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在2025年1月,维也纳的一队物理学家做了一件本应轰动全球的新闻头条的事情。他们将大约7000个钠原子聚集在一起,形成一个单一的纳米颗粒,然后将其通过一个特制的干涉仪。从另一边出来的,是一个干涉图样。一个波的[音乐]图样。当你让一个波同时通过两个开口,并在另一边发生干涉时,就会得到这样的图样。
现在,7000个原子听起来不多,直到你想到这[音乐]实际上意味着什么。这个纳米颗粒的质量约为170,000道尔顿。这使得它与一个小型病毒的重量相当。[音乐]这是一个物体,如果你把它放大足够大,你就可以在普通的显微镜下看到它。维也纳团队证明了,这个由7000个原子组成的物体,在干涉仪中并不是以粒子的形式穿过的。它是以波的形式穿过的。它同时通过了两条路径。它存在于物理学家所说的叠加态中,[音乐]在这个状态下,纳米颗粒在某种非常真实的意义上同时存在于两个地方。
但真正令人不安的是这个结果。一旦有人试图弄清楚纳米[音乐]颗粒实际走了哪条路,干涉图样就消失了。波的行为也消失了。纳米颗粒突然像一个正常的物体一样,只通过一条路径。观察它的行为就改变了它所做的事情。[音乐]这就是观察者效应。而且这并不新鲜。物理学家们已经知道了近一个世纪。他们最初是在单个电子上看到的,然后是光子,然后是原子,然后是60个原子的分子,然后是430个原子,然后是2000个原子。每一次他们拓展边界,结果都一样。量子物体存在于叠加态中,直到有东西观察它们,然后叠加态就会坍缩成一个单一确定的结果。
实验总是有效的。数学总是能得到验证。量子力学已被证实达到10位以上有效数字的精度,这就像预测从[音乐]纽约到洛杉矶的距离,并且精确到人类头发丝的宽度。所以理论是有效的。没有人对此有异议。
物理学家们无法达成一致的是。他们争论了一百年,至今仍无法解决的是,观察者效应到底意味着什么。什么才算作观察?为什么观察一个量子系统会改变它?在你看之前,系统是否[音乐]处于一个确定的状态,还是观察行为本身创造了结果?意识是否起作用?现实本身是否依赖于观察?
这些不是边缘问题,不是由物理学边缘人物提出的。它们发表在《自然》、《科学》、《物理评论快报》上,由普林斯顿、麻省理工、牛津和维也纳的研究人员发表。然而,几十年来,物理学的职业文化基本上将其视为职业自杀,如果公开提出这些问题的话。有一个不成文的规定。你可以使用量子力学。你可以用它来计算。你可以用它来建造技术。但你不应该问它意味着什么。
那个规定终于开始[音乐]被打破了。但它所压制的疑问比大多数人意识到的更令人不安。因为观察者效应不仅仅提出了抽象的哲学谜题。它对意识的本质,对现实是否在无人观察时存在,以及你是否拥有自由意志,都具有具体而实在的意义。这些意义是许多物理学家完全理解的,但宁愿不公开讨论。当你追溯那些试图讨论它们的人的历史以及他们的职业生涯发生了什么时,你就会开始[音乐]明白为什么沉默会持续这么久。
这是关于观察者效应到底在告诉我们什么的故事。为什么如此多才华横溢的人花了这么长时间假装它不存在,以及为什么我们开始得到的答案可能比任何人预期的都更奇怪[音乐]。
要理解观察者效应为何如此令人不安,你需要看到揭示它的实验。而且你需要把它看作它实际的样子,而不是教科书上的图示,它是人类有史以来见过的最深刻、最奇怪的事情之一。
1801年,一位名叫托马斯·杨的英国博学家进行了一个优雅而简单的实验。他将阳光通过一个[音乐]微小的针孔,形成一束相干光,然后将这束光导向一个带有两个狭缝的屏障[音乐]。在屏障后面的屏幕上,他观察发生了什么。发生的是一个干涉图样。明暗相间的条纹。明亮的条纹出现在来自两个狭缝的波同步到达并相互增强的地方。黑暗的条纹出现在波不同步到达并相互抵消的地方。结果证明光具有波动性。这是一个美丽的实验,两百年后,《物理世界》的读者投票选出了物理学中最美的实验。
但故事并没有就此结束,因为在1959年,一位名叫克劳斯·约翰逊的德国物理学家用电子进行了同样的实验。不是光,而是电子,微小的物质粒子,[音乐]就是那些围绕原子核运行的粒子,就是那些通过导线携带电流的粒子。他得到了相同的干涉图样。[音乐]结果表明,电子也表现出波动性。
这已经够奇怪了,但真正令人费解的版本出现在1989年[音乐],当时东京日立高级研究实验室的赤崎明(Akira Tonamura)用单个电子进行了实验,一次只发射一个。赤崎明使用了一个电子双棱镜,本质上是为单个电子提供了两条路径。他将电子源的功率调得非常低,以至于在任何给定时刻,设备中只有一个电子。没有东西可以与之干涉。没有其他粒子,没有其他波,只有一个单独的电子。
最初的几个电子落在探测器上看似随机的点上。10个电子之后,图样看起来像噪音。100个之后,你可能会开始眯起眼睛猜测。但10,000个单独的电子之后,每个电子都是单独发射的,每个电子都在设备中单独存在,[音乐]一个完美的[清嗓子]干涉图样出现了。波峰和波谷,明暗条纹,完全是你期望的两个波重叠的图样。
2002年,《物理世界》杂志的读者投票选出了赤崎明的实验是物理学史上最美的实验。美与奇怪是密不可分的,因为干涉图样证明了每个单独的电子,每个电子都是一个单一的、不可分割的粒子,却以某种方式同时通过了两条路径并与自身发生了干涉。那里没有别的东西。[清嗓子]电子是孤立的,但它表现得好像同时走了两条路。
现在,显而易见的问题是,电子到底穿过了哪个狭缝?所以物理学家们在其中一个狭缝处放置了一个探测器来[音乐]找出答案,而就在他们这样做的那一刻,干涉图样消失了。电子开始表现得像正常的粒子,只通过一个狭缝或另一个,绝不是两者。探测电子路径的行为本身就摧毁了他们试图观察的行为。
想一想。当没有人观察时,电子通过两个狭缝并产生波的图样。当有人观察时,它只通过一个狭缝,并表现得像一个粒子。电子似乎知道它是否被观察。
这个结果已经被[音乐]复制了数千次,并且越来越复杂。它适用于电子、光子、中子、原子、分子。1999年,维也纳的Marcus AR和Anton Xylinger的团队用巴克明斯特富勒烯分子(由60个碳原子组成的微型足球结构)证明了干涉。到2011年,他们已经将其推进到430个原子的分子。到2019年,记录是大约2000个原子的分子,质量超过25,000道尔顿。这些不再是微小的量子粒子。它们是包含数万个亚原子粒子的物体,它们仍然表现出[音乐]波动性。它们仍然同时通过两条路径,并且在你试图观察它们走了哪条路的那一刻,它们就会停止这样做。
2025年1月的维也纳实验将这一点推得更远,7000个原子,170,000道尔顿,相当于一个小型病毒的质量。而且它仍然有效。干涉图样仍然存在,并且在你试图[音乐]确定粒子路径的那一刻,它仍然会消失。
因此,量子怪异与正常经典行为之间的界限不断被推向[音乐]宏观世界。没有人找到量子力学停止工作的点。没有人找到物体停止能够同时存在于两个地方的尺寸。唯一能够可靠地使叠加态坍缩的是观察、测量、观察的行为。
但观察到底意味着什么?这就是事情变得不舒服的地方,因为在1978年,约翰·阿奇博尔德·惠勒提出了一个思想实验,使观察者效应更加奇怪。惠勒是20世纪物理学的巨头之一。他参与了曼哈顿计划。他指导了理查德·费曼。他创造了“黑洞”和“虫洞”这两个词。在78年的一次纪念费曼的研讨会上,他提出了一个叫做“延迟选择实验”的设想。
这个想法非常简单。你设置双缝实验,但有一个变化。不是在实验开始前决定是否探测粒子走的路径,而是等到粒子已经进入设备并可能已经在飞行中。只有到那时,你才选择是测量它走的路径,还是寻找干涉。惠勒的问题是:“你选择在粒子已经进入后做出的选择,是否会改变粒子进入时所做的事情?”
实验证实的答案是肯定的。2007年2月,Vansonjac Allah Aspec及其同事在Akool Nomal Superior学院进行了惠勒实验的决定性版本。他们使用了单个光子,一个48米的干涉仪,以及一个每秒切换测量配置数百万次的量子随机数生成器。切换发生得如此之快,并且距离安排得如此仔细,以至于光子在进入[音乐]设备时不可能知道它将面临哪种测量。相对论保证没有任何信号能以足够快的速度传播来警告它。
结果是明确的。当实验者[音乐]选择寻找干涉时,他们发现了94%可见度的干涉,接近完美的波动性。当他们选择探测路径时,他们发现了粒子行为。而且,选择是在光子已经进入干涉仪之后做出的,这一点毫无影响。结果在正常模式和延迟选择模式下是相同的。
惠勒以他特有的生动方式陈述了他的结论:任何基本量子现象,在被记录下来之前,都不是一个现象。想想这意味着什么。光子进入[音乐]设备。它必须决定是表现为波并同时通过两条路径,还是表现为粒子并只通过一条路径。但实验者还没有决定要做哪种测量。实验者稍后才决定,在光子已经飞行之后。而稍后做出的测量选择,却决定了光子早些时候的行为。
这不是时间旅行。没有任何东西在向后[音乐]穿越时间。但惠勒的实验展示了可能同样奇怪的东西。光子没有确定的历史。它不通过一个狭缝或两个狭缝。在进行测量之前,它什么也不做。过去在某种意义上不是固定的,直到现在观察它。
惠勒将这个思想实验推向了极致的结论。他设想了一个宇宙版本。来自遥远类星体(数十亿光年外)的光经过一个巨大的星系,该星系充当引力透镜。星系的引力弯曲[音乐]光线,使其沿着围绕星系的两个不同路径传播,就像实验室里的两个狭缝一样。光线已经沿着两条路径同时传播了数十亿年。
现在,地球上的天文学家设置了一个望远镜。如果天文学家使用一种探测器,光子就会表现出粒子行为。它们沿着一条路径或另一条路径而来。如果天文学家使用另一种探测器,光子就会表现出波动性。它们沿着两条路径而来,并相互干涉。而天文学家今天在这个时刻做出的选择,决定了[音乐]数十亿年前光子所做的行为。不是比喻,而是字面意义上的。光子的历史跨越了数十亿光年的旅行时间,直到天文学家进行测量才被确定。
惠勒对此非常精确。我们无权说光子在从类星体到我们望远镜的数十亿年旅行中[音乐]做了什么。他写道,我们处理的是一个基本的创造行为。说过去已经存在是错误的。过去只存在于它被记录在现在的意义上。
这要么是物理学史上最激进的论断,要么是对量子力学的深刻误解。物理学界一贯的反应是简单地不谈论它。但实验一次又一次地证实了[音乐]惠勒的预测。2015年,澳大利亚国立大学的Andrew Manning和同事们用巨大的原子而不是光子重复了实验,得到了相同的结果。2017年,Franchesco Vedovato的团队将光子从数千公里外的卫星上反弹回来,并在光子穿越如此巨大的距离时做出了测量选择。结果表明,尺度无关紧要。距离无关紧要。[音乐]时间无关紧要。观察总是决定结果。
这就回到了物理学[音乐]几十年来一直回避的问题。如果观察决定结果,那么什么才算作观察?是探测器吗?记录探测器[音乐]输出的计算机?阅读计算机屏幕的物理学家?是意识吗?还是完全是别的东西?
