什么，一個有趣的未來等待著你。https://phys.org/news/2019-11-quantum-physics-reality-doesnt.html
文章來源：phys.org
IEEE Spectrum
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