我们看到的 “真实”,或许只是量子世界的幻觉 —— 从维格纳的朋友悖论读懂现实的本质

来源:原创
发布/作者:周白芷
2025-09-28
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从林


想象这样一个场景:你紧盯眼前的实验,对结果 100% 确定,每一个细节都清晰明了;但不远处,另一个人却对同一件事给出完全相反的描述,仿佛你们身处两个平行的现实。这不是科幻电影的设定,而是量子力学领域著名的 “维格纳的朋友悖论”—— 它抛出了一个足以颠覆认知的问题:我们所依赖的 “客观真实”,可能根本不存在。

从 1961 年物理学家尤金・维格纳提出这个 “毛骨悚然” 的思想实验,到 21 世纪科学家用实验室数据验证其合理性,量子力学不断向人类的认知发起挑战。如今我们终于发现:那些习以为常的 “事实”,或许只是观察者用意识编织的幻觉;而所谓的 “现实”,更像是无数视角交织的万花筒,没有绝对统一的答案。

一、1961 年的 “惊悚” 假设:维格纳的朋友悖论如何挑战现实?

在量子力学的世界里,“叠加态” 是核心概念之一 —— 粒子在被测量前,会同时存在于多个可能的状态中,就像一枚硬币同时 “正面朝上” 和 “反面朝上”。直到 “观察” 发生,粒子才会从叠加态 “坍缩” 到一个确定的状态,这就是 “波函数坍缩”。

20 世纪中叶,科学家们普遍认为,“观察者” 可以是仪器、探测器等任何能记录结果的物理设备。但 1961 年,诺贝尔奖得主、物理学家尤金・维格纳提出了一个激进观点:波函数的坍缩,只在 “意识介入” 时才会发生。在他看来,仪器没有意识,无法真正 “观察”;只有人类的意识,才是迫使量子系统做出选择的最终决定因素 —— 这相当于将意识提升到与引力、电磁力并列的 “自然基本力量” 级别,在当时的现实主义物理学家眼中,几乎是 “亵渎”。

为了证明这个观点,维格纳设计了著名的 “维格纳的朋友” 思想实验:

维格纳的朋友进入实验室,测量一个处于叠加态的量子粒子,得到了一个确定结果(比如 “粒子自旋向上”)。对朋友来说,这个结果是绝对真实的,是 “亲眼所见的事实”。

但在实验室外的维格纳看来,情况完全不同 —— 他没有观察实验,因此在他的视角里,“朋友 + 被测量的量子粒子” 整个系统仍然处于叠加态:朋友既 “看到了自旋向上”,也 “看到了自旋向下”,实验结果尚未确定。

只有当维格纳走进实验室,询问朋友的测量结果时,整个系统的波函数才会最终坍缩,维格纳才会得到一个确定的答案。

这个实验的诡异之处在于:对一个观察者(朋友),事件已经发生;对另一个观察者(维格纳),事件尚未发生。如果意识真的是坍缩的关键,那么 “客观现实” 就成了空中楼阁 —— 世界像一场只有观众在场时才会上演的话剧,没有观察者,一切都处于不确定的混沌中。

更令人深思的是:那些遥远的星系、数十亿无人观察的宇宙事件,是否也处于 “叠加态”?直到某个人抬头看见它们,才 “坍缩” 成我们眼中的 “真实星系”?维格纳的假说引发了巨大争议:有人视其为 “意识与物质相互作用” 的新起点,也有人批判它 “混淆了物理学与形而上学”。尽管后来维格纳本人软化了立场,不再坚持 “意识引发坍缩” 的激进观点,但这个思想实验,始终像一把钥匙,悬在 “现实本质” 的大门上。

二、从思想实验到实验室:量子力学如何 “实锤” 现实的主观性?

在很长一段时间里,维格纳的朋友悖论都被当作 “哲学奇谈”—— 听起来矛盾,却难以用实验验证。但 21 世纪后,量子光学技术的突破,让 “思想” 照进了 “现实”,而实验结果,比理论更令人震惊。

1. 禁止定理:“客观事实” 的第一道裂痕

量子力学中有一类特殊的 “禁止定理”,它们像 “红线” 一样,划定了人类认知的边界。最著名的贝尔定理证明:自然界不可能同时存在 “局域性”(粒子的影响不能超光速)和 “实在性”(粒子的状态不依赖观察)。而在维格纳悖论的语境下,科学家们发现了更致命的结论:不同观察者的 “事实”,无法做到普遍一致。

2018-2019 年,以查斯拉夫・鲁科诺尔为首的理论物理学家团队,提出了一个升级版的维格纳悖论 —— 他们设计了 “一连串观察者” 的场景,最终用严格的数学证明:不可能构建一个让所有观察者都认可的 “一致实验结果”。换句话说,在量子世界里,“事实是主观的”:我看到的 “苹果在桌上”,和你看到的 “苹果不在桌上”,可能都是对的,只是我们的观察视角不同。

这个结论直接冲击了科学的根基 —— 科学的核心逻辑是 “实验结果可复现、可验证”,如果连 “事实” 都因人而异,那 “科学研究” 的意义何在?许多物理学家将其称为 “实在主义危机”,有人甚至认为,我们需要重新定义 “科学” 本身。

2. 2019 年实验:两种矛盾的现实,居然同时存在

2019 年,爱丁堡赫瑞瓦特大学的物理学家团队,做了一件此前被认为 “不可能” 的事 —— 他们在实验室里模拟了 “维格纳的朋友” 场景,用实验验证了 “主观事实” 的存在。