大多数物理学教科书的标准答案是类似[音乐]退相干的东西。当一个量子系统与一个大的复杂环境相互作用时,精密的量子叠加态就会被搅乱。关于系统的信息会泄露到环境中,对于所有实际目的来说,叠加态就被破坏了。系统表现得像经典一样。退相干是真实存在的,易于理解且可测量。[音乐]一个直径一微米的尘埃颗粒在室温下会在大约10的-36秒内退相干。十亿分之一的十亿分之一的十亿分之一[音乐]秒。环境几乎瞬间就观察到了它。
但退相干有一个特点是教科书往往会一带而过。退相干解释了为什么我们在日常物体中看不到量子行为。它解释了经典行为的实际出现。它没有解释[音乐]为什么任何特定的测量会得到任何特定的结果。退相干将“活猫和死猫”的叠加态变成了一个看起来像“活猫或死猫”的经典混合物。但它没有告诉你会得到哪一个。它没有解释为什么你打开盒子会发现猫是活的而不是死的。特定的结果,确定的结果,当你观察时实际发生的事情,这仍然是无法解释的。[音乐]
这不是一个小的技术细节。[音乐]这是量子力学基础中最核心的未解之谜。退相干就像解释说,由于空气阻力和重力,硬币在你抛掷后总是会落在某一面。这是真的。这很有用,但它并没有告诉你这次抛掷为什么是正面朝上。有什么东西在选择结果。而且一百年后,没有人能告诉你那是什么。
说到猫,关于薛定谔的猫有一个普遍的误解,这个误解如此普遍,以至于它基本上成为了对这个思想实验的[音乐]主流理解。而且它几乎是完全相反的。大多数人认为薛定谔提出猫可以同时[音乐]又活又死。这就是它在流行科学中的教学方式,它出现在T恤和卡通中,它在电影和电视节目中被提及。但薛定谔做的是相反的事情。他攻击的是哥本哈根诠释。他说:“看看这个理论有多荒谬。[音乐]如果你认真对待标准形式主义,你就会得到一只[音乐]又活又死的猫。”显然,这是荒谬的。因此,标准形式主义有问题。薛定谔发明他著名的猫,正是为了让哥本哈根诠释难堪,而不是为了说明它。而他的攻击被重新用作解释,这告诉你物理学界在多大程度上回避了对这个[音乐]思想实验真正含义的参与。
这只猫本应让你感到不适。[音乐]它本应让你说:“有什么东西必须解决这个叠加态。有什么东西必须决定猫是活的还是死的。”而那个东西是没人想谈的。
这就是为什么[音乐]尽管它引起了不适,一些非常严肃的物理学家却不断回到最明显、最令人不安的可能性,那就是那个东西可能是意识。
意识可能在量子力学中扮演根本性角色的想法[音乐]并非来自神秘主义者或新时代大师。它来自20世纪最伟大的数学头脑之一。1932年,约翰·冯·诺依曼出版了他的《量子力学数学基础》,这本书非常严谨且极具影响力,以至于它定义了物理学家们几十年来对[音乐]量子理论的思考方式。而在这套形式主义中,隐藏着一个冯·诺依曼足够诚实地[音乐]清楚说明的问题。冯·诺依曼确定了量子力学中两种根本不同的过程。过程2是薛定谔方程描述的平滑、连续、完全可预测的演化。[音乐]这就是当没有人测量一个量子系统时会发生的事情。波函数在演化。叠加态形成。一切[音乐]都是确定性的,并且在数学上是优雅的。过程1是测量发生时发生的突然的、不连续的、[音乐]概率性的坍缩。叠加态消失。出现一个单一的确定结果。过程1是随机的。它无法预测。它遵循玻恩规则,该规则给出了概率。但数学上没有任何东西告诉你哪个结果实际上发生了。冯·诺依曼所纠结的问题被称为冯·诺依曼链。它比听起来更容易理解[音乐]。
想象一下,你有一个单一的电子[音乐]处于自旋向上和自旋向下的叠加态。你用一个探测器来测量它。探测器发出咔哒声。你得到了答案。但是,[音乐]等等,探测器是由原子组成的。这些原子遵循量子力学。当电子与探测器相互作用时,量子力学[音乐]说探测器本身也进入了叠加态。不再是自旋向上和自旋向下,而是记录了“向上”的探测器和记录了“向下”的探测器。叠加态并没有被[音乐]摧毁。它只是扩散了。现在探测器向计算机发送信号。[音乐]计算机也由原子组成。计算机进入了显示“向上”和显示“向下”的叠加态。计算机在屏幕上显示结果。屏幕进入了叠加态。屏幕[音乐]向你的眼睛发送光子。你的视网膜吸收了光子。信号沿着你的视神经传到你的大脑。在每一步,你都可以将被观察系统和观察者之间的界限推得越来越深。冯·诺依曼在数学上证明,无论你划在哪里,[音乐]物理学都是一样的。你可以将坍缩视为发生在探测器、计算机、屏幕、视网膜、视神经、大脑。
[音乐]预测是相同的。但坍缩必须发生在某个地方。有什么东西[音乐]必须打破链条。有什么东西必须从可能性叠加态中选择一个确定的结果。而冯·诺依曼以他精确而谨慎的方式指出,链条在某个点终止,而这个点与所有其他点根本不同。他确切的话是:“经验只做出这类陈述。一个观察者做出了某个主观观察,而从不做出‘某个物理量具有某个特定值’之类的陈述。”
冯·诺依曼并没有说意识导致坍缩。他太谨慎了,不会那样做。但他[音乐]敞开了大门。而在1961年,一位诺贝尔奖得主走了进去。尤金·维格纳(Eugene Wigner)在1963年因其在核物理对称性原理方面的工作获得了诺贝尔物理学奖。[音乐]1902年出生于布达佩斯,是冯·诺依曼本人的童年好友,维格纳绝不是一个怪人。他是他那一代最受[音乐]尊敬的物理学家之一。在他1961年的论文《关于身心问题》中,他将冯·诺依曼的逻辑推向了激进的终点。
维格纳的论证 deceptively straightforward。假设我的一个朋友在一个封闭的实验室里进行量子测量。从我[音乐]在实验室外看来,量子力学说整个实验室,包括我的朋友,都处于叠加态,直到我打开门看。我的朋友已经测量了粒子并得到了一个确定的结果。他知道答案,但从我的角度来看,他处于“得到结果A的朋友”和“得到结果B的朋友”的叠加态。现在,维格纳[音乐]说,如果我的朋友被一台机器取代,那就没问题了。处于叠加态的机器不会困扰任何人,但我的朋友是一个有意识的生命。他体验到了一个确定的结果。他并没有处于等待我开门的悬浮状态。他的意识,他的主观体验,在他打开门之前就使叠加态坍缩了。
维格纳直白地总结道:“不可能[音乐]在不参考意识的情况下,完全一致地制定量子力学定律。”更具戏剧性的是,“对外部世界的探索得出了意识的内容是终极现实的结论。”他甚至走得更远。“因此,唯物主义[清嗓子]在逻辑上与现有的量子力学不一致。”维格纳写道。读一遍。一位获得诺贝尔奖的物理学家,使用标准的量子力学形式主义,得出的结论是,纯粹的唯物主义在逻辑上与该理论不一致。在他的分析中,意识不是物质的涌现属性。反之亦然。物质是意识的涌现属性。
物理学界对此的反应正如你所料。大多数人忽略了它,有些人不屑一顾。少数人认真对待了它。但维格纳做了一件无法挽回的事情。他表明,对标准量子形式主义的完全合法的解读,直接导致了意识的作用。你可以不同意他的结论。你可以找到绕过它的方法,但你不能假装这个论证不存在,因为它直接源于冯·诺依曼的数学,而没有人对此有异议。
维格纳本人后来的经历很有启发性。在20世纪70年代末和80年代,他开始撤回自己的立场。这种撤退是渐进的,而且显然是痛苦的。在1982年的一次讲座中,维格纳将他早期的观点描述为倾向于唯心主义,他发现这个结论在哲学上令人厌恶。他撤退的一部分是真正的智力演变。一位名叫H. Diet Z的德国物理学家在1970年发表了一篇里程碑式的论文,表明量子系统自然地与它们的环境纠缠在一起。这个过程叫做退相干,它解释了为什么量子叠加态在宏观尺度上变得不可见,而无需引入意识。维格纳发现Zay的工作很有说服力,或者至少足够有说服力,可以为他可能出于其他原因想要的撤退提供掩护。但撤退的一部分显然是社会性的。维格纳是一位诺贝尔奖得主,[音乐]是他这一代最受尊敬的物理学家之一,他发表了一篇论文,认为意识是终极现实,比物质更根本。在一个以坚实的唯物主义自豪的学科中,这种立场的职业尴尬[音乐]压在他身上。他尊敬的同事们明确表达了他们的不适。而维格纳,他非常在意自己在物理学界的地位,逐渐软化了他的语言,直到最初的激进主张几乎无法辨认。
讽刺的是,维格纳用来证明他撤退的Zay的退相干,实际上并没有解决维格纳提出的问题。退相干解释了为什么我们看不到处于叠加态的猫。它没有解释为什么我们看到一只特定的猫是活的还是死的。测量问题无论是否有退相干都依然存在。而维格纳最初的问题,意识扮演什么角色,仍然悬而未决。他从一个尚未得到回答的论证中退缩了。
接下来发生的事情[音乐]更具启发性。物理学界没有正面回应维格纳的论证,而是采取了一种非正式的政策。不要谈论它。不要参与它。不要问观察者是什么。只使用方程。他们甚至有一个短语来形容这种方法,通常归功于理查德·费曼,但实际上是由一位名叫[音乐]N. David Merman的康奈尔大学物理学家在1989年为《今日物理学》撰写的一篇文章中创造的。这个短语是“闭嘴,计算”[音乐],而默曼的意思是讽刺。他是在嘲笑这种态度,而不是赞同它。正如他在2004年的一篇后续文章中所写的那样,“没有人会有一丝理由指示有史以来最伟大的人类计算器闭嘴去计算。”
但这句话流传开来,几十年来它准确地描述了大多数物理学家如何处理基础问题。他们[音乐]闭嘴了。他们计算了,他们假装问题不存在。
与此同时,少数物理学家仍在继续探索。亨利·斯塔普(Henry Stapp),一位在劳伦斯伯克利国家实验室工作的数学物理学家,曾师从诺贝尔奖得主塞格雷和张伯伦,他花了数十年时间[音乐]在冯·诺依曼的框架基础上进行研究。斯塔普的论证比维格纳的更复杂,也更难反驳。他确定了三个过程,而不是两个。[音乐]过程2是标准的薛定谔演化。过程3是测量发生后遵循玻恩规则的自然概率响应。但过程1,即选择向自然提出什么问题,进行什么测量,斯塔普认为这不受任何已知物理定律的决定。这是一个由有意识的代理人做出的自由选择。
斯塔普随后将其与量子禅效应联系起来。这是一个公认的现象,即快速重复的测量可以使量子系统冻结在特定状态。如果一个有意识的代理人可以选择测量什么,并且如果快速重复的测量可以使量子状态保持不变,那么意识可能能够影响物理结果,不是通过念力或神秘能量,而是通过标准的量子形式主义。
他的结论是挑衅性的。“正统的量子力学认为这些事件是由有意识的代理人做出的选择所引发的。”斯塔普写道,“因此,正统的冯·诺依曼当代物理学提出了一个类似于笛卡尔的交互式二元论。”
现在,大多数物理学家都拒绝斯塔普的论证。他们认为它是不必要的,在哲学上带有偏见,或者仅仅是令人不适。但请注意他们没有说什么。他们没有说他的物理学是错误的。他们没有说他误用了形式主义。他们说他们不喜欢这个结论。而这是非常不同的。
罗杰·彭罗斯(Roger Penrose),他在2020年因在黑洞奇点方面的研究获得了诺贝尔物理学奖,他从一个完全不同的角度探讨了意识问题。在他1989年的著作《皇帝的新脑》中,彭罗斯认为人类意识在根本上是不可计算的。他的论证基于哥德尔不完备定理。这是数学中最深刻的成果之一。哥德尔在1931年证明,任何足够强大到可以表达算术的相容形式系统都包含该系统本身无法证明的真命题。人类数学家可以看到这些命题是真实的,可以理解它们为什么是真实的,但系统内部运行的任何算法都无法推导出它们。
彭罗斯认为,这意味着人类的数学理解不可能是任何计算的结果。大脑中的某些东西正在做一些任何计算机都无法做到的事情,无论它多么快或多么复杂。如果意识是不可计算的,彭罗斯认为,它就无法用经典物理学或标准计算来解释,有什么东西在起作用。有什么东西需要新的物理学。而彭罗斯认为他知道在哪里找到它——在量子力学中。
他与亚利桑那大学的麻醉师斯图尔特·哈马罗夫(Stuart Hameroff)合作,后者花了数年时间研究细胞的内部结构。彭罗斯提出了一个具体的建议,这个建议后来成为物理学和神经科学中最具争议的想法之一。目标是[音乐]微管。这些是直径约25纳米的微小圆柱形蛋白质结构,它们构成了你体内每个细胞(包括神经元)的结构骨架。它们由一种叫做微管蛋白的蛋白质组成,微管蛋白存在两种略有不同的构型:α和β。一根微管包含大约13列微管蛋白沿着其[音乐]长度螺旋排列。
