新的新的现实量子悖论使观察到的现实的基础受到质疑

2022-01-18 13:52:00从丽义导读如果一棵树掉在森林里，没人在那里听到，量悖论使它会发出声音吗?观察有人说，也许不是到的的基到质。如果有人在那里听到呢?础受如果你觉得这意味着它显然没有发出声音

如果一棵树掉在森林里，没人在那里听到，新的现实它会发出声音吗?量悖论使有人说，也许不是观察。

如果有人在那里听到呢?到的的基到质如果你觉得这意味着它显然没有发出声音，您可能需要修改该意见。础受

我们发现了量子力学中的新的现实一个新悖论，即我们两个最基本的量悖论使科学理论之一以及爱因斯坦的相对论，这使人们对有关物理现实的观察一些常识性观念产生了怀疑。

量子力学与常识

看一下以下三个语句：

当有人观察到事件发生时，到的的基到质它确实发生了。础受

可以做出自由选择，或者至少可以进行统计随机选择。

在一个地方做出的选择不会立即影响一个遥远的事件。(物理学家称此为“局部性”。)

这些都是直觉的想法，甚至被物理学家广泛相信。但是我们发表在《自然物理学》上的研究表明，它们不可能全部都是正确的，否则量子力学本身必须在某种程度上崩溃。

这是迄今为止量子力学中一系列发现的最强结果，这些发现颠覆了我们对现实的看法。要了解为什么它如此重要，让我们看一下这段历史。

为现实而战

量子力学可以很好地描述微小物体的行为，例如原子或光粒子(光子)。但是这种行为是……非常奇怪。

在许多情况下，量子理论无法给出诸如“该粒子现在在哪里?”之类的问题的明确答案。取而代之的是，它仅提供观察粒子时可能在何处发现的概率。

对于一个世纪前该理论的奠基人之一的尼尔斯·玻尔来说，这不是因为我们缺乏信息，而是因为诸如“位置”之类的物理属性实际上是不存在的，除非对其进行测量。

而且，由于无法同时完美观察粒子的某些属性(例如位置和速度)，因此无法同时实现它们的真实性。

阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)认为这个想法站不住脚。在1935年与理论理论家鲍里斯·波多尔斯基(Boris Podolsky)和内森·罗森(Nathan Rosen)的文章中，他认为，现实的意义远不止量子力学所能描述的。

该文章考虑了处于特殊状态的一对遥远粒子，现在称为“纠缠”状态。当对两个纠缠的粒子测量相同的属性(例如，位置或速度)时，结果将是随机的，但每个粒子的结果之间将存在相关性。

例如，观察者测量第一粒子的位置可以完美地预测遥远粒子位置的测量结果，甚至无需触摸它。或者观察者可以选择预测速度。他们认为，这是很自然的解释，如果两个特性在测量之前就已经存在，那与玻尔的解释相反。

但是，在1964年，北爱尔兰物理学家约翰·贝尔(John Bell)发现，如果对两个粒子进行不同测量的更复杂的组合，爱因斯坦的论点就无法成立。

贝尔表明，如果两个观察者随机且独立地在测量其粒子的一种或另一种性质(例如位置或速度)之间进行选择，则平均结果无法用任何理论将位置和速度都预先存在的局部性质加以解释。

这听起来令人难以置信，但是实验现在已经确定地证明了贝尔的相关性确实存在。对于许多物理学家来说，这是玻尔正确的证据：物理性质只有在进行测量后才存在。

但这提出了一个关键问题：“度量”有什么特别之处?

观察者，观察到

1961年，匈牙利裔理论物理学家尤金·维格纳(Eugene Wigner)设计了一项思想实验，以说明测量概念的棘手之处。

他考虑了一种情况，即他的朋友进入一个密闭的实验室，并对量子粒子(例如其位置)进行测量。

但是，维格纳注意到，如果他用量子力学方程式从外部描述这种情况，结果将大不相同。从维格纳的角度来看，朋友不再是朋友的测量来使粒子的位置真实，而是与粒子纠缠在一起并被周围不确定性所感染。

这类似于薛定ding(Schrödinger)著名的猫，这是一种思想实验，其中盒子中猫的命运与随机量子事件纠缠在一起。

对于维格纳来说，这是一个荒谬的结论。取而代之的是，他相信观察者的意识一旦介入，纠缠就会“崩溃”，使朋友的观察变得确定。

但是，如果维格纳错了怎么办?

