深度长文：所谓的客观现实可能并不存在！

1961 年，诺贝尔物理学奖得主尤金・维格纳提出了一个看似荒诞却直击物理学核心的思想实验。这个被后世称为 “维格纳的朋友” 的实验，以量子力学为基础，抛出了一个颠覆性的问题：如果两个观察者对同一物理过程的测量结果截然不同，且各自的结果都符合量子力学规律，那么 “客观现实” 是否真的存在？

半个多世纪以来，这个思想实验如同量子领域的 “幽灵”，困扰着一代又一代物理学家。

它不仅是薛定谔的猫实验的 “人性化升级”，更将量子力学的核心矛盾 —— 叠加态、测量坍缩与观察者的角色 —— 推向了更尖锐的层面。直到最近，随着量子技术的突破性进展，研究人员终于将这个停留在纸面上的思想实验变成了现实。他们在预印期刊 arxiv 上发表的研究结果，给出了一个令人不安的答案：现实或许是不可调和的，客观现实的绝对存在性，正面临着量子力学的严峻挑战。

要理解 “维格纳的朋友” 实验，我们必须先回到量子力学的基础逻辑，尤其是那个让爱因斯坦都难以接受的核心概念 —— 叠加态。

在经典物理学中，一个物体的状态是确定的。比如一颗硬币，要么是正面朝上，要么是反面朝上，不存在 “既是正面又是反面” 的中间状态。

但在量子世界里，微观粒子（如光子、电子）的行为却完全不同。根据量子力学的哥本哈根诠释，在未被测量之前，微观粒子可以同时处于多个状态的叠加之中。

以光子的偏振为例：光子的偏振方向可以是水平（H），也可以是垂直（V）。在没有进行测量时，光子并非处于 “非 H 即 V” 的确定状态，而是处于 “H 和 V 的叠加态”—— 也就是说，它同时具备水平偏振和垂直偏振的属性。这种状态看似违背常识，但却是量子力学的基本假设，并且已经被无数实验所验证。

而 “测量” 这一行为，在量子力学中扮演着极其特殊的角色。当观察者对处于叠加态的粒子进行测量时，粒子的叠加态会瞬间 “坍缩”，从多个可能的状态中随机选择一个，呈现出一个确定的测量结果。比如测量光子的偏振，一旦测量完成，光子就会明确地表现为水平偏振或垂直偏振，叠加态消失。

维格纳正是基于这一核心逻辑，设计了他的思想实验。实验的核心设定简单而精妙：

假设存在一个封闭的实验室，维格纳的朋友（一位物理学家）在实验室内部，对一个处于偏振叠加态的光子进行测量。根据量子力学的规则，当朋友完成测量后，光子的叠加态会坍缩，朋友会得到一个确定的结果 —— 要么是水平偏振，要么是垂直偏振。

对朋友而言，这个结果是明确且唯一的，光子的状态已经从叠加态变成了确定态，这是她所感知到的 “现实”。

但与此同时，维格纳本人站在实验室外面，并且对实验室内部的情况一无所知。他不知道朋友是否已经进行了测量，也不知道测量的结果是什么。那么，从维格纳的视角来看，实验室内部的系统（包括光子、朋友的测量仪器，甚至朋友本人）处于什么状态呢？

根据量子力学的数学描述，维格纳作为外部观察者，没有对实验室内部的系统进行任何测量。因此，整个实验室系统（光子 + 朋友 + 仪器）仍然处于叠加态之中。在维格纳看来，光子既没有坍缩到水平偏振，也没有坍缩到垂直偏振，而是和朋友的测量结果、朋友的意识状态一起，处于一种 “光子水平偏振 + 朋友观测到水平” 和 “光子垂直偏振 + 朋友观测到垂直” 的叠加态。

这就出现了一个惊人的矛盾：对于实验室内部的朋友来说，光子的状态是确定的，叠加态已经坍缩；而对于实验室外部的维格纳来说，光子和朋友的整个系统仍然处于叠加态，坍缩并未发生。两个观察者对同一个物理过程的 “现实” 产生了完全不同的认知，并且这两种认知都严格遵循量子力学的规律，没有任何逻辑错误。

面对这个悖论，维格纳陷入了深深的思考。他意识到，问题的关键可能出在 “观察者” 的定义上。在经典物理学中，观察者是独立于被观测系统之外的，测量过程不会受到观察者主观状态的影响。但在量子力学中，测量似乎与观察者的意识紧密相关。

维格纳提出了一个大胆的猜想：或许量子测量的坍缩并不是由测量仪器本身引起的，而是由 “有意识的观察者” 的感知导致的。也就是说，只有当有意识的观察者意识到测量结果时，叠加态才会发生坍缩。在他的思想实验中，朋友作为有意识的观察者，在观测到光子偏振的瞬间，引发了叠加态的坍缩；而维格纳作为外部观察者，没有意识到内部的测量结果，因此整个系统对他而言仍然处于叠加态。

这一观点在当时引起了巨大的争议。维格纳在后来的著作中写道：“不可能在没有意识的情况下，以完全一致的方式表述量子力学的定律。无论我们未来的观念如何发展，对外部世界的研究都会得出这样的结论，即意识的内容是终极现实，这一点仍将是引人注目的。”