哈马罗夫长期以来一直认为微管不仅仅是结构支架。他认为它们[音乐]处理信息,并且他认为它们可能以量子力学的方式处理信息。彭罗斯和哈马罗夫提出,微管中的微管蛋白状态之间会形成量子叠加态。这些叠加态由生物过程协调,并且当它们达到与[音乐]引力自能相关的临界阈值时,它们会经历彭罗斯称之为“客观约简”。这个阈值大约是普朗克质量,也就是一粒沙子的质量。每一次这样的约简事件都构成一个有意识的体验时刻。这个理论被称为“协调客观约简”(Orchestrated Objective Reduction),简称Orch OR。如果它是正确的,这意味着意识是一种量子引力现象。大脑不是一个经典计算机,而是一个量子计算机。而你体验到的意识时刻,字面意义上就是你神经元中蛋白质结构中的量子叠加态的坍缩。
多年来,Orch OR被视为介于大胆和荒谬之间。马克斯·泰格马克(Max Tegmark)在2000年发表了一篇毁灭性的批评文章,计算出退相干会在10^-13到10^-20秒之间破坏大脑中的量子效应。最多是十万亿分之一秒。神经过程,构成大脑活动的放电和信号事件,发生在毫秒(大约10^-3秒)的时间尺度上。退相干时间和神经时间之间的差距是10亿个数量级。大脑是温暖、潮湿且嘈杂的。它可能是已知宇宙中最糟糕的维持量子相干的环境。泰格马克的结论是明确的。与认知过程相关的人类大脑的自由度应该被视为经典系统,而不是量子[音乐]系统。
大多数物理学家认为故事到此为止。Orch OR是一个美丽的设想,但大自然根本不支持。然而,最近的实验使这一判决变得复杂。2023年,普林斯顿大学Calra领导的一个团队发现,激光诱导的激发在微管中传播得更远,持续时间比任何人预期的都要长,而且关键的是,麻醉剂[音乐]会抑制这种传播。
想一想。麻醉剂是消除意识的药物。如果它们也抑制了微管中的量子效应,那么这正是你所期望的,如果微管与量子层面的意识有关的话。这不是证据,但它正是让物理学家们坐起来并引起注意的那种[音乐]巧合。
2022年,Kerskens和Perez在都柏林三一学院使用非常规的MRI协议,声称检测到了与意识和工作记忆相关的[音乐]纠缠大脑状态。方法论存在争议。结果是初步的,但如果得到证实,它们将代表量子效应在人类认知中发挥功能作用的第一个直接证据。
2024年,Babcock及其同事发表了关于室温下微管中超辐射[音乐]激子态的理论证据。超辐射是一种量子效应,其中许多粒子以一种与经典发射截然不同的方式集体发射光。如果微管在体温下支持超辐射,这将动摇生物系统[音乐]对于量子效应来说过于温暖的假设。
2025年,一篇由wisest在意识神经科学领域发表的论文认为,量子微管模型得到了实验支持,并解决了结合和附生主义问题。
这一切都不能证明Orch OR是正确的。证据是初步的、有争议的,而且远非 conclusive。但它使得这个理论比十年前更难被驳斥。值得注意的是,大卫·查尔默斯(David Chalmers),这位哲学家在1994年提出了意识的“难题”,他对量子方法一直持开放态度。[音乐]在2022年与Kelvin McQueen合著的一篇由牛津大学出版社出版的论文中,查尔默斯探讨了意识坍缩理论,并得出结论,其结果不是意识坍缩理论明显[音乐]正确,而是这里有一个值得探索的研究项目。查尔默斯也尖锐地批评了Orch OR。他问道,为什么微管中的量子过程会产生意识?计算过程又为什么会呢?这是一个公平的问题,它指向了更深层次的谜团。即使量子力学与意识有关,我们仍然不知道为什么任何物理过程,无论是量子还是经典的,都会产生主观体验。[音乐]难题仍然是难题。但量子力学可能构成答案的一部分,而不是无关紧要的旁观者,这本身就是一个了不起的发展,一个值得探索的研究项目。
这可能是哲学物理学中最委婉但最具毁灭性的一句话,因为查尔默斯真正想说的是,在量子力学[音乐]被提出一个世纪后,意识扮演根本性角色的可能性尚未被排除。它没有被反驳。它没有被解释掉。它在很大程度上被忽略了。而忽略一个问题并不等于回答它。
当你直接调查物理学家时,结果令人震惊。2011年,在一次量子基础会议上,Max Schlloer、Johannes Kofler和Anton Silinger调查了33位[音乐]顶尖专家。只有6%(33人中的2人)相信观察者通过意识扮演着独特的物理角色。这听起来像是问题已经解决了。但36%的人根本没有偏好的解释。其余的回答分散在半打相互竞争的框架中。问题没有解决。它只是不时尚。
但如果意识不是答案,那么就必须有别的东西。因为测量问题并不会因为你停止谈论它就[音乐]消失。当进行量子测量时,有什么东西在选择结果[音乐]。有什么东西在使叠加态坍缩。有什么东西将[音乐]波变成粒子。而如果那个东西不是意识,那么替代方案[音乐]可能更奇怪,因为下一步,20世纪一些最杰出的物理学家实际上采取的步骤是建议,直到被观察到,现实本身就不存在。
约翰·阿奇博尔德·惠勒(John Archibald Wheeler)职业生涯的前半段是一位备受尊敬的传统物理学家。曼哈顿[音乐]计划、核物理、广义相对论。他指导了[音乐]费曼。他与尼尔斯·玻尔(Neils Bohr)密切合作。他创造了成为我们理解宇宙基本概念的术语:黑洞、虫洞、量子泡沫。如果美国物理学界有权威,惠勒就在其中心。[音乐]但在这份职业成就之下,有一个个人创伤塑造了他后来的思考方式,[音乐]这是大多数人不知道的。惠勒的弟弟乔(Joe)在第二次世界大战的意大利战役中牺牲了。约翰·惠勒一生都为此感到内疚。不仅仅是幸存者的内疚,还有一个关于时间的问题。惠勒参与了曼哈顿计划。他[音乐]帮助制造了炸弹,而炸弹结束了太平洋战争,但它来得太晚,没能挽救他在欧洲的弟弟。惠勒花了数年时间问自己:“如果炸弹早点准备好,欧洲战争会以不同的方式结束吗?乔能活下来吗?”这个问题关于时间,关于过去是否可能不同,关于早期的行动是否可能改变后来的结果,渗透了惠勒的物理学。
他最著名的思想实验,延迟选择实验,从根本上就是关于现在是否能够[音乐]回溯并影响过去,这并非偶然。
[清嗓子]惠勒从未在他的出版物中明确表达过个人联系。[音乐]但熟悉他的同事们明白,[音乐]延迟选择实验不仅仅是物理学。这是惠勒在解决他一生中最深刻的问题。时间是否重要,过去是否固定,事情是否可能不同。
然后,从20世纪70年代末开始,惠勒的思考发生了转变,甚至让他的崇拜者感到震惊。他开始说:“任何现象在被观察到之前,都不是一个真实的现象。”他宣称[音乐]“观察者”这个旧词已经过时,应该被“参与者”取代,因为量子力学已经摧毁了被动观察的概念。“参与者是量子力学给出的不可辩驳的新概念。”惠勒写道,“它击垮了经典理论中的观察者,那个安全地站在厚玻璃墙后面观察事物而不参与其中的人。这做不到。”
量子力学表明,惠勒谈论的不是意识。他谈论的是更激进的东西。他提出,宇宙本身在测量创造它们之前没有确定的性质。不是说性质是隐藏的[音乐],我们只是看不到它们。不是说性质存在,我们只是不知道是哪一个,[音乐]而是说性质在测量行为将其带入存在之前,确实不存在。
他有一个他喜欢使用的类比:20个问题的惊喜版本。在正常游戏中,你在其他玩家商定一个词时离开房间。你回来问“是”或“否”的问题。这个词存在于房间里,你的问题逐渐揭示它。但在惠勒的版本中,[音乐]玩家们并没有商定一个词。相反,每个玩家在被问到一个问题时,都会想到与之前所有答案一致的东西,并做出相应的回应。这个词是通过提问的过程创造出来的。[音乐]它不是事先存在的。正如惠勒所说,[音乐]当我进来时,这个词不在房间里,尽管我认为它在。这就是惠勒认为量子力学告诉我们的关于现实的道理。电子在你测量它之前没有确定的位置。它确实没有位置。你的测量[音乐]不是揭示一个预先存在的现实,而是创造了现实。
惠勒将这一点一直延伸到宇宙学。他提出了一个循环关系:物理学产生观察者参与性。[音乐]观察者参与性产生信息,信息产生物理学。他相信[音乐]我们是,用他的话说,参与者,不仅创造了近在眼前的东西,也创造了远方和久远的事物。
如果来自其他人,这最多会被视为哲学,最坏会被视为神秘主义。来自[音乐]惠勒,它就不能被忽视。这个人曾与玻尔共事,并指导过费曼。他对量子力学的理解和在世的任何人一样深刻。[音乐]而他说,现实不是我们观察到的东西。它是我们通过观察行为创造的东西。
1989年春天,[音乐]惠勒将他的思考浓缩成一个三词短语,这个短语后来成为现代物理学中最被引用的思想之一。它来自比特(It from bit)。[音乐]他的完整表述是:它来自比特。换句话说,每一个“它”,每一个粒子,每一个力场,甚至时空连续体本身,都源于它从[音乐]设备引发的对“是”或“否”问题的回答,二元选择,比特,信息,惠勒说,信息比物质更根本。事物之所以存在,是因为它们被测量。测量产生信息,而信息是物理现实的基础。
惠勒于2008年去世,享年96岁。他没有活到看到他的想法得到证实,但他会认出接下来发生的事情。1996年,一位名叫卡洛·罗韦利(Carlo Rovelli)的意大利物理学家在《国际理论物理学杂志》上发表了一篇[音乐]论文,提出了所谓的“关系量子力学”。罗韦利出生于1956年的维罗纳,[音乐]受过物理学训练,但思维像哲学家。他曾积极参与意大利学生抗议活动,然后转向物理学。他共同开发了圈量子引力。他的畅销书《七堂极简物理课》、《[音乐]时间的秩序》以及特别是2021年的《赫尔戈兰岛》,使他成为他那一代最广为人知的物理学家兼哲学家。
罗韦利的中心论点[音乐]简洁得令人惊叹。他认为,量子力学告诉我们,属性不属于物体。属性只存在于与相互作用相关的关系中。一个粒子没有确定的自旋。[清嗓子]它相对于测量它的设备具有自旋。而一个不同的设备以不同的方式相互作用,可能会发现不同的自旋。不是因为测量不完美,不是因为有隐藏的信息,而是因为[音乐]自旋、位置、动量,所有属性都不是物体的特征。它们是物体之间关系的特征。
考虑一个放在桌子上的保龄球。似乎显而易见[音乐]的是,球有重量、颜色、大小。这些属性似乎属于球本身,无论是否有人测量它们。罗韦利说,量子力学告诉我们,这种直觉是错误的。球的重量只相对于测量它的秤而存在。[音乐]它的颜色只相对于反射它的光以及探测到该光的眼睛而存在。它的尺寸只相对于放在它旁边的尺子而存在。剥离所有相互作用,所有测量,所有关系[音乐],就什么都不剩了。不是因为球消失了,而是因为球从来都不是一个具有内在属性的独立实体。它一直是一个关系网中的一个节点。而罗韦利认为,量子力学是第一部明确提出这一点的物理学理论。
“我建议,人们普遍对将量子力学视为描述自然的根本方法感到不安,[音乐]可能源于使用了一个不正确的概念,即‘独立于观察者的系统状态’的概念。”罗韦利在他的原始摘要中写道。在他的《赫尔戈兰岛》一书中,他更生动地描述道:“一个事实是否可能对你来说是真实的,而对我来说不是真实的?[音乐]我认为,量子理论的发现是肯定的。”
在2025年10月接受《量子杂志》采访时,罗韦利直言不讳地说道:“没有客观现实。只有视角。”这与惠勒的参与式宇宙不同,但却与之呼应。惠勒说现实是通过测量创造的。罗韦利说现实总是相对于观察者而言的。两者都在说,一个客观的、独立于观察者的宇宙——无论是否有人在看它——存在的观念,是量子力学迫使我们放弃的一个假设。
与罗韦利的著作并行的是一个名为“立方主义”(Cubism)的框架,由克里斯托弗·富克斯(Christopher Fuchs)和N. David Mermin(“闭嘴,计算”的创造者)以及Reddig Shack共同开发。立方主义代表“量子贝叶斯主义”,其核心主张是量子态不是对现实的描述。它们是对观察者对未来测量[音乐]结果的信念的描述。波函数坍缩不是一个物理事件。它是观察者根据新信息更新他们的信念,就像贝叶斯主义者更新他们的概率估计一样。
