悖論，英語：Paradox，亦稱為佯謬或詭局，是指一種導致矛盾的命題。通常從邏輯上無法判斷正確或錯誤稱為悖論，有時候違背直覺的正確論斷也稱為悖論。悖論的英文paradox一詞，來自希臘語paradoxos，意思是「未預料到的」、「奇怪的」。 如果承認它是真的，經過一系列正確的推理，卻又得出它是假的；如果承認它是假的，經過一系列正確的推理，卻又得出它是真的。
古今中外有不少著名的悖論，它們震撼了邏輯和數學的基礎，激發了人們求知和精密的思考，吸引了古往今來許多注意力。解決悖論難題需要創造性的思考，悖論的解決又往往可以給人帶來全新的觀念。
打個簡單比方說，如果一根針掉在地上，沒有人能聽到。會發出聲音嗎？有人說，不會有聲音。如果有人聽到此聲音呢？如果認為這實際上是可以發出聲音的，則「針落無聲」的認知需要修改為「針落有聲」，如此提出了一個「落針的悖論」。
最近在《自然-物理》上發表的一篇重磅論文，提出了一個新的量子悖論，再次使量子力學這門公認的與其它任何科學不一樣的科學、看起來更為奇特、怪異、與恐怖，目前在國際科學界引起了廣泛的熱議。
量子力學的恐怖，皆來源於人的測量的認知，《自然-物理》上所發表的這一新的量子悖論，現在更具體地揭示：量子力學的恐怖，皆來源於人對「真實」的認知。這一新的量子悖論使所觀察到的物理現實的基礎受到質疑。
這篇論文研究是迄今為止對於量子力學中一系列發現的最強烈的描述，這些發現顛覆了我們對「真實」的認知。要了解為什麼它如此重要，這得從量子力學的歷史簡單說起。
量子力學可以很好地描述微小物體的行為，例如原子或光粒子（光子）。但是，這種行為是……非常怪異。
在許多情況下，量子理論無法給出諸如「該粒子現在在哪裡？」之類的問題的明確答案。取而代之的是，它僅提供觀察粒子時可能在何處發現的概率。
一個世紀前該理論的創始人之一玻爾認為，這並不是因為我們缺乏必要的信息，而是因為諸如「位置」之類的物理屬性實際上不是真實存在的，除非對其進行測量。而且，由於無法同時完美地觀察粒子的某些屬性（例如位置和速度），因此無法同時實現它們的真實性。
愛因斯坦認為這個認知站不住腳，在1935年與理論物理學家波多爾斯基和羅森的論文中，他認為，「真實」不只是量子力學所能描述的。在這篇稱為「EPR佯謬」的著名論文中，考慮了處於特殊狀態的一對遙遠粒子，現在稱為「糾纏」狀態。當對兩個糾纏的粒子測量相同的屬性（例如，位置或速度）時，結果將是隨機的，但每個粒子的結果之間將存在相關性。
例如，測量第一粒子位置的觀察者可以完美地預測遙遠粒子位置的測量結果，甚至無需觸摸它。或者觀察者可以選擇預測速度。愛因斯坦認為，這是很自然的解釋，「真實」的性質在測量之前就已經存在，這與玻爾的認知相反。
但是，在1964年，物理學家貝爾發現，如果對這兩個粒子進行不同測量的更複雜的組合，愛因斯坦的論點就不成立了。貝爾表明，如果兩個觀察者隨機且獨立地在測量其粒子的一種或另一種性質（例如位置或速度）之間進行選擇，則平均結果無法用任何理論將位置和速度都預先存在的局部性質加以解釋。
這看起來令人難以置信，但是實驗現在已經證明了貝爾的相關性確實存在。對於許多物理學家來說，這是玻爾正確的證據：物理性質只有在進行測量後才存在。
這提出了一個關鍵的問題：「測量」到底有什麼特別之處？「觀察者」、「觀察到」等，到底意味著什麼？
1961年，理論物理學家維格納設計了一項思想實驗，以說明認知測量概念的棘手之處。他考慮了一種情況，即他的朋友進入一個密閉的實驗室，並對量子粒子（例如其位置）進行測量。
