細思極恐！如果量子力學成立，當我們不去觀察時，現實是否存在？請一定耐心的看完

量子力學是一門非常奇妙的科學 它可以揭示物質的最基本結構和行爲 但是量子力學也是一門非常神祕的科學 它有時會違反我們對常識的認知 在這篇文章中 我們將探討量子力學的一個核心問題 當我們不觀察時 現實是否存在 這個問題是不是很難理解 沒事 下面我們就通俗地來解釋一下 首先 我們需要了解什麼是量子力學 量子力學是20世紀初 發展起來的一門物理學分支 它主要研究原子和亞原子粒子的性質和運動 量子力學發現 這些微小的粒子 並不像我們日常生活中看到的物體那樣 有確定的位置和狀態 而是以一種概率性的方式存在 這就意味着 在我們沒有觀察之前 一個粒子可以同時處於多種可能的狀態 比如同時在兩個地方 或者同時具有兩種速度 這種現象被稱爲疊加 當我們觀察一個粒子時 它就會選擇其中一個狀態 並表現出相應的特徵 這種現象被稱爲測量或崩潰 舉個著名的例子 雙縫實驗 這是一個經典的例子 用來展示微觀物體的玻璃二象性 在這個實驗中 一束光或一束電子 被設向一個有兩個小孔的屏幕 然後在另一個屏幕上觀察結果 如果光或電子是經典的例子 那麼我們應該在第二個屏幕上看到兩個亮點 對應於兩個小孔 但實際上 我們看到的是一系列的亮暗條紋 就像水波在兩個縫隙中 通過後產生的干涉圖樣一樣 這說明光或電子 並且在第二個屏幕上相互干涉 但是 如果我們在兩個小孔後面放置探測器 來觀察每個光子或電子 究竟通過了哪個小孔 那麼神奇的事情發生了 干涉條紋消失了 取而代之的是兩個亮點 你看 這就好像是因爲我們出現了觀察行爲 從而改變了光或電子的行爲 讓它們從波變成了粒子 這種現象被稱爲量子測量問題 所以 有些人認爲 在我們不觀察時 光或電子並沒有確定的狀態 而是處於所有可能狀態的疊加 只有當我們觀察時 它們纔會坍縮到一個特定的狀態 並表現出相應的性質 這種觀點被稱爲哥本哈根詮釋 另外有些人認爲 在我們不觀察時 光或電子已經有確定的狀態 但是我們無法知道它們是什麼 只有當我們觀察時 我們才能獲得關於它們狀態的信息 並根據概率來預測結果 這種觀點被稱爲引變量理論 它試圖恢復量子力學的確定性和局域性 還有些人認爲 在我們不觀察時 光或電子存在於多個平行的世界中 每個世界都有不同的狀態和結果 只有當我們觀察時 我們才能與其中一個世界相聯繫 並看到相應的性質 這種觀點被稱爲多世界詮釋 它試圖避免量子力學中出現的概率和坍縮 量子力學就是給出了一套數學工具 來描述這種疊加和測量 這些工具可以讓我們計算出 在不同情況下 觀察到某個狀態的概率有多大 例如 如果我們用磁場來分離一束電子 那麼每個電子有50%的概率向左彎曲 也有50%的概率向右彎曲 我們無法預測每個電子會怎麼做 但我們可以預測整體的結果 但是 量子力學並沒有告訴我們 爲什麼疊加和測量會發生 以及它們背後的物理機制是什麼 這就引出了一個哲學上的難題 當我們不觀察時 粒子到底處於什麼樣的狀態 它們是否真的同時存在於多種可能性中 還是說 它們根本就沒有確定的狀態 這個問題看起來很抽象 但其實它對我們對現實的理解 有很大的影響 如果我們認爲疊加是真實存在的 那麼就意味着 在沒有觀察之前 世界是模糊不清 充滿可能性的 只有當我們觀察時 世界纔會變得清晰 具體 唯一 換句話說 觀察創造了現實 如果我們認爲疊加是不存在的 那麼就意味着 在沒有觀察之前 世界是確定 隱藏 不可知的 只有當我們觀察時 世界纔會被揭示 暴露 可知 換句話說 觀察發現了現實 你可能會想 這兩種說法有什麼區別呢 不管怎樣 在我們觀察之後 世界都會呈現出一個結果 但是 請想象一下 如果你把量子力學應用到更大 更復雜 更熟悉的系統上會發生什麼 薛定諤是量子力學的創始人之一 他提出了一個著名的思想實驗 來說明量子力學的荒謬性 他想象了一個無法從外面探測的盒子 裏面有一隻貓 一塊放射性物質 一個探測器 和一個裝有毒氣的瓶子 如果探測器檢測到放射性物質衰變 就會打開瓶子 釋放毒氣 殺死貓 如果沒有檢測到衰變 就不會打開瓶子 貓就會活着 按照量子力學的說法 在我們打開盒子之前 放射性物質既可能衰變 也可能不衰變 所以貓既可能死亡也可能存活 這就意味着 貓處於死亡和存活的疊加狀態 只有當我們打開盒子時 我們才能知道貓的命運 而且這個過程也會讓疊加狀態崩潰 薛定諤用這個實驗 來表達他對量子力學的不滿和懷疑 他認爲 這種說法是荒唐的 因爲在我們的常識中 貓不可能同時死亡和存活 他認爲這個實驗表明了 量子力學是不完整的 他沒有考慮到一些更深層次的因素 我們不能把量子力學用在宏觀系統上 因爲宏觀系統並不服從量子規律 在我們日常生活中 我們從來沒有看到過疊加 或者崩潰這樣的現象 我們看到的都是確定、穩定、連續的物理現象 波爾是另一位量子力學的創始人 他提出了一種解釋來說明 爲什麼微觀系統和宏觀系統有不同的行爲 他認爲 量子力學只適用於孤立、純淨、簡單的系統 比如單個粒子或者少數粒子 當系統變得複雜、混亂、開放時 比如有許多粒子組成的物體或者環境 量子力學就失效了 而經典物理學就起作用了 按照這種說法 在盒子裏的貓並不是一個孤立、純淨、簡單的系統 它是由無數個粒子組成的 而且與盒子內外的其他粒子有着複雜的相互作用 這些相互作用會導致系統之間的信息交換和干擾 從而使疊加狀態消失或者說退相干 因此 在我們打開盒子之前 貓已經是死亡或者存活的其中一個狀態了 這種解釋看起來很合理 但是它也有很多問題 首先 我們並沒有一個清晰的標準 來判斷什麼樣的系統是孤立、純淨、簡單的 什麼樣的系統是複雜、 混亂、開放的 其次 我們並沒有一個明確的機制來說明 如何從量子力學過渡到經典物理學 最後 我們也沒有一個客觀的方法 來確定什麼時候發生了退相干 因此 雖然退相干可以在一定程度上解釋 爲什麼我們沒有看到宏觀系統中出現疊加現象 但它並不能完全回答 當我們不觀察時現實是否存在這個問題 所以 現在的我們需要思考的是 如果量子理論存在 那我們所看到的世界 到底是不是真實的世界 是不是隻是一些事件崩塌後隨機生成的場景 而一旦外部觀察消失 我們所在的世界是不是就不存在了 最後一個細思極恐的疑問 是誰在觀察我們的世界