当闭上眼，世界还存在吗？量子力学百年终极答案：全靠你「脑补」

新智元报道

编辑：peter东 KingHZ

【新智元导读】量子力学曾经最广为流传的哥本哈根解释说不必考虑什么观察者，只要公式对就行。而新提出的关系量子力学与主观贝叶斯则要让人回归。

1925年，23岁的德国物理学家维尔纳·海森堡，登上了德国北海上的一座小岛——黑尔戈兰岛。

那里，空气里全是海盐味。

就是在这座偏僻小岛上，他做了当时看来「离谱」的事。

他放弃了「电子像行星一样绕核转」的直觉图像，转而用一整套抽象的数学「矩阵」，来描述原子世界。这套看不见不着的形式，很快成了量子力学的第一块地基：矩阵力学。

为此，马克斯普朗克研究所在岛上树立了一块纪念牌

不久之后，薛定谔也端出了自己的「波动方程」。他用波来描述电子，把「电子在哪」改写成「电子出现在某处的概率」。

同一套实验，一边是矩阵，一边是波，他们像是从不同侧面照亮了同一块迷雾。

很快，计算结果勾勒出让人不安的图景：

在原子尺度上，有些物理量根本不能被同时精确测定；

还有一些量的取值，竟然要看你「怎么测」。

1932年获得诺贝尔物理学奖后，海森堡写下了一句后来被无数次引用的话：

「我们所观察到的，并非自然本身，而是自然在我们提出问题方式下所呈现的样子。」

现在，我们似乎终于开始认真追问：这句话，到底有多「字面意义」？

从黑尔戈兰岛，再次发问

真实是什么？

一百年后的2025年，300多位世界顶尖物理学家又一次登上了这座小岛。

他们来给量子力学过「百岁生日」。

会场不大，两个人尤其显眼：Carlo Rovelli和Chris Fuchs。

一个卷发、一身深色毛衣，讲话带着浓重意大利口音；一个美国口音很重，说话快、手势也大。

他们吵的，是一个量子力学百年来都没真正解决的问题：这些方程背后，到底在描述一个怎样的世界？

这就是所谓的「量子力学诠释问题」。

方程大家都同意，也一次次被实验验证。 真正的争议在于：

当我们说「波函数」「叠加态」「坍缩」时，

我们到底是在说「世界本身长什么样」，还是只是在说「我们对世界能了解到什么程度」？

最常见的几种说法，大致可以这样粗暴概括：

• 哥本哈根诠释：把「测量」这件事视为理论的基本前提之一。

  不去问是谁在测量，也不解释为什么会坍缩。

  口号是：闭上嘴，直接算（shut up and calculate）。

• 多世界诠释：干脆说没有坍缩。

  每一种可能结果，都会在不同的分支宇宙中发生。 你只是恰好待在某条分支里。

• 隐变量理论（如玻姆力学）：想要守住严格的决定论，于是引入看不见的「隐藏变量」。 代价是必须接受某种「超距作用」——远处的东西会瞬间互相影响。

表面上看，这是几派物理学家的「哲学品味」之争。但它其实关乎一个非常现实的问题：

我们能不能、以及怎么，把量子力学用在「宏观世界」。比如你、我、整间实验室这样的系统上？

为了把这个问题推到极致，美国物理学家尤金·维格纳，在 1961 年设计了一个著名的思想实验：「维格纳的朋友」。

维格纳的朋友：谁的现实算数？

想象一间完全隔音、隔光、与世隔绝的实验室。

你的朋友吉梅娜在里面测量一个处于「既在此处又在彼处」叠加态的原子。

她按下按钮——瞬间，她「看到」原子在左边。对她而言，世界已确定：原子在左。

而你——维格纳（Wigner）站在实验室外，什么也没看见。根据量子力学，你必须把整个实验室，包括仪器、原子，甚至吉梅娜本人当作一个巨大的量子系统来描述。

在你眼中，吉梅娜尚未「真正」完成测量；她和原子仍处于「她看到左」与「她看到右」的叠加态中。

问题来了是，吉梅娜说：「我亲眼看见了！」

你说：「不，你还没‘坍缩’。」

谁的现实更「真实」？若两人都是对的，那「事实」就不再唯一。

RQM：世界是由关系编织的

对于上述问题，Carlo Rovelli给出的回答是「关系性量子力学」（Relational quantum mechanics，RQM）。

在这一派对维格纳的朋友对解释中，吉梅娜与原子之间建立了关系事实，对她而言原子在左。维格纳与实验室系统之间建立了另一组关系事实，对他而言系统处于纠缠叠加。二个描述都是真实。

