在量子力學中什麼是觀察者？原子能成為觀察者嗎？病毒可以是觀察者嗎？人工智慧呢？量子力學的奠基人認為它非常非常怪異。舉例來說，阿爾伯特·愛因斯坦生前就堅信，該理論只能是對自然進行更完整描述的踏腳石，這樣才能消除量子令人不安的現象。
然後在1964年，約翰·斯圖爾特·貝爾證明了一個定理，該定理將檢驗量子理論是否像愛因斯坦所說的那樣掩蓋了對現實的完整描述。從那以後，實驗人員就用貝爾定理來排除這樣一種可能性，即在所有明顯的量子瘋狂之下（隨機性和量子糾纏）是一種隱藏的確定性現實，它遵守相對論定律。
現在，一個新的定理將貝爾的工作推進了一步。該定理對物理現實做出了一些聽起來合理的假設。然後它表明，如果一個特定的實驗被進行，根據量子理論的規則所預期的結果將迫使我們拒絕其中的一個假設。
查普曼大學量子物理學家馬修·雷弗說，這項新工作將注意力集中在對量子力學的一類解釋上，直到現在，這些解釋都設法擺脫了類似「不可能」的定理的嚴格驗證。
廣義上說，這些解釋認為，量子態反映了我們自己對物理現實的認識，而不是世界上存在的某種事物的確切表徵。這種觀點的範例是哥本哈根解釋（量子理論的教科書版本），它最普遍的理解是，粒子沒有明確的屬性，直到這些屬性被測量。其他哥本哈根式的量子解釋甚至更進一步，將量子態描述為每個觀察者的主觀感受。
貝爾定理
貝爾1964年提出的定理給愛因斯坦和尼爾斯·玻爾（哥本哈根解釋的主要支持者之一）開始的辯論帶來了數學上的嚴肅性。愛因斯坦認為在量子理論的基礎上存在著一個決定論的世界；玻爾認為量子理論是完整的，量子世界具有不可磨滅的概率性。
貝爾定理有兩個明確的假設。一是，物理影響是「局部的」（它們的傳播速度不能超過光速）；二是，它假設有一個不被量子力學數學建模的隱藏的確定性現實；三是，實驗者可以自由選擇他們自己的測量設置。
約翰·斯圖爾特·貝爾在1964年提出了以他的名字命名的定理，但是物理學家需要幾十年才能完全理解它的含義。這是1982年他在歐洲粒子物理實驗室歐洲核子研究中心講授他的定理。根據這些假設，貝爾測試涉及到兩方，愛麗絲和鮑勃，他們測量大量的粒子對，一次一對。每一對都是糾纏在一起的，因此它們的性質是量子力學聯繫在一起的：如果愛麗絲測量她的粒子的狀態，它似乎會立即影響鮑勃的粒子的狀態，即使兩者相隔數英裡。
貝爾定理提出了一種建立實驗的巧妙方法。如果愛麗絲和鮑勃的測量值之間的相關性等於或低於某個值，那麼愛因斯坦是對的，即存在一個局部隱藏的現實。如果相關性高於這個值（正如量子理論所預測的那樣），那麼貝爾的其中一個假設肯定是錯誤的，一個局部隱藏現實的夢想一定會破滅。
物理學家們花了近50年的時間進行越來越嚴格的貝爾測試。到2015年，這些實驗基本上解決了爭論。測量的相關性高于貝爾不等式的值，貝爾測試與量子力學的預測是一致的。結果，一個局部隱藏現實的想法被擱置了。
弱假設，強理論
這項新工作借鑑了由貝爾開創的系統，但它也依賴於一個略有不同的實驗裝置，最初是由物理學家尤金·維格納設計的。
在維格納的思維實驗中，有一個我們稱之為維格納朋友的人在實驗室裡。這個朋友測量了一個粒子的狀態，這個粒子處於兩種狀態的疊加中，比如0和1。測量將粒子的量子態為0或1，結果由朋友記錄。