现在,这听起来可能像是立方主义否认现实存在。它不是。理解为什么它不是,对于理解这些想法为何重要至关重要。富克斯通过对量子力学最深层问题的长期研究得出了立方主义。他在贝尔实验室、剑桥大学和周界研究所工作,最后在马萨诸塞大学波士顿分校任职。在此过程中,他建立了一个庞大的量子基础通信档案,[音乐]数千封电子邮件与其他物理学家一起探讨量子力学的含义。他的旅程很有启发性,因为它反映了整个领域的旅程。从希望某种巧妙的重新解释能够消除怪异,到逐渐接受怪异就是重点。
富克斯创造了“参与性实在论”(Participatory Realism)一词来描述立方主义实际所说的内容。现实是存在的。但现实不是你可以从外部作为旁观者来描述的东西。对现实的任何描述都是从某个地方、由某人进行的描述。没有“无处不在的视角”。没有捕捉一切的“上帝视角”。每个观察者的体验都是真实的。每个观察者的量子态都反映了他们与世界独特的个人关系。并且没有一个主导的量子[音乐]态能够涵盖所有观察者和所有视角。
富克斯说,量子力学是一条思维法则,而不是关于外部事物的法则,而是关于观察者与他们参与其中的世界之间关系的法则。[音乐]
对立方主义最常见的反对意见是,它只是用数学语言包装的唯我论。[清嗓子]富克斯多年来一直在反驳这种说法。[音乐]“这不是更少的现实。这是更多的现实,”他坚持说。当你采用立方主义时,世界并没有消失。它变得更丰富了。不是一个我们都消极观察的单一的、平面的客观现实,而是你得到一个充满视角的宇宙。每一个都是真实的,每一个都是不可简化的,每一个都是一个代理人与他们周围世界之间真实的关系。他将立方主义描述为将惠勒的参与式见解推向了逻辑上的最远程度。
默曼(Mermin)在晚年与富克斯一起发展立方主义,他发现这是一种解脱,[音乐]在几十年来对标准方法的沮丧之后。这位创造了“闭嘴,计算”作为讽刺的人,在他职业生涯的最后阶段却认为,这句话描述了对量子力学最糟糕的处理方式。[音乐]他从批评者转变为立方主义的支持者,是量子基础领域悄然发生的讽刺之一。
三种不同的框架。惠勒的参与式宇宙,罗韦利的相对量子力学,以及富克斯的立方主义。它们在细节上存在分歧。惠勒关注信息。罗韦利关注关系。富克斯关注个人体验。但它们都指向同一个根本主张:观察者不是预先存在的现实的被动记录者。[音乐]观察者是现实创造的参与者,而一个独立于所有观察而存在的宇宙的概念可能并不连贯。
然后,在2025年末,一个来自量子引力的结果使得这种汇合看起来更像是物理学而不是哲学。故事始于2019年,当时胡安·马尔迪塞纳(Juan Maldacena)及其同事正在研究封闭宇宙中的量子引力。即有限且无边界的宇宙。他们发现了一些深刻的悖论。一个用量子力学描述的封闭宇宙只允许一个可能的量子态。一个状态意味着零信息含量。[音乐]没有复杂性,没有结构,什么都没有。一个没有观察者的宇宙不仅缺乏观察者,它缺乏一切。
这成了一个令人困扰的谜题,持续了好几年,直到2025年初,麻省理工学院的Ying Xiao与Daniel Harlow和Mailyo Usatuk一起提出了一个解决方案。他们的见解是,将一个观察者置于封闭宇宙内部会改变一切。观察者引入了一种新的边界。观察者自身的边界,他们自己的身体,他们自己的测量仪器。当你将该边界纳入计算时,世界的所有复杂性都回来了。宇宙从一个状态变成了天文数字般多的状态。结构、信息、物理学本身,都涌现回来。
想想这意味着什么。没有观察者,数学说宇宙没有信息。有了观察者,它就拥有了一切。观察者不仅仅是在测量现实。在某种深刻的数学意义上,观察者是使现实成为可能的因素。报道这一结果的《量子杂志》文章以明显的惊叹指出:“如果这个观点成立,那么‘无处不在的视角’似乎越来越不可行。也许‘来自某处’的视角。”
我们所能拥有的全部。惠勒会立即认识到这一点。他曾说过,宇宙孕育了意识,而意识赋予了宇宙意义。2025年的量子引力结果并没有证明惠勒是正确的,但它表明现实的数学结构可能与观察者的存在有着根本的纠缠。不是特定的意识,不一定是主观的[音乐]体验,而是最广泛意义上的观察。宇宙的一部分收集关于另一部分的信息的行为。而这意味着观察者效应不仅仅是[音乐]实验室量子力学的一个怪癖。它意味着观察是构建在现实最深层次的结构中的。宇宙不仅仅允许观察者。它可能需要它们。但如果观察者扮演着如此根本的角色,一个令人不安的问题随之而来。如果你的观察有助于创造现实,你的观察是自由的吗?你真的选择测量什么吗?还是那个选择本身是由宇宙的先前状态决定的?因为如果你的选择不是自由的,整个框架就会改变。有一个定理说,这个问题答案的后果比任何人预期的都要令人不安得多。2006年,普林斯顿大学的两位数学家[音乐]发表了一个如此令人不安的定理,以至于大多数物理学家都假装它不存在。他们的名字[音乐]是约翰·康威和西蒙·科肯。康威已经很有名了。他发明了生命游戏[音乐],这是20世纪最有影响力的数学构造之一,他被广泛认为是当时最有创造力的数学家之一。科肯是一位杰出的逻辑学家。他们一起证明了他们称之为自由意志定理的东西。该定理提出了一个非常精确的声明。它说,如果实验者拥有自由意志,也就是说,如果他们可以自由选择[音乐]对量子粒子进行何种测量,那么粒子的响应就不可能由宇宙的整个先前历史决定。用康威和科肯的语言来说,粒子也必须拥有自由意志。它的行为不是预先编程的。它不是之前一切的必然结果。在严格的数学意义上,它是自发的。该定理基于三个公理。自旋。某些粒子的平方自旋测量总是产生特定的值。纠缠的孪生粒子产生相关结果。和人。实验者选择测量方向不受粒子先前状态的决定[音乐]。所有三个公理都是量子力学和狭义相对论经过充分检验的推论。它们各自都没有争议。但当把它们放在一起时,逻辑结果是,要么人类实验者没有自由意志,要么粒子不是确定性的。没有中间地带。康威对这个结果充满热情。[音乐]“我只是决定把那张纸扔在地板上,”他在一次采访中说。“我不相信那是140亿年前宇宙大爆炸开始时就决定的。我认为想象整个宇宙的发展,包括这次采访,都是预先决定的,这是荒谬的。”现在,有一个方法可以逃避自由意志定理和贝尔定理以及所有表明量子力学[音乐]违反经典预期的相关结果。这个逃生路线叫做超决定论。而超决定论的故事是现代物理学中最具争议的章节之一。这个想法是这样的。在每一次贝尔检验实验中,在每一次量子力学与经典预期的检验中,都存在一个假设。假设是实验者[音乐]可以自由选择测量什么。他们将探测器指向这个方向或那个方向,而这个选择与粒子的性质无关。超决定论说这个假设是错误的。实验者的选择和粒子的性质都由可以追溯到大爆炸的先前原因决定。实验者认为他们是自由选择的,但事实并非如此。他们的选择是由宇宙的初始条件决定的,从一开始就与粒子的性质相关联。如果超决定论[音乐]是真的,贝尔定理就不适用。自由意志定理就不适用。量子力学可以由[音乐]隐藏变量来解释。毕竟,一切都是确定性的。[音乐]没有随机性。没有自由意志。宇宙是一个巨大的钟表机制,在大爆炸的那一刻就已经完全确定了。每一次量子测量,每一次实验选择,你曾经有过的每一个想法,从一开始就注定了。最著名的认真探索过这个想法的物理学家是杰拉德·特·胡夫特,他因在电弱力方面的研究于1999年获得了诺贝尔奖。特·胡夫特发展了一种叫做细胞自动机解释的东西,该解释于2016年由斯普林格出版,其中量子力学从一个完全确定的底层系统中涌现出来,特·胡夫特有一个关于与约翰·贝尔本人讨论这个问题的有趣轶事。“我提出了这个问题,”特·胡夫特回忆道。“假设爱丽丝和鲍勃的决定也必须被视为并非[音乐]来自自由意志。”贝尔的回答是,“嗯,你知道我必须排除这一点。如果这是可能的,那么我所说的就不适用了。”贝尔知道。他完全理解这个漏洞。他只是觉得代价太高了。[音乐]他并不孤单。萨宾·霍森费尔德,一位理论物理学家和科普传播者,成为了超决定论最直言不讳的当代倡导者,她与蒂姆·帕尔默于2020年5月在《物理学前沿》上合作发表了一篇题为“重新思考超决定论”的论文。她的核心论点是。我们无法预测量子测量结果的原因是我们缺少信息。换句话说,隐藏变量是存在的。我们只是无法访问它们,因为存在超决定论的[音乐]相关性。反对意见是激烈而迅速的。安东·蔡林格,他后来因其贝尔检验实验于2022年获得诺贝尔奖[音乐],认为如果超决定论是真的,那么在实验中向自然提问将毫无意义,因为那时自然可以决定我们的问题是什么。想想蔡林格在说什么。如果超决定论是真的,科学本身可能不可靠,因为你永远无法确定你的实验选择没有被你试图研究的同一个确定性过程所操纵。霍华德·维斯曼和埃里克·卡瓦尔坎蒂,都是受人尊敬的量子基础研究者,他们写道,超决定论的合理性和吸引力将与普遍存在的宇宙外心灵控制的信念一样。纽约大学的物理学哲学家蒂姆·莫林提出了一个毁灭性的类比。他说,超决定论[音乐]就像一家烟草公司。声称吸烟与癌症之间的相关性并不证明因果关系,因为在大爆炸时决定的某个隐藏变量独立地导致了吸烟和癌症。这在逻辑上是可能的,但它破坏了实验科学的整个基础。贝尔本人对这个问题的看法值得直接倾听。在1985年的一次英国广播公司[音乐]广播采访中,后来发表在一本名为《原子中的幽灵》的书籍中,贝尔说,“有一种方法可以逃避超光速和鬼魅般的远距离作用的推断,但它涉及到宇宙中的绝对决定论,完全没有自由意志。假设世界是超决定的。困难就消失了。不需要比光速更快的信号来告诉粒子A对粒子B进行了什么测量,因为宇宙,包括粒子A,已经知道那个测量和[音乐]它的结果是什么了。”贝尔承认逃生路线是存在的。然后,在他1990年写的最后一篇重要论文《新烹饪》中,他补充道:“我不期望看到一种严肃的此类理论。”但仅仅承认这个漏洞对实验者来说是不够的。他们想关闭它,或者至少将其推向一个[音乐]荒谬的极端,以至于接受它需要相信一个跨越数十亿年的阴谋。2018年8月,[音乐]安东·蔡林格的团队与麻省理工学院的大卫·凯泽和安德鲁·弗里德曼合作,发表了物理学史上最非凡的实验之一。他们称之为[音乐]宇宙贝尔检验,而它如何实现的这个故事本身就很了不起。大卫·凯泽在物理学界很不寻常。他既是执业物理学家,也是科学史家。他花了多年时间研究量子基础的文化压制,记录了鲍尔和贝尔以及埃弗雷特是如何被边缘化的。[音乐]他可能比任何人都更清楚,自由选择的漏洞不仅仅是一个技术问题。它是局部实在论的最后避难所。如果你能关闭它,你就能把超决定论从不合理推向几乎荒谬。凯泽的想法很巧妙。不是使用随机数生成器或人类实验者[音乐]来选择测量设置,而是使用来自遥远类星体的光。类星体是古老星系中心的超大质量黑洞[音乐],它们喷射出穿越宇宙[音乐]数十亿年的光。每到达的光子的颜色,它的精确波长,是由数十亿年前地球存在之前的[音乐]天体物理过程决定的。使用该波长来设置测量角度,任何超决定论的阴谋都必须追溯到类星体光发射的时代。在加那利群岛拉帕尔马岛的罗德洛斯穆查乔斯天文台[音乐],该团队进行了一项贝尔检验,其中测量设置由来自两个遥远类星体的光子的实际波长决定。一个类星体的光是在78亿年前发射的。另一个是在122亿年前发射的。该实验使用了两台1米望远镜指向类星体,并将到达的光子[音乐]通过滤光片和快速电子设备传输,将每个光子的颜色转换为下方贝尔检验探测器的测量设置。想想这意味着什么。测量设置是由地球存在数十亿年前发生的事件决定的。在太阳系形成之前,在银河系中大多数恒星诞生之前,发射较旧光线的类星体[音乐]是在宇宙只有15亿年历史的时候发射的, apenas 11% de su edad actual。如果超决定论在量子相关性背后,那么阴谋就必须追溯到那个时代,追溯到宇宙[音乐]只有其目前大小一小部分的时候。而且它必须以某种方式知道[清嗓子]122亿年后,在非洲海岸的一个小岛上。一群物理学家将建造一个特定的实验,并使用这些特定的光子来设置测量角度。该团队在两个晚上收集了数据。[音乐]他们记录了超过30,000对纠缠光子。结果是,贝尔不等式被违反了9.3个标准差。这是一个小于7.4 * [音乐]10的21次方的p值。为了说明这一点,粒子物理学中宣布一项发现的标准阈值是五个标准差。这几乎是那个的两倍。该实验排除了可观测宇宙过去光锥96%时空体积的局部实在论机制。