但是，維格納注意到，如果他用量子力學方程式從外部描述這種情況，結果將大不相同。從維格納的角度來看，朋友所測量的粒子的位置不再是真實的，而是與粒子糾纏在一起並被周圍的不確定性所影響。這類似於薛丁格著名的貓的思想實驗，其中盒子中貓的命運與隨機量子事件糾纏在一起。
對於維格納來說，這是荒謬的結論。取而代之的是，他相信觀察者的意識一旦介入，糾纏就會「坍縮」，使朋友的觀察變得確定。
在這篇重要論文研究中，提出了基於維格納友人悖論的擴展版本。在這種情況下，有兩個物理學家，分別稱為張三和李四，在兩個遙遠的實驗室中與自己的朋友，分別稱為王五和趙六在一起。
王五和趙六現在正在測量一對糾纏的粒子，就像在貝爾實驗中那樣。正如維格納的觀點一樣，量子力學方程告訴我們王五和趙六應該與他們觀察到的粒子糾纏在一起。但是由於這些粒子已經相互糾纏了，理論上，王五和趙六本人也應該糾纏在一起。
這在實驗上意味著什麼？論文所提出的實驗是這樣的：張三、李四、王五、趙六進入他們的實驗室並測量他們的粒子。一段時間後，張三和李四各自投擲一枚硬幣。如果硬幣是正面，他們打開門，問他們的朋友看到了什麼。
按照維格納的計算方式，如果王五與他所觀察到的粒子糾纏在一起，那麼這種不同的測量方法總是會給張三帶來積極的結果。對於李四和趙六也是如此。
但是，無論怎麼測量，他們的朋友在實驗室內觀察到的任何記錄都與外界隔離。王五和趙六不會記得在實驗室裡看到過任何東西。如果他們不記得，是否事情真的發生了嗎？
如果人的直覺認知是正確的，那麼每個朋友都會在實驗室中看到一個真實而獨特的測量結果，而與張三或李四後來決定打開自己的門無關。同樣，張三和王五所看到的東西不應取決於李四的遠處硬幣落地的方式，反之亦然。
研究表明，如果是這種情況，則張三和李四可能期望看到的結果之間的相關性將受到限制。研究還表明，量子力學預測張三和李四將看到超出這些極限的相關性。
接下來，研究團隊進行了一項實驗，通過使用糾纏光子對以確認量子力學預測。每個朋友的測量值的作用由每個光子在設置中可能採用的兩條路徑之一決定的，具體取決於光子的一種稱為「極化」的屬性。即，路徑「測量」的極化。
該研究論文的實驗僅是原則上的證明，因為「朋友」非常小而簡單。但是，這提出了一個問題，即對於更複雜的觀察者來說，是否也會得到相同的結果。
我們可能永遠無法對真正的人類進行這項實驗。但是研究人員認為，如果「朋友」是在大型量子計算機中運行的人類級的人工智慧，有一天可能會做出結論性的演示。
所有這一切意味著什麼？
儘管結論性的測試可能還需要數十年的時間，但是如果量子力學的預測繼續保持下去，這對我們對「真實」的理解將產生深遠的影響，甚至比貝爾相關性更重要。一方面，所發現的相關性不能僅通過說物理特性在被測量之前就不存在來解釋。
現在，對測量結果本身的絕對的真實性提出了質疑。該研究論文的結果迫使物理學家直面測量問題：要麼我們的實驗沒有擴大規模，要麼量子力學讓位給所謂的「客觀坍縮理論」，要麼人的直覺認知中有的假設必須被拒絕。
所有這些並不意味著可以選擇自己的真實。首先，可以選擇要問的問題，但是答案是世界所給出的。甚至在具有相關性的世界中，當兩個觀察者交流時，他們的現實也糾纏在一起。如此，可以出現一個共享的現實。
這意味著，比如所列舉的「落針的悖論」，如果我們倆目睹同樣的一根針掉在了地上，而你說聽不到，你可能只需要一個特殊的助聽器。
參考：A strong no-go theorem on the Wigner's friend paradox, Nature Physics(2020). DOI: 10.1038/s41567-020-0990-x