我們都知道，科學方法依賴於事實，這些事實是通過反覆測量而建立的，並且得到了普遍認可，而與觀察者無關。
但是在量子力學中，觀測的客觀性還不太清楚，兩個不同的觀測者可以認知到看似不同的現實。
在剛剛發表在《科學進展》上的一篇研究論文中 ，由英國、法國、奧地利等量子物理學家組成的聯合小組的研究結果指出，最新量子實驗驗證，在受量子力學奇異規則支配的原子和粒子的微觀世界中，兩個不同的觀察者有權獲得自己認知的不同事實。換句話說，根據我們對自然所認知的最佳理論——量子理論，被認為是事實的認知，實際上可以是主觀的，並非是客觀的。如果是這樣，那麼這一結果意味著量子理論應該以一種依賴於觀察者的方式來解釋。
該論文指出，觀察者是量子世界中強大的參與者。按照量子理論，粒子可以同時處於多個位置或狀態，這稱為疊加。但奇怪的是，只有在沒有觀察到它們的情況下，情況才如此。一旦觀察，您認知到的只是其中的一個量子系統，它選擇了一個特定的位置或狀態，從而打破了疊加。大自然以這種方式表現的事實已經在實驗室中得到了多次證實，例如著名的雙縫實驗 。
“維格納的友人”的思想實驗
該論文的量子科學家們基於一個名叫“維格納的友人”（Wigner’s friend）的思想實驗來予以實驗與研究的。這個思想實驗是著名的“薛定諤的貓”的思想實驗的延伸版本。貓被放進封閉的盒子裡，會同時處於活與死的狀態的疊加，直到盒子被打開為止。維格納希望有個友人同貓關在一起，從而可以通過這個友人以更好地測量與觀察貓的狀態。所以，這個友人是貓的狀態的觀察者，處在盒子外面的人，又是貓的觀察者的觀察者。
每當朋友用儀器測量貓時，都會觀察到一定的結果。我們可以說這個朋友證實了一個事實：結果肯定是貓是活還是死。但是這裡有個難題，在盒子外的觀察者無法與朋友所感知的現實相協調。兩個不同的觀察者根據量子理論定律，對物理系統的狀態進行了陳述。但是在大多數量子理論的解釋中 ，兩位觀察者的最終陳述是相互矛盾的。
維格納的友人的思想實驗將薛定諤的貓悖論與量子力學中的測量問題直接地聯繫在了一起。維格納原本並不認為這是一個悖論，但他認為將一個有意識的觀察者描述為一個量子物體是荒謬的。但是，後來他偏離了這一觀點，可是後來及現在許多量子物理學家又充分肯定了這一觀點，認同這樣的描述是正確的 。
該論文的量子物理學家們應用了由三對糾纏光子組成的小型量子計算機上進行實驗測試。 第一個光子對代表薛定諤的貓，其它兩個光子用於在各自盒子內測量光子的極化。 在這兩個盒子外面，每邊都留有兩個光子，它們也可以被測量。
實驗的設置
考慮在水平∣h〉和垂直極化∣v〉狀態疊加中的單個光子，由觀察者威格納的朋友在一個封閉的實驗室中在{∣h〉，∣v〉}的基礎上測量（圖A和B）。根據量子理論，朋友在每次實驗中隨機觀察到兩種可能的結果之一。朋友的記錄h或v可以是兩個可能的正交狀態之一，構成朋友對“事實”的觀點看法。維格納從封閉的實驗室外面觀察，但沒有關於朋友測量結果的信息。根據量子理論，維格納必須將朋友的測量描述為單一的相互作用，使光子和朋友的記錄處於具有隱式張量積的糾纏狀態。
（A）由維格納的朋友（在盒子裡面）測量處於兩個可能狀態的相等疊加的量子系統。 根據量子理論，在每次運行中，朋友將隨機獲得兩個可能的測量結果之一。可以通過直接查看朋友的實驗記錄結果。（B）但是，維格納必須在封閉的實驗室之外將他的朋友及其量子系統描述為聯合糾纏態。維格納還可以通過干擾實驗來驗證此狀態分配，從而得出結論，他的朋友不能首先看到確定的結果。（C）基於該實驗的擴展版本，將糾纏態發送到兩個不同的實驗室，每個實驗室都涉及一個實驗者及其朋友。
實驗過程
來自源S0的成對糾纏光子分別以模式a和b分配給張三和李四的朋友，他們分別用纏纏光源SA、SB以{∣h〉，∣v〉}為基礎進行局部測量。模式為α和β的光子則記錄朋友的測量結果。張三和李四分別在模式a和α、b和β下，在50/50分束器（BS）上進行狀態測量，以確定自己的事實，或者刪除測量的BS以推斷其各自朋友記錄的事實。
實驗數據
橙色條形為理論預測，每個測得的期望值在相應的子圖上方給出。所測得的期望值的不確定性和數據上的誤差條表示統計的置信區間。
該實驗表明，至少對於量子力學的局部模型，我們需要重新考慮客觀性的概念問題。我們在宏觀世界中所經歷與認知的客觀性似乎還不是問題，但是關於量子力學的現有解釋如何能夠容納主觀的事實引發了一個既重要而又基本的重要問題。
參考資料：Massimiliano Proietti et al. "Experimental test of local observer independence". Science Advances. 20 Sep 2019.
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