[音乐]剩下的4%对应于宇宙的最早时刻。大爆炸后[清嗓子]的第一秒钟,在类星体光子发射之前。麻省理工学院的物理学家艾伦·古斯[音乐],宇宙暴胀模型的开发者,直言不讳地说。“如果某种阴谋正在通过一个实际上是经典机制来模拟量子力学,那么该机制必须以某种方式开始运作[音乐],确切地知道这个实验将在何时、何地以及如何进行。”至少在78亿年前。凯泽以他特有的含蓄方式反思了这个结果。“我们已经把选择外包给了宇宙,”他说。“而宇宙证实了量子力学。”就好像这还不够似的,还有一个大贝尔检验,它采用了完全不同的方法来解决自由选择问题。而且在很多方面,它是一个[音乐]更美的实验,因为它将人类置于物理学的中心。2016年11月30日,[音乐]科学史上发生了前所未有的事情。来自各大洲的10万多名人类志愿者坐在电脑前,参与了一项物理学实验。他们不需要理解[音乐]量子力学。他们不需要学位。他们只需要按按钮。[音乐]这个游戏叫做“大贝尔挑战”。每个志愿者都被展示了一个简单的界面[音乐],并被要求尽可能随机地生成零和一的序列。只要尽可能不可预测地反复按零或一[音乐]。这个游戏被故意设计得很有趣,有图形[音乐]和得分以及竞争元素,因为组织者[音乐]需要人们连续几个小时地按按钮。他们需要比特不断流动,而且确实流动了。在12个小时内,10万名志愿者生成了9700万个[音乐]人类制造的随机比特。9700万个微小的自由意志行为,如果自由意志存在的话。9700万个关于按零还是按一的决定。每一个都由人类大脑实时做出。每一个都连做出决定的人都无法预测[音乐]。这些比特通过互联网实时传输到五大洲的12个不同实验室。在维也纳,这些比特控制着纠缠光子[音乐]实验的测量设置。在慕尼黑,它们设定了单个被困铷原子的角度。在中国科学技术大学,它们控制着原子系。在美国国家标准与技术研究院,它们驱动着超导量子干涉仪。在巴塞罗那、布宜诺斯艾利斯、[音乐]布里斯班、智利康塞普西翁。12个实验室同时运行,所有实验室都由在家坐着的普通人的不可预测的选择控制。在每个实验室,[音乐]到达的比特决定了贝尔检验中的测量设置。在每一个实验室,使用每一种类型的量子系统,并且设置是由人类选择而不是机器决定的,结果都是一样的。局部实在论被违反了八个标准差以上,合并数据集。量子力学再次[音乐]获胜,但这次的转折点使得这个结果在哲学上与以往任何结果都不同。巴塞罗那CFO的实验物理学家摩根·米切尔,他组织了整个工作,明确地指出了这一点。“局部实在论是一个我们无法用机器完全回答的问题。似乎我们自己必须参与实验,才能让宇宙保持诚实。”仔细想想这句话。米切尔的意思是,现实是否是局部实在论的问题,物理学中最基本的问题[音乐],在没有人类参与的情况下是无法解决的。机器使用算法生成伪随机数,而算法是确定性的。即使是量子随机数生成器,它们也是通过正在测试的量子效应产生随机性的,这造成了逻辑上的循环。但人类的选择,如果它们是真正自由的,就会打破这个循环。实验只有在观察者自由时才有效。而观察者,所有10万名观察者,都自由地选择了,或者至少他们体验到了自由选择。而量子力学通过了测试。那么,这一切把我们带到了哪里?宇宙贝尔检验将任何超决定论的阴谋推回到了实验前的78亿年前。[音乐]大贝尔检验使用人类自由选择作为测量设置,这意味着超决定论不仅必须控制遥远类星体的物理学,还必须同时控制10万名人类的实时决策。你仍然可以相信超决定论。它在逻辑上是可能的。它没有被排除,也无法被任何有限的实验排除,因为你总可以将阴谋推得更远。[音乐]但代价在不断上涨。为了拯救决定论,为了避免得出观察者的自由选择很重要这个结论,你必须接受一个宇宙[音乐],在这个宇宙中,每一个实验结果,每一次量子测量,每一个人的决定,都在时间开始时就固定了。[音乐]你今天早上选择吃什么早餐的感觉是一种幻觉,是由140亿年前设定的初始条件造成的,整个宇宙的历史,包括这句话,都是注定的。而另一种选择,[音乐]另一种选择是,观察者效应告诉我们一些关于观察在宇宙中作用的真实信息。测量创造结果而不是揭示结果。观察者不是被动的,而是参与性的。自由意志,或者至少是功能上与之相同的某种东西,被编织进了物理学最根本的定律中。康威和库钦的定理,贝尔的实验,宇宙贝尔检验,大贝尔检验,延迟选择实验,瓦格纳的朋友实验,2025年的量子引力结果。它们都指向同一个方向。观察者不是物理学的附带品。观察者是核心。而物理学界花了数十年时间试图不谈论这一点,这本身就是故事的一部分。因为那些试图谈论它的人付出了代价,使得沉默是可以理解的[音乐],即使它不能使其被原谅。戴维·鲍姆无疑是20世纪最有天赋的理论物理学家之一。鲍姆于1917年出生在宾夕法尼亚州的威尔斯巴罗,是一位匈牙利出生的家具店老板的儿子,他从小就展现出非凡的才华,并在罗伯特·奥本海默的指导下获得了加州大学伯克利分校的博士学位。战争期间,他参与了曼哈顿计划,尽管他的安全许可在他开始工作之前就被撤销了,他通过远程理论计算做出了贡献。战后,他在普林斯顿大学任职,并于1951年撰写了一本量子力学教科书[音乐],这本书如此清晰严谨,以至于爱因斯坦本人告诉鲍姆,这是他见过的最好的量子力学阐述。但鲍姆不满足于仅仅阐述量子力学。他想理解它。[音乐]1952年,他发表了一篇论文,提出了一个与标准哥本哈根诠释完全不同的选择。在鲍姆的版本中,粒子在任何时候都有确定的位置。它们由一个引导波引导,一个由薛定谔方程描述的真实的物理场。没有坍缩。没有测量问题。没有观察者的作用。该理论在重现[清嗓子]标准[音乐]量子力学的每一个预测的同时,保持了一个完全确定的[音乐]现实世界图景。物理学界的反应不是科学的。它是个人化的、政治化的、残酷的。问题的一部分是时机。鲍姆[音乐]因为他过去与共产党成员在伯克利的关系,于1949年被传唤到众议院非美活动委员会。他援引了第五修正案,拒绝为他的同事作证。他因藐视国会被逮捕起诉,尽管后来被判无罪。但损害已经造成。普林斯顿大学拒绝在1951年6月续签他的合同,并禁止他进入校园。不是停职,而是禁止。他不能进入他曾经教书的建筑物。他不能使用图书馆。他不能与学生见面。这是J.罗伯特·奥本海默的普林斯顿。而奥本海默,这位曾指导过鲍姆博士研究的人,在其他物理学家询问奥本海默关于他1952年关于隐藏变量的论文时,积极地压制了这篇论文。他的回应是轻蔑的。物理学界从最高层汲取了灵感。鲍姆在美国找不到工作,接受了圣保罗大学的职位。他于1951年10月离开美国[音乐]。抵达一个月后,美国驻圣保罗领事没收了他的护照。想想这意味着什么。一位才华横溢的物理学家因政治迫害被驱逐出境[音乐],抵达一个外国土地,然后被自己的政府没收了护照。他实际上被监禁在巴西。他不能参加国际会议。他不能回国。他不能与国外的同事合作。当他申请巴西公民身份以获得旅行证件时。美国国务院正式撤销了他的美国公民身份。直到35年后,即1986年,他的公民身份才恢复。鲍姆最终去了以色列,然后去了英国,于1961年定居伦敦的伯克贝克学院。他继续研究量子力学的基础,研究他称之为内隐秩序,研究对话和哲学。他成为了印度哲学家吉杜·克里希那穆提[音乐]的密友,并以使他的主流同事更加不安的方式探索了物理学与意识之间的关系[音乐]。他从未获得过他应得的物理学认可。他的引导波理论,现在通常被称为玻姆理论,在主流物理学中被忽视了几十年。在2011年对量子基础专家的调查中,0%的人偏爱它。到2025年《自然》杂志的调查,它已经上升到7%。对于一个曾被积极[音乐]压制的理论来说,这是一个显著的恢复。当被问及他的流亡时,鲍姆以他特有的蔑视回应。“它解放了我,”他说。“我能够更轻松、更自由地思考。”但他的故事并非独一无二。证明了鲍姆的问题不仅合法而且可以通过实验检验的物理学家付出了另一种代价。他的故事如果[音乐]有什么的话,就更加悲惨了,因为约翰·贝尔活得不够长,没能看到他自己的预测得到证实。贝尔于1928年出生在北爱尔兰贝尔法斯特的一个工人阶级家庭。他的家人没有科学联系。他的母亲用战争剩下的防空洞窗帘缝制了他的学术长袍。他去了贝尔法斯特女王大学,然后去了伯明翰,1960年他加入了日内瓦的欧洲核子研究中心。他的官方工作是加速器物理学和粒子物理学。那是他谋生的手段。量子基础,那些消耗他智力生活的问题,是他所谓的爱好,也许是他的痴迷。他只能利用业余时间,在晚上和周末,或者在休假期间研究它们。1964年,在从欧洲核子研究中心休假一年期间,贝尔写了一篇最终重塑物理学基础的论文。他证明了没有局部隐藏变量理论能够重现量子力学的全部预测。这个证明很优雅,毁灭性很强,并且发表在一个几乎没有人阅读的期刊上。物理学物理学是一份短暂的出版物,在贝尔的论文发表几年后就停刊了。在其最初的6年里,这篇论文的引用次数不到十几次。20世纪下半叶最重要的量子基础研究的引用次数不到[音乐]12次。贝尔对沉默文化的沮丧是深刻而长期的。他用精确而痛苦的语言描述了所发生的一切,将必要性变成了美德。他写道,“许多人认为,不仅很难找到一个[音乐]连贯的图景,而且寻找它是错误的,如果不是不道德的,那么肯定是不专业的。不专业。那就是这个词。问量子力学意味着什么是不专业的。试图理解描述现实基本行为的理论是一场职业风险。贝尔看着那些本应参与物理学最深刻问题的同事们,却转过头去,要么因为[音乐]他们真诚地认为这些问题毫无意义,要么因为他们害怕如果不这样做会发生什么。贝尔于1990年10月1日因脑出血去世,享年62岁。他的妻子[音乐]玛丽也是欧洲核子研究中心的物理学家。他去世25年后,无漏洞的贝尔检验[清嗓子]在2015年终于毫无疑问地证实了他的预测,在他去世32年后,诺贝尔委员会才承认他定理所启发的实验工作。有一个广为流传的故事[音乐],贝尔在他去世时正在被考虑授予诺贝尔奖。无论这个故事是否属实,其讽刺意味都是不可避免的。证明了量子力学基础可以通过实验检验的人。证明了每个人都在回避的问题有真实的、可测量的答案的人。在他之前的实验完成和奖项颁发之前就去世了。然后是休·埃弗雷特三世,他的故事最为黑暗。埃弗雷特是20世纪50年代初普林斯顿大学的一名研究生,在惠勒的指导下学习。1954年,在与他的同学查尔斯·米斯纳和尼尔斯·玻尔的私人助理阿格尔·彼得森[音乐]喝了几杯雪利酒后,埃弗雷特构思了一个想法,这个想法将成为物理学史上最著名、最具争议的提议之一。他的想法简单而激进。如果波函数从不坍缩呢?如果叠加态从不结束呢?如果不是一个结果被选中而其他结果消失,而是所有结果都发生,宇宙分裂成分支,每个分支对应一个可能的结果。在一个分支中,电子通过左缝隙。[音乐]在另一个分支中,它通过右缝隙。两个分支都同样真实。两者都根据薛定谔方程继续演化。每个分支中的观察者只看到一个结果,但完整的量子态,即宇宙波函数,同时包含所有结果。这就是埃弗雷特的“多世界诠释”,尽管他并没有这样称呼它。他称之为“相对态表述”。它一举消除了测量问题。没有坍缩。没有观察者的作用。没有关于什么选择特定结果的神秘之处。一切都发生了。你碰巧发现自己处于一个特定的分支中。反响是灾难性的。玻尔,20世纪量子力学的巨擘,在埃弗雷特1959年去哥本哈根的六周访问期间,驳斥了这个想法。[音乐]惠勒,埃弗雷特自己的导师,最初很热情,但对这个想法的含义越来越感到不安。他不愿意将自己的名字与埃弗雷特的想法联系起来。根据历史记载,1980年,惠勒正式放弃了这个理论,说[音乐]它造成了太大的形而上学负担。埃弗雷特深受打击。由于其他物理学家的嘲笑而感到沮丧,一种说法是,“埃弗雷特在完成博士学位后结束了他的物理学生涯。他自己更直白地说:‘我已经在1956年洗手不干了。’他去五角大楼工作。他创办了国防承包公司。他赚钱了,但他再也没有回到物理学界。据所有报道,他沉迷于酗酒、抽烟和[音乐]肥胖。他很少谈论量子力学。他感到被那个本应认真对待他想法的社区所背叛,尤其是被指导过他,然后在学术界反对时疏远他的惠勒。休·埃弗雷特三世于1982年7月19日因心脏病在睡梦中去世。他51岁。