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量子力学百年大会|物理学哲学|观察者效应|黑尔戈兰岛|海森堡|量子科学|数理基础
一百年前,1925年,德国北海的一座孤岛——黑尔戈兰岛,见证了一场物理学的革命。23岁的维尔纳·海森堡在这里放弃了行星轨道的直观图像,用一套抽象的数学矩阵为量子力学奠定了第一块基石。他后来写道:“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。”
一百年后的今天,300多位世界顶尖物理学家重返此地,为量子力学庆祝百岁生日。空气中弥漫的不再仅仅是海盐味,更有一个世纪以来悬而未决的根本问题:物理学的终极任务,是描绘一个独立于我们存在的“客观世界”,还是承认我们本身就是“现实”不可分割的一部分?这场争论的核心,不再是公式的对错,而是对“真实”本身的定义之战。
要理解这场争论的深刻之处,必须进入一个著名的思想实验——“维格纳的朋友”。
想象一下,你的朋友吉梅娜在一个与外界完全隔离的实验室里,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,她看到了结果:原子在左边。对吉梅娜来说,现实已经确定,波函数已经“坍缩”。

但对于站在实验室外的你(维格纳)而言,情况完全不同。因为没有信息泄露,根据量子力学,你必须将整个实验室——包括仪器、原子,乃至吉梅娜本人——视为一个巨大的量子系统。在你眼中,这个系统仍处于一种诡异的叠加态中:“吉梅娜看到原子在左”与“吉梅娜看到原子在右”两种可能性并存。

悖论由此产生:吉梅娜确信自己看到了唯一、确定的结果。而你却坚信她仍未“坍缩”。那么,谁的现实才是更真实的?如果两个描述都正确,那么“事实”便不再是唯一的、绝对的。
面对这个百年难题,传统的哥本哈根诠释选择了“闭上嘴,只管算”的实用主义路线,它将“测量”视为一个无需解释的前提。但新一代的物理学家不再满足于此。在黑尔戈兰岛的会议上,两位思想家成为了焦点:意大利物理学家卡洛·罗韦利(Carlo Rovelli)和美国物理学家克里斯·福克斯(Chris Fuchs)。
罗韦利带来了他的“关系性量子力学”(RQM)。在他看来,维格纳的朋友悖论根本不是悖论。吉梅娜与原子之间建立了一组“关系事实”,对她而言,原子在左是唯一的真实。而你与整个实验室系统之间,建立了另一组“关系事实”,对你而言,系统处于叠加态也是真实的。RQM的核心思想是:物理学不应追求一种“上帝视角”下的宇宙终极描述,现实是在事物间的相互作用中诞生的。 一块石头之所以真实,是因为它反射了阳光,你投下的影子在它身上,这些都是你与石头之间建立的“关系事实”。
福克斯则走得更远,他提出的“主观贝叶斯主义”(QBism)直接将波函数从“世界的客观状态”降级为一份“个人的用户手册”。他认为,波函数并非描述世界本身,而是编码了一个行动主体(观察者)对未来测量结果的“主观信念”。在维格纳的朋友实验中,吉梅娜和你的波函数描述的是你们各自对系统未来行为的期望,它们本来就不是同一个东西,自然不必相同。QBism将经验主体置于理论的中心,赋予其前所未有的地位。
有趣的是,罗韦利和福克斯并非敌人,他们都认为彼此的理论“极其、极其相似”,都旨在将“观察者”重新请回物理学的核心舞台。这标志着对哥本哈根诠释的重大突破,更是对海森堡百年前那句名言的深刻回应。
这场“观察者回归”的浪潮并非空谈。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%的支持率领先,但以RQM和QBism为代表的关系性与信息性框架,已赢得21%的支持,并且在年轻学者中支持率显著更高。更具说服力的是,2025年诺贝尔物理学奖得主米歇尔·德沃雷公开承认,福克斯基于QBism重构的量子方程,直接启发了他设计用于观测宏观量子效应的实验。
维也纳量子光学与量子信息研究所的马库斯·穆勒做了一个精妙类比:相对论的时间膨胀效应在日常生活中微不足道,却是理解宇宙的基石,否则GPS系统将完全失效。同样,现实的“关系性”与“非绝对性”在日常看似无关紧要,却可能是未来物理学——特别是当它与意识、信息和人工智能融合时——不可或缺的元规则。
这场关于现实本质的辩论,正从哲学思辨走向实验验证。近年来,物理学家已经成功用三对纠缠光子在实验室中模拟了“维格纳的朋友”系统,实验结果确实呈现出强烈的“观测者依赖性”,印证了现实的相对性。
而更激动人心的探索还在未来。科学家们计划,利用大型量子计算机上运行的人工智能代理,来扮演复杂度不断递增的“观察者”。这些AI代理将在完全受控和隔离的环境中进行测量,从而以前所未有的精度去检验:现实,是否真的像RQM和QBism所描述的那样,依赖于进行观察的那个宏观主体? 这场实验将不仅仅是物理学的突破,更可能深刻改变我们对智能、认知与宇宙关系的理解。

会议的最后,罗韦利站在黑尔戈兰岛的海风中感慨道:“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。”
福克斯则笑着补充了一句,带着些许神秘主义的意味:“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。”
量子力学诞生百年,我们似乎绕了一个大圈,又回到了起点——观察者。但这一次,我们不再将其视为一个需要被解释的“问题”,而是将其视为构建现实的“答案”。真实,或许并非一本早已写就的宇宙说明书,而是每一个观察者,在与世界的互动中,共同写下的、永无止境的故事。