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在上一节里,我们对于到底谁才是挂机游戏里的真正玩家的问题展开了讨论,也就是对于量子理论中的观察者问题进行了分析。我向大家介绍了「维格纳的朋友」的思想实验,并展现了这个实验中的多观察者所导致的逻辑悖论。
那么,我们继续讨论这个有意思的实验。
那么,对于「维格纳的朋友」实验,目前物理学界的结论到底如何呢?
自从维格纳提出这个思想实验后,物理学界一直对其有各种不同的争论意见,因此针对这个意义重大的思想实验,物理学家们肯定非常希望能得到答案,甚至可以说是摩拳擦掌地希望把它从思想实验转换成一个真实的实验并加以检验。
通过科学家们的不断努力,这个想法终于慢慢变得可行了。
先是澳大利亚的物理学家娜拉·蒂施勒(NoraTischler)和她的同事首先将这个思想实验转变成了一个用数学描述的定理,接着2015年,奥地利维也纳大学的查斯拉夫·布鲁克纳(?aslavBrukner)就据此设计了一个可以用纠缠光子来进行检验实验方案。
在布鲁克纳的实验方案中,他使用了两对测量仪器来分别替代「维格纳与维格纳的朋友」,然后用两组仪器分别观察一对纠缠着的光子。
首先,布鲁克纳给每个「维格纳的朋友」都分配观察其中一个粒子,这两组仪器分别被置于两个不同的密闭实验室中,在各自的实验室中对各自的光子进行独立测量。根据维格纳的想法,这两组仪器一直在分别观察纠缠光子的状态,所以纠缠的光子对被分别观察后应该已经完全坍缩,发生了退相干,脱离了纠缠状态。
在密闭实验室外,科学家再安排两组仪器,充当两个房子外的「维格纳」。然后由「维格纳」们再对相应的正在测量光子的朋友进行测量,之后两个维格纳相互交换答案并重复这个过程。
如果两个密闭实验室里的「朋友」设备所看到的是明确最终的结果,因为纠缠光子已经退相干了,那么外部两个维格纳所发现的结果之间按道理只应显示出微弱的相关性,结果应该符合贝尔不等式的约束。但如果维格纳们所发现的仍然是一种高度相关的模式,打破贝尔不等式的相关状态,就说明实验像维格纳当年所猜想的那样,不同的观察者得出了不同的观察结论,观察者之间的矛盾将被证实。
科学家们前后进行了超过9万次的实验,这期间他们不断完善实验方案,堵住了很多之前设计不足导致的漏洞,将实验结论的可信度逐渐提高到了趋于完善的地步。
最后实验的结果明确地表明,维格纳之间测量出的是一种高度相关的模式,超过了贝尔不等式的限制。而且澳大利亚和中国台湾的研究团队进行的相似实验也得出了相同的结论。
所以,当今物理学界对此问题的最新结论就是:不同的观察者的确会对同一个量子系统得出的彼此完全不同的观察结论,客观世界的状态确实会随观察者的不同而发生改变。
客观究竟如何往往取决于如何观察
换句话说,维格纳实验中,虽然维格纳和他的朋友看到的客观现象不同,但都是正确的,他们只能看到与自己相关的客观事实。
这听起来虽然很离奇,不过这个实验的结果其实早就在科学家的预料之中了,科学家们早就已经预感维格纳实验会得出这样的结论。
对于客观物体的状态会受到观察者影响这事在科学界也已经不是什么惊世骇俗的观点,不过这个实验还是再次把这个到底什么才是客观世界的哲学问题再一次地令人无法回避地摆到了科学家们面前,让科学家们不得不认真直面客观世界和主观世界之间那本来就模糊不清的界限。
虽然在这些实验中,科学家们都是采用仪器来替代人进行观察,我们暂时也无法验证到底生命意识的参与在这个过程中会起多大作用,但是现在整个科学界还是普遍相信客观世界与我们的主观世界必然是紧密相关、彼此缠绕交织着的,主观世界在某种程度上的确决定着客观世界到底如何变化。
不过,对于涉及到具体的观察者效应,我们还是希望更进一步弄明白更多的问题,比如:
究竟观察者的「意识」在观察中起到了什么作用?
我们的「意识」又是如何影响到客观世界的?
为什么不同的观察者对同一个客观世界会有不同的认识,但我们这个世界却在宏观上依然是整体一致的呢?
还有,究竟什么样的才算是有「意识」的观察者呢?动物算吗?人工AI算吗?还没有正常思考能力的婴儿算吗?
对于这些问题的解释方向,当今物理学主要有两大流派。一个就是比较传统的哥本哈根派,一个就是现在比较流行的多世界派。
但这两种理论其实在哲学角度来说,是有点殊途同归的意思,我们先说说哥派的理论。
哥本哈根派走的是意识流方向,把一切归于说不清楚的「意识」。也就是说,是什么手段观不观测并不重要,重要的是观测之后的结果有没有被某个意识接收并认识,意识才是最终决定量子是否坍缩的根本原因。
比如,我们让一只狗来观测,狗观测之后波函数是否会坍缩呢?我们其实无法判断狗是否算有意识的动物,但这不重要,关键在于狗是否会将它观测到的信息有效传递给你,能在多大程度上准确传递给你?
比如狗狗懂得用叫声准确地传递它看到的信息给你,那么其实也就相当于你观测了,狗只不过相当于你的一件观测设备而已,那这自然同样会导致量子系统的坍缩。
其实我们完全可以把所有自身以外的东西,包括人、动物、仪器等等全部都看成整个系统的一部分,当这些「东西」观测了某个量子态之后,量子态的信息就会和它们纠缠在一起,让它们也成为系统的一部分,而最终这些系统会不会坍缩,其实完全取决于「你」最后从这个整体系统中获得了什么信息。
之前我们介绍薛定谔的猫这个思想实验的时候,我们用了一个游戏地图刷怪的例子来作为比喻:当玩家角色没有进入地图的时候,我们是无论如何也无法得知地图上是否有怪的,因为怪根本就还没有刷出来啊,我们不进入地图,这个怪就永远只是程序脚本中的概率存在。
但是,我们如果派一个NPC(计算机角色)进入地图去查看,能否得知怪是否刷出呢?
结论是,要看这个NPC是否会把它看到的情况准确无误地告诉我。
如果它看到了,但不告诉我,我依然不知道刷怪程序是否执行了,我无法判断非玩家角色是否能触发刷怪程序。或者说刷怪程序虽然执行了,但是如果NPC不能向我汇报它看到的情况,我也无法得知刷怪结果是什么。
就像刚才维格纳的朋友实验一样,这两种情况对于我来说,其实是等价的。
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