他的儿子马克,后来成为摇滚乐队Eels的主唱,发现了他的尸体。在一次[音乐]多年的采访中,马克描述了那个时刻。他说,感受到冰冷的身体,“我意识到我以前从未碰过我爸爸。”1996年,埃弗雷特的女儿伊丽莎白[音乐]自杀身亡。据报道,她说她想和她父亲一起去一个平行宇宙。惠勒在他生命的最后阶段,反思了所发生的一切。他对他的理论没有得到回应感到失望,也许是苦涩。惠勒在2006年的一次采访中说:“我多么希望我能继续与埃弗雷特进行会谈。他提出的问题很重要。重要。这可能是句子中最[音乐]痛苦的词。”惠勒花了数十年时间知道这些问题很重要,又花了数十年时间没有大声说出来。当他公开承认时,鲍姆已经去世14年,贝尔去世16年,埃弗雷特去世[音乐]24年。三个问了观察者效应意味着什么的物理学家。一个被驱逐出境。一个在工作得到认可之前就去世了。一个如此沮丧以至于完全放弃了物理学,并在51岁时酗酒而死。而他们问的问题,那些让他们付出职业生涯,甚至在某些情况下付出生命的问题,正是量子力学一个世纪以来仍未回答的问题。连接这三个故事的不仅仅是悲剧。这是一个模式。他们每个人都看到了同样的事情。他们每个人都认识到观察者效应指向了现实本质的深刻之处,而他们每个人都受到了惩罚,不是因为他们错了,而是因为他们超前了时代。鲍姆的引导波理论重现了标准[音乐]量子力学的每一个预测。贝尔定理现在是整个领域的基础,也是诺贝尔奖的基础。埃弗雷特的“多世界诠释”是当今在职物理学家中第二受欢迎的诠释。他们是对的,但他们仍然遭受了痛苦。这应该让你感到不安。这让我感到不安,不是因为物理学界特别残忍,而是因为它表明,即使是地球上最理性、证据驱动的学科,当社会激励因素朝着另一个方向强力推动时,也会压制不方便的真相。物理学家应该遵循证据。他们[音乐]应该质疑假设。他们应该对既定的智慧持怀疑态度。这些是[音乐]科学的创始原则。然而,在关于他们自己理论本质的最基本问题上,他们却花了数十年时间做着完全相反的事情。摧毁了鲍姆、边缘化了贝尔、压垮了埃弗雷特的文化并非凭空出现。它有其逻辑[音乐],即使那个逻辑最终是自我毁灭的。要理解为什么物理学家花了数十年时间拒绝谈论量子力学意味着什么,你必须理解二战后物理学发生了什么。战争前,量子力学的创始人一直在争论诠释问题。爱因斯坦[音乐]和玻尔辩论了几十年。薛定谔发明了他的猫,正是为了说明哥本哈根诠释的荒谬性。德布罗意在1927年提出了引导波理论。这些都是物理学的巨头,他们将基础问题视为学科的核心。辩论激烈、公开且被认为是必不可少的。然后,炸弹落下,字面意义上的。物理学制造了人类历史上[音乐]最具破坏性的武器。突然之间,这门学科获得了它从未想象过的金钱、权力和社会声望。美国政府向物理学投入了巨额资金。大学[音乐]扩大了它们的系。国家实验室数量倍增。而资金的到来伴随着一个隐含的期望。产生[音乐]结果,建造东西,推进技术,赢得冷战。在这种环境下,关于量子力学意义的哲学问题比无用还要糟糕。它们是分心。你可以获得建造激光器的资助。你可以获得设计晶体管的资助。你可以通过发表与实验数据匹配的计算来获得终身教职。但你无法获得资助。你无法在顶级期刊上发表。你也不能通过问波函数意味着什么来推进你的职业生涯。激励结构很明确。计算。不要解释。[音乐]产生结果。不要问结果意味着什么。冯·诺依曼1932年证明隐藏变量理论是不可能的,这为这种态度提供了[音乐]智力上的掩护。如果数学上已经排除了其他选择,那么问它们不仅是[清嗓子]徒劳的,而且是完全错误的。冯·诺依曼的证明包含一个微妙的错误,一个贝尔后来[音乐]数十年后才发现的错误,这并不重要。没有人检查。没有人想检查。这个证明起到了它的社会功能。它允许物理学家停止担忧。戴维·鲍姆用一句毁灭性的话捕捉了由此产生的文化。“每个人都口头上赞同玻尔,但没有人知道他说的是什么。然后人们被洗脑说玻尔是对的。但当需要做他们的物理学时,他们却在做[音乐]一些不同的事情。”这就是贝尔在证明基础问题具有可实验检验的后果时所处的世界。这就是为什么他的论文在6年里只获得了不到12次引用。[音乐]社区不感兴趣。他们已经通过计算获得了激光器、半导体和核反应堆。而这些计算在不需要理解其底层的情况下就能奏效。何必呢?但这种方法总是有张力的,因为量子力学很奇怪。它深层地、根本地、[音乐]不可避免地奇怪。无论多少计算都无法消除这种奇怪。每一个教授双缝实验的物理学家都能感受到它。每一个第一次遇到测量问题[音乐]的毕业生都能感受到它。世界各地课堂上教授的标准回应是某种形式的“别担心”。或者“量子力学就是这样运作的”。或者“数学给你正确答案,[音乐]所以用数学,别再问问题了”。但这种感觉从未完全消失。调查证明了这一点。2011年,马克斯·施洛绍、约翰内斯·科夫勒[音乐]和安东·西林格在一次量子基础会议上进行了第一次严肃的专家民意调查。他们询问了[音乐]33位顶尖物理学家他们偏爱哪种量子力学诠释。结果五花八门。42%[音乐]选择某种形式的哥本哈根诠释,但对于哥本哈根到底意味着什么没有达成共识。18%[音乐]选择多世界。24%选择基于信息或立方体的方法。而这个数字最重要。没有一位受访者选择玻姆-玻姆理论。0%。鲍姆因提出该理论而被流亡,爱因斯坦称赞该理论,该理论在数学上等同于标准量子力学并做出所有相同的预测,但没有人选择它。[音乐]压制工作得如此彻底。约翰·霍普金斯大学的理论物理学家肖恩·卡罗尔看了2011年的结果,称其为现代物理学中最令人尴尬的图表。他的观点是毁灭性的。“量子力学[音乐]至少自20世纪20年代以来就存在了,”卡罗尔写道,“但我们仍然不理解它。”2016年,CA·桑达拉姆和尼尔森在八所大学对149名物理学家进行了另一项更大规模的调查。哥本哈根再次领先,占39%。多世界[音乐]下降到6%。但最能说明问题的是这个数字:36%的人表示他们没有任何偏好的诠释。三分之一以上的在职物理学家,他们每天都在使用量子力学,却对它的含义没有看法。然后是2025年的《自然》杂志调查,这是有史以来规模最大的一次。[音乐]联系了超过15,000名物理学家。超过1,000人回应。哥本哈根以36%领先。多世界[音乐]占15%。玻姆力学在几十年的压制后上升到7%。但应该让所有物理学家感到不安的数字是:只有24%的受访者表示他们[音乐]对他们偏爱的诠释是正确的有信心。75%的人认为量子力学最终将被一个更完整的理论取代,85%的人同意[音乐]诠释工作是有价值的。苏黎世联邦理工学院的领先量子信息理论家雷纳托·雷纳[音乐]查看了[音乐]2025年的结果,并确定了核心问题。雷纳说,这意味着许多量子研究人员只是使用量子理论[音乐],而不深入研究它的含义。闭嘴计算的方法。量子力学诞生一个世纪后,其从业者的3/4认为该理论是不完整的。不到四分之一的人对自己的诠释有信心。绝大多数人认为基础问题值得问。然而[音乐],几十年来,职业文化使得问这些问题变得危险。调查揭示了一个[音乐]与自身作对的学科。物理学家知道这些问题很重要。[音乐]他们只是花了70年假装不重要。但是,随着实验越来越尖锐,这种假装变得越来越难以维持,因为从2019年开始,物理学家开始进行实验,这些实验不仅仅是[音乐]证实观察者效应。他们测试了两个观察者对现实本身存在分歧时会发生什么。这个设置可以追溯到瓦格纳1961年的思想实验。你有一个朋友在一个封闭的实验室里。朋友测量了一个量子系统并得到了一个确定的[音乐]结果。从朋友的角度来看,系统已经坍缩了。朋友知道答案。但从你(在实验室外面)的角度来看,量子力学说整个实验室,包括朋友,仍然处于叠加态。从你的角度来看,朋友的测量并没有使任何东西坍缩。你和你的朋友对现实的描述是矛盾的,并且这两种描述都允许由形式主义来解释。近60年来,这只是一个思想实验。没有人真正能够[音乐]检验它。但2019年9月,马西米利亚诺·佩蒂和亚历杭德罗·费德里齐领导的爱丁堡哈里亚特·瓦特大学的一个团队成功了。他们构建了一个六光子实验,使用了三对纠缠光子。光学融合门模拟了两个朋友进行测量,而两个瓦格纳从外面观察。这个实验非常困难。六光子纠缠是当前技术能力的绝对极限。结果是,一个贝尔类型的 पाहिजे不等式被违反了五倍标准差。五西格玛。[音乐]这是物理学中宣布结果真实性的黄金标准。而结果的意义在于,你不能同时维持三件事。测量结果是独立于观察者的事实。物理定律是局部的。实验者拥有自由选择。至少其中一个假设必须被放弃。想想每个选项的代价。如果测量结果不是独立于观察者的,那么就没有客观现实。我的事实和你事实可以相互矛盾,而且两者都可以是正确的。这不是一个比喻。这不是一个哲学抽象。这就是实验所显示的。两个观察者看着同一个物理系统得到矛盾的结果,并且根据物理定律,两个结果都是正确的。如果你觉得这很难接受,那你并不孤单。大多数物理学家也觉得这很难接受。但另一种选择是放弃局域性或自由选择。而这些是更难接受的。如果物理学不是局部的,那么影响就可以超光速传播,违反了爱因斯坦的狭义相对论,这是所有物理学中最充分验证的框架。而如果实验者没有自由选择,那么超决定论就是真的。而整个实验[音乐]科学的事业就处于摇摇欲坠的境地。因为你永远无法确定你的实验选择没有被你试图研究的同一个确定性过程所操纵。一年后,2020年,澳大利亚格里菲斯大学的科克韦·邦和霍华德·维斯曼更进一步。他们推导出了所谓的“局部友好不等式”,它在数学上比贝尔不等式更强。这些新的[音乐]不等式即使在贝尔不等式不适用的情况下也可以被违反,而他们的实验违反了局部友好性超过七个标准差。格里菲斯实验的含义是严峻的。他们表明,至少有一个三个假设是错误的。没有超决定论,意味着实验者可以自由选择。局域性,意味着没有超光速影响。观察事件的绝对性,意味着每一次测量都有一个单一的确定性结果,对所有观察者来说都是相同的。实验正在告诉我们一些事情。它们告诉我们,我们对现实的常识性看法,即事物具有确定的性质,无论是否有人在看,并且每个人都同意这些性质是什么,都无法在量子力学面前维持。我们日常世界观中的某些东西是错误的,而实验正开始缩小它的范围。但如果你要认真对待观察者效应,如果你要接受观察可能在物理学中扮演根本性角色,你就会立即遇到另一个问题。你如何谈论这个问题而不听起来像一个新时代大师?这是一个真正的问题,也是物理学界一直不愿公开讨论这些问题的原因之一。因为一旦你说观察者影响现实,你就为[音乐]附着在量子力学上的每一个伪科学主张打开了大门。[音乐]而且这种情况有着悠久而令人尴尬的历史。最臭名昭著的例子是2004年的电影《What the Bleep Do We Know?》。该片在票房上获得了[音乐]1100万美元的收入,并且是许多人第一次接触量子力学。电影中,物理学家和研究人员讨论量子力学如何证明意识创造现实,你可以用意念治愈身体,水晶会根据附近人类的情绪改变形状。它将真实的物理学与令人费解的说法混合在一起,而大多数观众无法区分哪个是哪个。电影中的一位受访者是一位名叫JZ·奈特(JZ Knight)的女士,她声称可以引导一位35,000岁的[音乐]战士精神,名叫拉姆特。后来发现,这部电影是由拉姆特启蒙学校的学生制作、导演并大部分资助的。[音乐]它不是一部纪录片。它是一个以量子物理学语言包装的精神运动的招募工具。而且不止于此。2006年出版的书《秘密》援引量子力学来证明吸引力法则。即积极的想法通过某种宇宙振动吸引[音乐]积极的结果。迪帕克·乔普拉(Deepak Chopra)通过将量子力学转化为自助,建立了自己的事业,声称意识可以在量子层面影响健康和衰老。量子疗愈、量子显化、量子冥想等整个行业应运而生。它们都与实际科学无关。但它们都借用了它的词汇,并且都受益于量子力学真正的奇异性,使其主张听起来比实际更合理。这就是物理学家们害怕的。不是量子力学真正的哲学含义,而是当你打开门时涌入的胡言乱语的浪潮。因其夸克研究而获得诺贝尔奖的默里·盖尔曼(Murray Gellman)将这种伪科学称为[音乐]量子胡言。劳伦斯·克劳斯(Lawrence Krauss)提供了一个有用的启发式方法。