关系量子力学指出，物理学不应追求「上帝视角」的宇宙波函数，而应描述 A 相对于 B 的可观测属性。世界由无数局部视角编织而成，无统一叙事。

关系量子力学中，现实不存在于孤立的实体中，而诞生于事物之间的相互作用。

一块石头，因其表面反射的阳光、内部封存的化石，已然「承载」了关于世界的海量信息。Carlo Rovelli说，「我相对于一块石头是真实的」 ——你投下的影子，就是你与石头之间建立的「关系事实」。

现实，不是独立存在于某个事物内部，而是在相互作用中诞生。

QBism：波函数是「个人的用户手册」

而辩论另一方是克里斯·福克斯（Chris Fuchs）提出的主观贝叶斯主义（QBism）。

QBism做的事更激进：

它直接把波函数，从「世界的客观状态」，改写成了一份个人版的概率用户手册。

该阐述认为量子态并非世界的客观描述，而是一位行动主体内心信念的数学编码。量子力学将会为你指示何为未来的测量结果。

对于维格纳的朋友，主观贝叶斯主义认为吉梅娜的波函数是她对原子未来行为的信念编码，随她获得结果而更新。屋外维格纳的波函数是他对整个实验室（含吉梅娜）未来行为的信念编码，尚未更新。二者描述的是不同主体的期望，而非同一客观实体的状态。

主观贝叶斯的本质，是赋予经验主体，远超任意物理系统所具有的不可替代的中心地位。让波函数不是世界的状态，而是观察者与世界打交道的「用户手册」。

殊途同归

量子力学重新拥抱了观察者

有趣的是，这场争辩的两方不是为了胜过对方，而是想要找将观察者加入对量子现象的描述。

关系量子力学的倡导者Carlo Rovelli说：「QBism与关系量子力学极其、极其相似……对我来说，它们就是一回事。」

而主观贝叶斯的支持者Chris Fuchs认为，误解源于双方论证仍处「诗意阶段」，尚欠精确。

相比最传统的不考虑观察者的哥本哈根解释，无论是关系量子力学还是主观贝叶斯，都强调观察者的特殊地位。观察者的回归，正如量子力学的创始人海森堡曾说的「我们观察到的不是自然本身，而是自然对我们提问方式的回应。」

2025年《自然》杂志对1100多名科学家的调查显示，虽然「哥本哈根诠释」仍以47%的得票率领先，但关系性与信息性框架（RQM+QBism等）已赢得21%的支持，且在博士生与青年研究者中支持率显著更高。

2025诺贝尔物理学奖得主、发明了宏观量子效应的米歇尔·德沃雷（Michel Devoret），也公开承认Fuchs基于QBism重构的量子方程式，直接启发了他设计的量子实验。

除此之外，研究者用三对纠缠光子模拟了「维格纳-朋友」系统，结果确实呈现出观测者依赖性。

而更进一步的实证检验，将通过运行在大型量子计算机上的人工智能代理。它们将作为复杂度递增的「观察者」，在完全隔离与受控的环境中，去判断现实是否真的如主观贝叶斯所描述的，依赖宏观观察者。

真实，是谁和谁之间的事？

维也纳量子光学与量子信息研究所的马库斯·穆勒（Markus Müller） 对于为何量子力学要重新引入人作为观察者，做出了下面的类比精妙绝伦：

1相对论的时间膨胀（GPS必须校准）在日常中，它「无关紧要」，却是理解宇宙的基石。

同理，现实的「关系性」与「非绝对性」，或许正是未来物理学，尤其是其与意识、信息、乃至AI融合的新领域，不可或缺的元规则。

会议的最后，Rovelli 站在黑尔戈兰岛的海风里，半是感慨、半是释然地说：「关系性量子力学消解了一种焦虑，因为我无法触及终极实在。对我而言，真实就是相对于我们的真实。」

Fuchs则笑着补了一句，带着一点神秘主义的味道：「如果量子力学在告诉我们： 我在其中所做的事有意义……那，这就已经足以让生命值得一活。」

对量子力学来说，这也许是一个新的起点：

真实，既不是写死在宇宙说明书里的某一行，而是每一个观察者，与世界之间共同写下的故事。

本文三个示意图由Z-image绘制。

参考资料：

https://www.science.org/content/article/100-years-quantum-mechanics-redefining-reality-us-center

https://www.campusfrance.org/en/actu/michel-devoret-prix-nobel-de-physique-2025

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