我们的实验

在我们的研究中，我们基于维格纳朋友悖论的扩展版本，该版本由维也纳大学的ČaslavBrukner 首次提出。在这种情况下，有两个物理学家(分别称为爱丽丝和鲍勃)在两个遥远的实验室中与自己的朋友(查理和黛比)在一起。

还有另外一个转折：查理和黛比现在正在测量一对纠缠的粒子，就像在贝尔实验中那样。

正如维格纳的观点一样，量子力学方程告诉我们查理和黛比应该与他们观察到的粒子纠缠在一起。但是由于这些粒子已经相互纠缠，理论上，查理和黛比本人也应该纠缠在一起。

但这在实验上意味着什么?

我们的实验是这样的：朋友进入他们的实验室并测量他们的颗粒。一段时间后，爱丽丝和鲍勃各自掷硬币。如果是头，他们打开门，问他们的朋友看到​​了什么。如果是尾巴，它们会执行不同的测量。

如果Charlie以Wigner所计算的方式与他所观察到的粒子纠缠在一起，那么这种不同的测量方法总是会给Alice带来积极的结果。对于鲍勃和黛比也是如此。

但是，无论采用哪种测量方法，都无法阻止他们朋友在实验室内观察到的任何记录进入外界。查理(Charlie)或黛比(Debbie)不会记得在实验室里看到过任何东西，就好像从完全麻醉中醒来一样。

但是，即使他们不记得了，这真的发生了吗?

如果本文开头的三个直观想法是正确的，则每个朋友都可以在实验室中看到一个真实而独特的测量结果，而与Alice或Bob后来决定打开自己的门无关。同样，爱丽丝和查理所看到的东西不应取决于鲍勃的远处硬币落地的方式，反之亦然。

我们表明，如果是这种情况，则爱丽丝和鲍勃可能期望看到的结果之间的相关性将受到限制。我们还表明，量子力学预测爱丽丝和鲍勃将看到超出这些极限的相关性。

接下来，我们进行了一项实验，以使用纠缠的光子对来确认量子力学预测。每个朋友的测量值的作用是由每个光子在设置中可能采用的两条路径之一决定的，具体取决于光子的一种称为“极化”的属性。即，路径“测量”极化。

我们的实验仅是原则上的证明，因为“朋​​友”非常小而简单。但是，这提出了一个问题，即对于更复杂的观察者来说，是否也会得到相同的结果。

我们可能永远无法对真正的人类进行这项实验。但是我们认为，如果“朋友”是在大型量子计算机中运行的人类级人工智能，有一天可能会做出结论性的演示。

这是什么意思呢?

尽管结论性的测试可能还需要数十年的时间，但是如果量子力学的预测继续保持下去，这对我们对现实的理解将产生深远的影响，甚至比贝尔相关性更重要。一方面，我们发现的相关性不能仅通过说物理特性在被测量之前就不存在来解释。

现在，对测量结果本身的绝对现实提出了质疑。

我们的结果迫使物理学家直面测量问题：要么我们的实验没有扩大规模，要么量子力学让位给所谓的“ 客观坍塌理论 ”，要么我们的三个常识性假设之一必须被拒绝。

像de Broglie-Bohm这样的理论提出了“远距离动作”的假设，其中动作可以在宇宙中的其他地方产生瞬时影响。但是，这与爱因斯坦的相对论直接冲突。

一些人在寻找一种拒绝选择自由的理论，但它们要么要求倒退的因果关系，要么需要一种宿命论的宿命论形式，称为“超确定论”。

解决冲突的另一种方法可能是使爱因斯坦的理论更具相对性。对于爱因斯坦，不同的观察者可能不同意时，或在那里发生什么事，但什么情况是一个绝对的事实。

但是，在某些解释中，例如关系量子力学，QBism或多世界解释，事件本身可能仅相对于一个或多个观察者发生。一个人观察到的倒下的树可能对其他所有人都不是事实。

所有这些并不意味着您可以选择自己的现实。首先，您可以选择要问的问题，但是答案是世界所给出的。甚至在关系世界中，当两个观察者交流时，他们的现实也纠缠在一起。这样，可以出现一个共同的现实。

这意味着，如果我们俩目睹同一棵树倒下而您说听不到，您可能只需要助听器。