每当你听到量子力学与宇宙相连时都要警惕。布莱恩·考克斯(Brian Cox)更直白。“要数学。如果没有,那就是垃圾。”他们谨慎是正确的。量子力学表明观察在物理学中起着根本性作用,而你可以通过积极思考来获得停车位之间的差距是巨大的。第一个陈述得到了一个世纪的实验支持,发表在最负盛名的科学期刊上,并由诺贝尔奖得主辩论。第二个是胡言乱语。但对普通观察者来说,它们听起来可能惊人地相似。这是严肃的物理学家必须走的一条钢丝。几十年来,许多人决定最安全的方法是根本不走。与其冒险与拉姆特和治疗水晶以及《秘密》联系起来,不如对观察者效应的含义保持沉默。讽刺意味几乎令人痛苦。真正的故事,[音乐]量子力学核心的真正奥秘,比任何伪科学都更奇怪、更引人入胜。该理论形成一个世纪后,诺贝尔奖得主们无法就它对现实的意义达成一致。实验表明,独立于观察者的[音乐]事实可能不存在。量子引力的数学可能需要观察者才能使宇宙具有任何复杂度。[音乐]这些是发表在《自然》和《科学》上的事实,而不是来自35,000岁精神的说法。然而,害怕与胡言乱语混淆,使得物理学家们无法清楚地谈论真实的事物。这种恐惧终于开始消退。而这种转变可以追溯到一个非常清晰的历史弧线。这是一个关于思想如何从异端走向主流的故事。这花了将近60年。贝尔1964年的定理是种子。它表明[音乐]基础问题具有可实验检验的后果。你实际上可以进入实验室,测量量子力学是否真正是非局域的,隐藏变量是否可能,观察者的选择是否重要。第一次,基础辩论不再仅仅是哲学,而是物理学。[音乐]但二十年来,几乎没有人注意到。贝尔的论文被放在它晦涩的期刊里,积满灰尘,引用次数是个位数。然后,在1982年,艾伦·阿斯佩克改变了一切。阿斯佩克是巴黎附近奥赛研究所的一位年轻法国物理学家。[音乐]当他第一次读到贝尔的论文时,他震惊于没有人对其进行适当的检验。他去欧洲核子研究中心拜访贝尔,讨论他的计划。贝尔的第一个问题是,“你有一个永久职位吗?”阿斯佩克说“是”。他是一名终身公务员。“好,”贝尔回答道。[音乐]“否则,我不会建议你进行这项实验。”这就是1975年基础工作被认为有多危险。量子力学中最重要的定理,而贝尔却警告人们为了他们的职业生涯而不要去检验它。阿斯佩克还是继续进行了。他的实验使用了纠缠光子对,并且关键地包含了一个快速切换机制,可以在光子飞行过程中改变测量设置。这关闭了局域性漏洞,确保了两个探测器之间没有信号能够以足够快的速度传播来影响结果。实验运行了数百次。结果清晰明确。量子力学违反了贝尔不等式五倍标准差。排除了局部隐藏变量理论。无论是什么连接着这些纠缠粒子,都不是任何形式的局部影响。有什么更奇怪的事情在发生。这个结果并没有解决基础问题,但它证明了它们是真正的科学,而不仅仅是哲学。你可以在实验室里检验量子力学的诠释。这些问题是有分量的,但阿斯佩克的实验仍然存在漏洞。探测器的效率不足以保证测量的光子是一个公平的样本。切换速度很快,但并非真正随机,而且两个探测器的距离足够近,理论上,某个未知的亚光速信号可能连接了它们。这些漏洞并非致命,但它们给了怀疑者怀疑的空间,而在物理学中,怀疑的空间就足够了。又花了33年才全部关闭。下一个转变发生在20世纪90年代和21世纪初,随着量子信息理论的兴起。物理学家们意识到,量子力学的基础性怪异性,纠缠、叠加、观察者效应,可以被用于[音乐]实际应用。量子计算、量子密码学、量子隐形传态。突然之间,理解量子力学意味着什么不再仅仅是哲学上的奢侈品。它对价值数十亿美元的技术产生了影响。随着资金流入量子信息领域,基础问题越来越难以被[音乐]仅仅视为哲学而忽略。你不了解纠缠就无法构建量子计算机。你不了解纠缠就无法[音乐]理解贝尔证明的内容。而你不了解贝尔证明的内容就无法面对观察者效应。2015年的无漏洞贝尔检验是一个具有诗意时机的分水岭时刻。在短短几个月的时间里,三个独立的科研小组在三大洲,使用完全不同的实验技术,进行了贝尔检验,同时关闭了所有已知的漏洞。2015年8月,荷兰代尔夫特理工大学的罗纳德·汉森团队将[音乐]两个相距1.3公里的金刚石氮空位缺陷纠缠起来。距离足够大,可以[音乐]轻松关闭局域性漏洞,并且他们使用了高效率探测来同时关闭探测漏洞。贝尔不等式以0.039的p值被违反。[音乐]这是历史上第一次同时关闭[音乐]两个主要漏洞的实验。几周之内,维也纳的马里萨·古斯蒂尼娜和安东·蔡林格团队报告了使用纠缠光子对和超导探测器的结果,其探测效率超过95%,彻底打破了探测漏洞。几乎同时,科罗拉多州博尔德市美国国家标准与技术研究院的林登·沙尔姆和同事们报告了他们使用不同的光子源和185米[音乐]的距离进行的另一项无漏洞检验。所有三个实验都违反了贝尔不等式。所有三个都关闭了主要漏洞,并且它们是独立进行的,没有协调[音乐],从三个不同的方法在贝尔发表他的定理51年后,贝尔去世25年后,得出了相同的结果。结果是明确的。量子力学是正确的。贝尔定理的所有预测都得到了证实。局部实在论,即物体具有确定的性质并且只受其直接环境影响的观点,已经死亡。在实验上没有什么可争论的了。唯一剩下的争论点是
就是它意味着什么。然后,2022 年诺贝尔奖来了。阿兰·阿斯佩、约翰·克劳泽和 [音乐] 安东·蔡林格因其在贝尔不等式和量子纠缠方面的实验工作获得了诺贝尔物理学奖。约翰·克劳泽在这里值得 [音乐] 获得一个时刻,因为他的故事以一种令人不安的方式呼应了贝尔。克劳泽是第一个在 [音乐] 1972 年在伯克利与斯图尔特·弗里德曼一起进行贝尔检验的人。他被资深同事警告说,这项实验是在浪费时间。在发表了违反贝尔 [音乐] 不等式并支持量子力学的实验结果后,克劳泽在寻找永久性的学术 [音乐] 职位时遇到了困难。他最终完全离开了学术界。50 年后,他接到了斯德哥尔摩打来的电话。这是最终的制度认可。曾经是鲍和贝尔以及埃弗雷特职业生涯的毒药的 [音乐] 基本问题,已经变成了诺贝尔奖的材料。建制派已经正式改变了立场,即使他们还没有完全承认。麻省理工学院的物理学家和科学史学家大卫·凯泽总结了这种转变。凯泽说,如今,在哲学上倾向的物理学家在桌旁有了一个座位,这与鲍的时代或贝尔的时代不同。2025 年被宣布为 [音乐] 国际量子科学与技术年,标志着海森堡矩阵力学诞生一百周年,在庆祝活动中,基本问题并没有被边缘化,而是处于中心地位。在量子力学诞生 100 年后,该学科终于承认,它 [音乐] 压制了几十年的问题不仅是合法的,而且是必不可少的。但承认问题并不等于回答问题。实验也越来越奇怪。考虑一下 2014 年 7 月在维也纳发生的事情,当时托比亚斯 [音乐] 登克马尔、斯特凡·斯波纳和叶夫根尼·哈加瓦在格勒诺布尔的拉亚研究所使用中子干涉仪演示了所谓的量子柴郡猫 [音乐]。他们表明,一个中子及其磁自旋 [音乐] 可以被空间分离。中子通过干涉仪的一条路径传播,而其自旋则通过另一条路径传播。他们以刘易斯·卡罗尔的柴郡猫的名字命名了它,它的笑容在猫消失后仍然存在。当他们在一条路径上放置一个吸收器时,[音乐] 中子计数下降,证明中子本体在那里。当他们在另一条路径上施加磁场时,干涉图案发生了移动,证明自旋在那里。中子和它自身的性质在不同的地方。2023 年,该实验的三路径版本将三个性质——[音乐] 粒子本身、它的自旋和它的能量——分成了三个不同的空间位置。中子在这里。它的自旋在那里。它的能量完全在别处。单个粒子分布在空间中,不是作为波函数,而是作为分离的 [音乐] 性质。这并不是我们通常意义上所说的观察者效应。没有人盯着中子看,导致它改变行为。但柴郡猫实验揭示了关于量子现实本质的同样令人不安的东西。[音乐] 我们认为属于物体的性质,作为粒子的内在特征,可以被剥离并发送到不同的位置。粒子的自旋 [音乐] 并不像球的颜色附着在球上那样附着在粒子上。它更具流动性,更具关系性,更依赖于你如何设置实验 [音乐] 以及你选择测量什么。这直接与雅基尔·阿哈罗诺夫、大卫·阿尔伯特和列夫·维德曼在 1988 年开创的弱测量工作相关联 [音乐]。他们在《物理评论快报》上发表的一篇论文拥有物理学中最具挑衅性的标题之一。测量一个自旋为 1/2 的粒子的自旋分量的结果如何可能等于 100。这不是笔误。一个自旋为 1/2 的粒子只能具有 +1/2 或 -1/2 的自旋值。但阿哈罗诺夫及其同事表明,通过进行非常温和的测量,一种几乎不会扰乱量子系统的测量,你可以获得一个远超 [音乐] 正常范围的弱值。一个自旋为 1/2 的粒子的自旋为 100。弱测量揭示了观察者效应不是一种全有或全无的现象。它是渐进的。你可以在不完全坍缩量子系统的情况下提取少量信息。你可以在不完全破坏叠加态的情况下窥视。当你这样做时,结果可能会很奇怪:弱值超出正常范围,性质出现在粒子本不应出现的位置。一个量子行为的景观,只有当你温和地观察而不是用力观察时,[音乐] 才会显现出来。这改变了关于量子力学中观察的讨论。观察者效应不仅仅是你观察,波函数就坍缩了。它是一个光谱。你提取的信息越多,你 [音乐] 扰乱系统的程度就越大。你提取的信息越少,扰乱就越少。[音乐] 但结果越奇怪。量子和经典之间,叠加态和确定性结果之间的界限不是一条清晰的线。它是一个梯度。而你在该梯度上的位置完全取决于你选择测量什么以及你选择如何积极地测量它。这 [音乐] 将一切都联系了起来,因为观察者不仅仅在测量时刻相关。观察者决定了测量的类型,[音乐] 测量的强度,正在提出的问题以及正在提出的问题塑造了现实给出的答案。这就是一个世纪的量子力学 [音乐] 所揭示的。一点一点,一次又一次的实验,尽管遭到了一个宁愿不知道的专业文化的反对。双缝实验表明,观察决定了 [音乐] 量子物体是表现为波还是粒子。惠勒的延迟选择实验表明,观察的选择可以 [音乐] 回溯性地影响量子物体过去所做的事情。维格纳的朋友实验表明,[音乐] 不同的观察者可以对同一个物理事件有矛盾但同样有效的描述。>> [音乐] >> 量子柴郡猫表明,我们认为是内在的性质可以与它们所属的物体分离。弱测量表明,观察者效应不是二元的,而是 [音乐] 连续的,是一个刻度盘而不是一个开关。自由意志定理表明,如果观察者的选择是自由的,那么粒子的响应也必须是自由的。而 2025 年的量子引力结果表明 [音乐] 宇宙本身的复杂性可能取决于观察者的存在。这些结果中的每一个单独来看都很奇怪,但可以处理。你可以找到一种解释来适应它。你可以找到一个数学框架来处理它。[音乐] 你可以计算它然后继续。物理学家非常擅长这一点。他们已经做了一百年了。但如果把它们放在一起,[清嗓子] 结果形成了一个很难避免的模式。这就是我能说的最简单的模式。[音乐] 观察者对于量子力学来说不是偶然的。观察者是核心,不一定是意识,[音乐] 可能不是人类思想。但观察,广义上讲,信息的收集,系统之间的相互作用,[音乐] 宇宙的一部分了解另一部分的行为,这个行为 [音乐] 不是被动地记录已经存在的东西。它是一种创造性的行为。它塑造了正在形成的东西。而 [音乐] 这就是物理学家一直拒绝讨论的。不是因为他们不知道。他们知道。实验在期刊上。定理被证明了。数据是压倒性的。但其含义远远超出了 [音乐] 主导科学 300 年的唯物主义框架,以至于许多物理学家根本无法说出口。唯物主义的假设是,宇宙是由物质组成的,粒子、场和力独立存在,[音乐] 遵循确定性定律,无论是否有人观察,它们都在做自己的事情。意识是足够复杂的物质排列的涌现属性。观察是一个被动过程,物质与其他物质相互作用。观察者没有特殊作用,因为观察者只是更多的物质。量子力学挑战了这种图景的每一个部分。粒子在被观察之前没有确定的性质。观察者的选择会影响结果。对于不同的观察者来说,现实可能不是相同的。宇宙的复杂性可能需要观察者。自由意志可能内置于自然法则 [音乐] 和唯物主义框架中。那个认为一切只是物质在做事情的框架,在不扭曲的情况下无法容纳这些结果。这并不意味着 [音乐] 唯物主义是错误的。它意味着它是不完整的。而认识到这种不完整性并不是从科学中退缩。它是科学的下一步。物理学的历史就是发现我们对现实的假设过于狭隘的历史。