他的这一论断，将意识引入了原本被认为是客观的物理学领域，使得 “维格纳的朋友” 实验不仅成为一个量子力学的悖论，更触及了哲学层面的 “现实本质” 问题。

“维格纳的朋友” 实验提出后的几十年里，它一直停留在思想层面。一方面，由于实验需要严格隔离的系统和高精度的测量手段，当时的技术条件无法实现；另一方面，实验涉及到 “意识是否影响量子态” 这一敏感话题，也让许多物理学家望而却步。

但随着量子纠缠技术、量子测量技术的飞速发展，情况逐渐发生了改变。研究人员意识到，不需要真正让 “有意识的观察者” 处于叠加态（这在伦理和技术上都不现实），可以用纠缠光子和自动化测量装置来模拟 “维格纳” 和 “朋友” 的角色，从而间接验证实验的核心逻辑。

2023 年，由因斯布鲁克大学博士后研究员马丁・林鲍尔（Martin Ringbauer）等人组成的研究团队，在维格纳思想实验的基础上，设计了一个可操作的实验方案。他们的核心思路是 “加倍” 维格纳的实验，通过纠缠光子构建两个相互独立又关联的 “实验室系统”，从而让实验结果具备可验证性。

实验的具体 setup 如下：

• 纠缠光子对的制备：研究人员首先制备了一对处于纠缠态的光子，分别命名为光子 A 和光子 B。根据量子纠缠的特性，这两个光子的偏振状态是高度关联的 —— 如果测量到光子 A 是水平偏振，那么光子 B 必然也是水平偏振；反之亦然。这种纠缠特性确保了两个 “实验室系统” 之间的关联性，为后续的对比实验奠定了基础。
• 两个 “内部观察者”（朋友）：研究人员设置了两个相互隔离的实验室，分别称为实验室 1 和实验室 2。每个实验室内部都放置了一套自动化测量装置（相当于维格纳的 “朋友”），负责测量对应的纠缠光子（实验室 1 测量光子 A，实验室 2 测量光子 B）。当测量完成后，装置会记录下光子的偏振状态（水平或垂直），这相当于 “朋友” 得到了确定的测量结果。
• 两个 “外部观察者”（维格纳）：在两个实验室的外部，研究人员设置了另一套测量系统，由两个 “外部观察者” 组成，分别命名为爱丽丝（Alice）和鲍勃（Bob）。爱丽丝负责对实验室 1 的整个系统（包括光子 A 和内部测量装置）进行二次测量，鲍勃则负责对实验室 2 的整个系统（包括光子 B 和内部测量装置）进行二次测量。爱丽丝和鲍勃的测量方式是非经典的干涉测量，这种测量可以判断被测量系统是否处于叠加态。

简单来说，这个实验的结构是：两个内部 “朋友” 分别测量纠缠光子，得到各自的 “现实”；两个外部 “观察者”（爱丽丝和鲍勃）则测量整个内部系统，判断内部系统是否处于叠加态，从而得到他们的 “现实”。通过对比内部和外部的测量结果，研究人员可以验证维格纳思想实验中的核心矛盾 —— 不同观察者的 “现实” 是否真的不可调和。

实验的过程可以分为两个阶段：

• 第一阶段：内部测量（朋友的观测）：首先，两个实验室的内部测量装置同时对各自的纠缠光子进行测量。根据量子力学的规则，当内部装置完成测量后，光子 A 和光子 B 的叠加态会分别坍缩，内部装置记录下确定的偏振状态（比如实验室 1 记录光子 A 为水平偏振，实验室 2 记录光子 B 为水平偏振）。对内部 “朋友” 而言，测量结果是确定的，这是他们的 “现实”。
• 第二阶段：外部测量（爱丽丝和鲍勃的观测）：在内部测量完成后，爱丽丝和鲍勃对各自对应的实验室系统进行干涉测量。干涉测量的核心原理是：如果被测量的系统（实验室 + 光子）处于叠加态，那么干涉图案会呈现出特定的条纹；如果系统已经坍缩到确定态，那么干涉图案会呈现出另一种完全不同的条纹。

研究人员的关键假设是：如果维格纳的思想实验是正确的，那么爱丽丝和鲍勃的干涉测量结果应该显示，实验室系统仍然处于叠加态（即内部 “朋友” 的测量没有导致系统坍缩）；而内部 “朋友” 的测量结果则显示，光子的状态已经确定（即叠加态已经坍缩）。这两种结果将同时成立，且都符合量子力学的规律，从而证明 “现实是相对于观察者的”。

3. 实验结果：不可调和的 “现实分歧”

经过多次重复实验，研究团队得到了明确的结果：爱丽丝和鲍勃的干涉测量结果显示，两个实验室系统确实处于叠加态；而两个内部测量装置的记录则显示，光子的偏振状态已经确定（叠加态坍缩）。