实验的核心是 “光子纠缠系统”:

科学家用一对纠缠光子模拟 “被测量的量子粒子” 和 “维格纳的朋友”,其中一个光子的状态代表 “实验结果”,另一个光子的状态代表 “朋友的观察记录”(即 “朋友” 的视角)。

再用一个额外的设备模拟 “实验室外的维格纳”,分析整个 “光子对系统” 的状态(即 “维格纳” 的视角)。

结果令人瞠目结舌:

代表 “朋友” 的设备,清晰记录到光子的确定状态(比如 “偏振方向水平”),相当于 “朋友看到了确定的实验结果”;

代表 “维格纳” 的设备,却观测到整个系统仍处于叠加态 ——“朋友既看到了水平偏振,也看到了垂直偏振”,实验结果尚未确定。

更关键的是:这两种相互矛盾的结果,在各自的逻辑框架内都完全自洽,并且同时存在。没有谁对谁错,只是 “观察者不同”。

这个实验被称为 “客观现实棺材上的第一颗钉子”—— 它证明,我们传统认知中 “对所有人都相同的客观事实”,在量子世界里根本不存在。现实像万花筒,每个观察者转动一下,就会看到一幅独特的画面,没有 “标准答案”。

三、2025 年新突破:现实不是 “唯一剧本”,而是 “多视角万花筒”

如果说 2019 年的实验还让人们抱有 “量子尺度特殊,宏观世界仍客观” 的幻想,那么 2025 年的新研究,则彻底打破了这份侥幸。

2025 年的研究提出了一个更激进的观点:构成 “现实” 的基本单位 ——“事件”,本身就不是绝对的。不存在一个能 “同时描述所有观察者所见” 的 “上帝视角”,世界不是由一条 “唯一的事件线” 组成,而是由无数个 “局部现实” 相互关联而成。

打个比方:我们平时拍照片,从不同角度拍同一场景,最后能拼成一张全景图,补充彼此的细节;但在量子世界里,每个观察者拍下的 “照片” 都是 “残缺且矛盾” 的 —— 你拍的 “苹果是红的”,我拍的 “苹果是绿的”,这两张照片永远无法拼成一张全景图,因为它们从根本上不相容。

科学家们用一个叫 “restriction”(限制)的概念来解释这种现象:量子理论只能描述 “单个观察者的局部经验”,却无法将所有观察者的描述 “合并成一个统一的版本”。就像实验室里的朋友看到 “确定结果”,维格纳看到 “叠加态”,我们无法说 “谁的视角更真实”,因为量子理论不允许存在 “统一的真实”。

这意味着,我们熟悉的 “客观现实”,可能只是人类 “有限感知” 创造的 “方便幻觉”—— 因为我们的大脑习惯了 “单一事实”,所以才会忽略 “多视角并存” 的真相。在量子世界里,“矛盾” 不是例外,而是常态;“主观” 不是偏差,而是本质。

四、不止量子:宏观世界里的 “视角悖论”

或许你会说:“量子世界太遥远,日常生活里的现实总该是客观的吧?” 其实不然 —— 类似 “维格纳的朋友” 的视角差异,在宏观世界里也随处可见,只是我们平时没有察觉。

比如 “房间里的一封信”:

打开信封的人,看到了信的内容,确信 “信的内容是事实”;

没打开信封的人,只知道 “信没被打开”,对他来说,信的内容有无数种可能(比如 “是邀请函”“是账单”“是空的”),事实尚未确定。

再比如 “天气预报”:

气象学家根据数据,给出 “明天有 60% 概率下雨” 的结论,对他来说,“天气是概率性的”;

等到明天结束,经历过下雨的人会说 “明天确实下雨了”,没经历下雨的人会说 “明天没下雨”—— 此时 “概率” 坍缩成了 “确定事实”,但这个 “事实”,依然依赖于 “观察者是否经历了明天”。

这些宏观例子里的 “矛盾”,和量子世界的悖论本质相同:事实的 “确定性”,取决于观察者的 “信息获取”。只不过在宏观世界里,我们可以通过 “交流信息”(比如打开信封给别人看、分享天气预报结果)来 “统一视角”,所以才会觉得 “现实是客观的”;但在量子世界里,“信息交流” 本身也会影响 “波函数坍缩”,永远无法实现 “视角统一”。

五、结语:我们究竟活在 “真实” 里,还是 “幻觉” 中?

从维格纳的思想实验,到实验室里的光子纠缠,再到 2025 年的 “局部现实” 理论,量子力学不断告诉我们:人类对 “真实” 的认知,可能一直停留在 “表面”。我们以为的 “客观世界”,或许只是意识与观察共同编织的网络;我们紧抓不放的 “事实”,可能只是无数视角中,最符合我们感知习惯的那一个。

这不是 “虚无主义”,而是更深刻的 “现实认知”—— 承认 “真实的主观性”,不代表 “一切都是假的”,而是意味着 “世界比我们想象的更复杂、更多元”。就像万花筒里没有 “唯一的图案”,但每一幅图案,都是真实存在的;每个观察者眼中的 “现实”,也都是真实的,只是需要被更包容地理解。

或许,未来的科学,不再是 “寻找唯一的客观规律”,而是 “理解不同视角下的局部现实”;未来的我们,也不再纠结 “什么是真实”,而是学会在 “多视角的世界” 里,接纳每一种 “真实” 的存在。毕竟,比起 “只有一种真相” 的单调,“多种真相并存” 的世界,或许才更接近宇宙的本质。


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