牛顿假设 [音乐] 空间和时间是绝对的。爱因斯坦表明它们不是。每个人都认为宇宙是静态的。哈勃表明它在膨胀。物理学家假设真空是空的。量子场论表明它充满了虚粒子。物理学的每一次重大进步都来自于识别我们不知道自己在做的假设,并表明现实比我们假设的更奇怪。观察者效应可能正在指向下一个这样的革命。现实独立于观察而存在的假设,即宇宙 [音乐] 无论是否有人在看,都在做自己的事情,这可能是下一个要被推翻的假设。不是因为神秘主义或新时代思想,而是因为实验,因为定理,因为 [音乐] 在世界上最严谨的期刊上,由当今最谨慎的科学家发表的数据。也许这个故事最 remarkable 的地方在于它的结局。或者说,它没有结局。2025 年 1 月,维也纳的一个团队向干涉仪发射了一个由 7000 个钠原子组成的纳米粒子,并观察到它表现得像一个波,质量为 170,000 道尔顿,相当于一个小病毒的质量,同时存在于两个地方。然后,当他们试图观察它走了哪条路径时,波图案消失了,粒子只出现在一个地方。没有人知道为什么。没有人知道在这种情况下观察意味着什么。没有人知道在测量之前粒子是否有一个确定的路径,还是测量创造了路径。没有人知道意识是否重要,或者宇宙的复杂性是否取决于是否存在观察者,或者过去是否在现在观察 [音乐] 它之前就固定了。没有人知道你测量一个东西而不是另一个东西的决定是否是一个自由选择,还是在 140 亿年前就已注定。我们所知道的是实验所显示的。而实验所显示的是,观察者不是一个被动的旁观者。观察者是表演的一部分。也许是 [音乐] 最重要的部分。100 年前,量子力学的创始人瞥见了这一真相,并争论它意味着什么。50 年前,贝尔证明了这些争论具有实验 [音乐] 的分量。30 年前,物理学界开始关注。如今,实验比以往任何时候都更精确,定理更强大,证据也更令人信服。而一个物理学家最诚实的话就是,我们仍然不知道它意味着什么。我们只知道它是真实的。惠勒对此有一个说法。他称之为伟大的 [音乐] 烟龙。你可以看到尾巴,那是进入仪器的光子。你可以看到嘴巴,那是击中探测器的光子。但龙的身体,中间发生的事情隐藏在烟雾中。你无法观察它而不改变 [音乐] 它。你无法描述它而不选择一种描述。龙是存在的。烟雾是真实的。但龙的形状取决于观察者。它一直如此,而且将永远如此。问题不在于观察者是否重要。一个世纪的物理学已经解决了这个问题。问题是我们生活在一个什么样的宇宙中。如果观察者如此重要,那么这个问题仍然是开放的。[清嗓子] 而物理学花了这么长时间才承认它值得问,这可能是故事中最能说明问题的一部分。因为观察者效应不仅对物理学有影响。它对我们,对我们是什么,对现实是什么,[音乐] 对我们关注世界是否本身就是一种创造性的行为,都有影响。那些最早看到这一点,最早感受到量子力学所说的话的重量的物理学家,试图告诉我们。有些人因此受到惩罚。有些人被忽视了。有些人被击垮了。但实验还在继续。结果还在指向同一个方向。最终,即使是一个建立在沉默文化中也不得不开始倾听。2025 年《自然》杂志的调查有一个细节我还没有提到,它可能是整个故事中最重要的数字。15,000 名物理学家被联系了。超过 [音乐] 13,000 名物理学家,他们以量子力学为职业,解决方程,构建实验,发表 [音乐] 论文,却选择不回答关于他们自己理论意义的调查。有些人太忙了。有些人没有看到电子邮件。但有些人几乎肯定没有回复,因为他们不知道该说什么,或者因为他们从未认真思考过,或者因为他们一生的职业生涯都被训练成不要去想它。85% 的受访者同意解释性工作是有价值的。这是一个压倒性的共识,但它提出了一个令人不安的问题。如果 85% 的物理学家 [笑声] 认为基本问题很重要,为什么该学科花了 100 年才公开提出它们?为什么鲍必须被流放?为什么贝尔必须把基础研究作为业余爱好?为什么埃弗雷特必须完全离开物理学?答案是,专业共识和专业文化是不同的。你可以认为问题很重要,同时认识到追求它们会损害你的职业生涯。你可以认为基础很重要,同时发表另一篇关于应用的论文,因为那能让你获得终身教职。这个系统选择的是行为,而不是信念。而它几十年来选择的行为是沉默。这种沉默造成的损害超出了这三个著名案例。无法知道有多少才华横溢的年轻物理学家想从事基础研究但选择不这样做,因为他们看到了那些这样做的人的遭遇。无法知道有多少见解从未被追求,有多少论文从未被写出,有多少想法从未被探索。‘闭嘴计算’[音乐] 错误的机遇成本是看不见的,也是无法计算的。它以不存在的想法、未被提出的问题、未被完成的科学来衡量。我们可以衡量的是,自压制开始解除以来,景观发生了多大的变化。量子基础领域在 1990 年代之前几乎不存在作为一个学科。如今 [音乐] 它有了自己的期刊,自己的会议,自己的职业轨道。滑铁卢的周界研究所成立于 1999 年 [音乐],并将基础物理学作为其核心使命。2022 年贝尔检验实验诺贝尔奖是建制派 [音乐] 已经转变的最终信号,以及自文化转变以来出现的实验。维格纳的朋友测试、量子柴郡猫、宇宙贝尔测试、2025 年量子引力结果。这些是无法设想,更不用说在 [音乐] 摧毁了鲍的文化中获得资助和发表的实验。但转变尚未完成。即使现在,物理学界对某些含义仍然存在 [音乐] 残留的不适。你可以发表一篇关于量子信息论的论文,没有人会眨眼。你可以发表一篇关于 [音乐] 量子纠缠的论文并获得诺贝尔奖。但如果你发表一篇暗示 [音乐] 意识在量子力学中起作用的论文,反应是不同的。不是 1950 年代的公开敌意,而是更微妙的东西。挑眉,礼貌的怀疑,逐渐变成不屑。感觉你已经越过了一条无形的线,从物理学进入了哲学,而跨越这条线虽然不再会断送职业生涯,但仍然是模糊的声名狼藉。这就是为什么 2022 年查默斯和麦奎因的论文在措辞上如此谨慎。他们没有说意识坍缩是正确的。他们说这是一个值得探索的研究项目。这句话 [音乐] 起到了巨大的作用。它是在请求调查的许可。而查默斯这样一位哲学家感到需要请求许可,这告诉你关于 [音乐] 挥之不去的文化的一切。讽刺的是,实验证据越来越难以解释,而不赋予观察者核心作用。维格纳的朋友实验表明,独立于观察者的事实可能不存在。量子引力结果表明观察者 [音乐] 是宇宙拥有结构的必要条件。惠勒、拉利和量子主义者都将观察者置于他们框架的核心。然而,‘意识’这个词仍然是放射性的。你可以说观察者,你可以说测量,你可以说信息收集系统。但意识,每一个观察者实际拥有的东西,[音乐] 将你的测量体验与温度计区分开来的唯一特征,这个词你仍然必须非常小心地处理。这种谨慎是有道理的。量子神秘主义的历史,从《What the Bleep Do We Know!?》到《The Secret》再到每一个使用量子作为魔法同义词的 Instagram 帖子,意味着负责任的物理学家有充分的理由在语言上精确。当斯塔布说意识在量子 [音乐] 力学中起作用时,他是在一个明确定义的数学框架内做出一个特定的技术性声明。当一个自助大师说意识创造你的现实时,他们正在使用相同的词语来表达 [音乐] 完全不同的意思。而公众可以理解地常常无法区分。但害怕被误解是有代价的。它阻止了物理学家就实验 [音乐] 实际显示的内容进行清晰的沟通。它造成了一个真空,伪科学乐于填补。它给公众留下了扭曲的画面,即量子力学要么过于奇怪而无法理解,要么过于数学化而无关紧要,要么如此神秘以至于什么都可以。这些画面都不准确。真相比它们中的任何一个都更有趣,也更具挑战性。真相是,量子力学是科学史上经过最精确检验的理论 [音乐],其准确性超过 10 位有效数字,并且在 100 年后,最了解它的人 [音乐] 仍然无法就它对世界的意义达成一致。真相是,实验正以越来越高的精度和越来越小的余地显示,观察者扮演着一个无法通过退相干或隐藏变量或任何纯粹机械的测量 [音乐] 解释的角色。真相是,物理学中最有前途的三个解释性框架——惠勒的参与性宇宙、拉利的 [音乐] 关系量子力学和量子主义——都将观察者置于中心,不是作为一种怪癖或近似,而是作为现实的一个基本特征。而真相是,逃离这一结论的唯一途径——超确定论——要求接受宇宙历史上的 [音乐] 每一个事件都在大爆炸时就已经注定。自由意志是一种幻觉,量子 [音乐] 实验中观察到的相关性是由 78 亿年前的初始条件预先编程的。这些是选择。就是这样。要么观察者以某种深刻的 [音乐] 且尚未理解的方式很重要,要么整个宇宙是一个钟表机制,而你做出自由选择的体验是由预定的 [音乐] 物理学产生的幻觉。没有舒适的中间地带。每一个 [音乐] 量子力学的解释都要求放弃我们对现实的某种常识性图景,而你选择放弃的 [音乐] 部分决定了你相信自己生活在一个什么样的宇宙中。这就是物理学家一直拒绝讨论的。不是因为他们不理解 [音乐] 这些选择。他们比任何人都更理解它们。但因为每一个选择都令人不适。而在一个重视严谨和共识的专业文化中,承认你不知道,承认物理学中最基本的理论没有告诉你你生活在一个什么样的宇宙中,这是一种感觉像失败的承认。[音乐] 这不是失败。这是诚实。而这是物理学需要更多的诚实。因为一个世纪的量子力学实际上向我们展示了什么。剥去回避、学术 [清嗓子] 规避和专业谨慎。我们生活在一个观察行为不是被动的宇宙中。粒子在被测量之前没有确定的性质。测量什么的选择会影响结果。过去可能在现在观察 [音乐] 它之前不是固定的。不同的观察者可以对同一事件有矛盾的描述。现实本身的复杂性可能需要 [音乐] 观察者才能存在。而避免这些结论的唯一方法是接受一切,包括你阅读这句话,都是在 140 亿年前就已注定的。这些不是舒适的结论。[音乐] 但它们是证据所指向的方向。而那些最早瞥见它们,最早感受到量子力学告诉我们关于现实本质的重量的物理学家,为说出这些话付出了巨大的代价。鲍 [音乐] 被流放了。贝尔被边缘化了。埃弗雷特被击垮了。维格纳在社会压力下退出了他自己的想法。惠勒等待了几十年才说出他的信念。而惩罚他们的文化直到最近才部分承认他们一直在问正确的问题。观察者效应不是实验室里的好奇心。它不是亚原子物理学中不适用于现实世界的奇怪怪癖。你身体里的每一个原子,所有 70 亿亿亿个原子,比可观测宇宙中的恒星还多的原子,都受量子力学支配。连接你 DNA 的每一个化学键,你处理这些词时神经元中流动的每一个电子,你现在视网膜上击中的每一个光子,所有这些都遵循一个理论。该理论认为,观察 [音乐] 行为不是被动的,测量会产生结果,宇宙和观察者以我们才刚刚开始理解的方式纠缠在一起。[音乐] 这是一个线索,也许是物理学有史以来发现的最重要的线索。一个关于观察者与被观察者之间,关于意识与物质之间,关于宇宙与存在于其中的心灵之间的关系的线索。一个世纪以来,这个线索一直存在于方程中。量子力学的创始人看到了它。他们中的一些人试图跟随它所引导的方向。该学科的大多数人则避开了,而宇宙,一如既往地耐心,[音乐] 一直在产生相同的结果。一次又一次的实验,一代又一代 [音乐] 的实验,等待着有人认真对待它们。等待可能终于结束了。但最困难的部分还没有开始。因为承认问题是一 [音乐] 回事。回答它又是另一回事。而答案到来时,可能需要我们重新思考的不仅仅是物理学,还有在存在与观察无法分离的宇宙中生存意味着什么。惠勒,他对这些事情的思考比几乎任何人都更长、更深入,他给我们留下了一个捕捉了神秘和希望的意象。他称宇宙为一个自我激发的电路,一个物理学产生观察者,观察者产生意义,意义产生物理学的循环。[音乐] 一个不是独立于其居民运行的机器的宇宙,[音乐] 而是一种参与性的行为,是现实与其中出现的思想之间的宇宙对话。惠勒说,宇宙孕育了意识,而意识赋予了宇宙意义。无论这是否是字面上的真实还是仅仅是诗意的,无论意识是答案还是仅仅是问题的一部分,无论观察者效应是否会被我们尚未发现的物理学所解释,[音乐] 或者它是否需要我们扩展我们对物理学本身的定义。没有人知道。现在还不知道。但实验还在继续。数据还在积累。而沉默正在打破。迟到 100 年,但正在打破。