这意味着，内部 “朋友” 和外部 “观察者”（爱丽丝、鲍勃）对同一个物理过程的 “现实” 认知完全不同：

• 对内部 “朋友” 而言，光子的状态是确定的（水平或垂直），叠加态已经坍缩，这是一个客观存在的 “事实”；
• 对爱丽丝和鲍勃而言，实验室系统仍然处于叠加态，叠加态并未坍缩，这也是一个可验证的 “事实”。

更重要的是，这两种 “事实” 并不是因为测量误差或实验设计缺陷导致的，而是严格遵循量子力学规律的必然结果。马丁・林鲍尔在接受采访时表示：“看来，与经典物理学不同，测量结果不能被认为是绝对真实的，但必须相对于执行测量的观察者来理解。”

这一结果直接验证了维格纳思想实验的核心猜想：不同观察者的 “现实” 可以是不可调和的，不存在一个独立于观察者之外的、绝对的 “客观现实”。

这项实验的结果，不仅仅是对量子力学理论的一次验证，更对整个科学体系的基础提出了深刻的挑战。科学之所以被认为是客观的，核心在于它依赖于 “可重复、可验证的事实”—— 一个实验结果，无论由谁来观测、谁来验证，都应该得到相同的结论。但维格纳的朋友实验及其现代验证，却打破了这一基本前提。

自启蒙运动以来，科学方法的核心假设是 “客观实在论”—— 即存在一个独立于观察者的外部世界，科学的目的就是通过观察和测量，揭示这个外部世界的客观规律。在经典物理学中，这一假设是完全成立的：无论是牛顿的万有引力定律，还是麦克斯韦的电磁理论，其规律的有效性都不依赖于观察者的身份、状态或测量方式。一个苹果从树上落下，无论谁来观察，它的下落加速度都是 9.8m/s²；一束光在真空中传播，无论谁来测量，它的速度都是 3×10⁸m/s。

但量子力学的发展，尤其是维格纳的朋友实验的验证，却让这一假设变得岌岌可危。实验结果表明，在量子领域，“事实” 是依赖于观察者的 —— 不同的观察者可以对同一个物理过程得出截然不同的结论，且这些结论都是正确的、可验证的。这意味着，科学所追求的 “客观事实”，在量子层面可能并不存在，或者说，“客观事实” 的定义需要被重新审视。

这对科学方法的冲击是巨大的。如果测量结果是观察者依赖的，那么传统的 “独立验证” 方法就会失效。比如，一个物理学家在实验室中得到的量子测量结果，另一个物理学家在不同的观测视角下可能会得到完全不同的结果，这并不意味着其中一个人犯了错误，而是因为他们的 “观察者身份” 不同。那么，科学研究如何才能达成共识？科学的 “客观性” 又该如何定义？

事实上，关于量子力学的本质以及它所描述的 “现实”，物理学家之间的分歧由来已久。自量子力学诞生以来，就存在多种不同的诠释，每种诠释都试图解释量子世界的反常理现象，但至今没有一种诠释能够得到所有物理学家的认可。

哥本哈根诠释：这是最经典、最被广泛接受的一种诠释，由玻尔、海森堡等人提出。它认为，量子粒子在未被测量时处于叠加态，测量行为导致叠加态坍缩，从而呈现出确定的结果。但哥本哈根诠释并没有明确说明 “测量” 的定义 —— 什么样的过程算是 “测量”？测量仪器必须是宏观的吗？意识是否在测量中扮演角色？这些问题的模糊性，为维格纳的猜想埋下了伏笔。

多世界诠释：由休・埃弗莱特提出的多世界诠释，试图回避 “叠加态坍缩” 这一神秘过程。它认为，当对量子粒子进行测量时，宇宙会分裂成多个平行宇宙，每个宇宙对应一个可能的测量结果。在每个平行宇宙中，观察者都会看到一个确定的结果，而所有可能的结果都在不同的宇宙中同时存在。按照多世界诠释，维格纳和他的朋友并没有产生 “现实分歧”，而是分别处于不同的平行宇宙中，各自的结果都是真实的。

隐变量理论：以爱因斯坦为代表的部分物理学家，拒绝接受量子力学的概率性和叠加态概念。他们认为，量子粒子的状态其实是由某种未被发现的 “隐变量” 决定的，量子力学的不确定性只是因为我们尚未掌握这些隐变量。如果能够找到隐变量，量子力学就可以像经典物理学一样，具备完全的确定性。但贝尔不等式实验的结果，已经在很大程度上否定了局域隐变量的存在，这也让爱因斯坦的观点逐渐失去了支持。

维格纳的朋友实验及其现代验证，进一步加剧了这种分歧。支持哥本哈根诠释的物理学家可能会认为，实验结果证明了意识在量子测量中的核心作用；支持多世界诠释的物理学家则可能将其解读为平行宇宙存在的证据；而那些试图寻找量子力学新诠释的物理学家，则可能从中看到了重构量子理论基础的契机。

正如研究人员在论文中所指出的：“这种选择要求我们接受不同观察者对实验中发生的事情不可调和的不同意见的可能性。” 这意味着，物理学家们可能需要放弃对 “绝对客观现实” 的执念，重新思考量子力学的本质。