尤金·維格納獲得1963年諾貝爾物理學獎，部分原因是他在量子力學的數學基礎上所做的工作。維格納本人就在實驗室之外。從他的角度來看，實驗室和他的朋友（假設他們完全脫離了所有的環境幹擾）在量子力學上繼續一起進化。畢竟，量子力學並沒有對該理論所應用的系統的大小做出任何規定。原則上，它適用於基本粒子、太陽和月球，也適用於人類。
維格納認為，如果量子力學是普遍適用的，那麼粒子和維格納的朋友現在都糾纏在一起，處於量子疊加狀態，即使朋友的測量已經瓦解了粒子的疊加狀態。維格納的理論提出的矛盾突出了一些基本的、令人信服的問題，即什麼是導致崩潰的測量方法，以及崩潰是否不可逆轉。
與貝爾定理一樣，新的研究者們做出了看似顯而易見但卻非常嚴格的假設。第一種說法是實驗者可以自由選擇他們想要的測量方式。第二種說法是，你不能發送比光速更快的信號。第三種觀點認為，測量結果對於所有觀察者來說都是絕對的、客觀的事實。
請注意，這些「局部友好性」的假設比貝爾的假設要弱。作者並沒有假定在量子世界的基礎上存在某種確定性的現實。因此，如果能做一個實驗，如果實驗成功，這意味著「我們發現比貝爾定理更深刻的現實，」澳大利亞格裡菲斯大學量子動力學中心主任、這項新研究的領導者之一霍華德·懷斯曼說。
在格裡菲斯大學的量子動力學中心使用的光學設備，在那裡進行了概念驗證實驗。所以，和貝爾一樣，我們可以問，如果我們把量子力學的已知規則應用到這個新的實驗中，結果會是什麼。如果量子力學的定律是普遍的，這意味著它們適用於非常小的物體和較大的物體，那麼實驗就違反了不等式。如果未來的實驗證實了這一點，那麼這三個假設中肯定有一個是錯誤的，量子理論甚至比貝爾定理的測試所顯示的還要古怪。
觀察者光譜
新的「局部友好性」定理要求複製維格納的朋友設置。現在我們有兩個實驗室。在第一個實驗室，愛麗絲在外面，而她的朋友查理在裡面。鮑勃在另一個實驗室的外面，裡面是他的朋友黛比。
在這個設置中，我們添加了一對糾纏粒子。一個粒子送給查理，另一個送給黛比。兩個觀測者進行測量並記錄結果。現在輪到愛麗絲和鮑勃了。每個人都要做三種類型的測量。第一種選擇很簡單，直接問朋友測量的結果是什麼。
另外兩個則異常困難。首先，愛麗絲和鮑勃必須對他們各自的朋友和實驗室進行完全的量子控制（事實上，他們扭轉了整個系統的量子演化）。它們會撤銷朋友的測量結果，抹去朋友的記憶，並將粒子恢復到初始狀態（顯然，「這裡的朋友」不能是人，我們馬上就會講到)。在這一點上，愛麗絲和鮑勃從兩種不同的測量方法中隨機選擇，測量粒子，並記下結果。他們對成千上萬對糾纏粒子做這個實驗。
原理驗證實驗從每個實驗室的一個光子開始。每個朋友都由一個簡單的裝置來表示，該裝置對光子進行測量，這樣光子會選擇兩條路徑中的一條，或者同時進入兩條路徑的疊加狀態，這取決於光子的初始量子態。「朋友」可以被認為是一個量子位元，它可以是0（光子走了一條路）或者1（它走了另一條路），或者是兩者的疊加。你可以把這兩種路徑看作觀察者的兩種記憶狀態，從數學上講，這就像是一種觀察。
愛麗絲和鮑勃可以簡單地檢查光子的路徑（類似於詢問查理和黛比他們觀察到了什麼）。或者他們可以通過讓兩條路徑相互幹擾來抹去朋友的記憶。關於光子所走路徑的信息被抹去，光子恢復到它的原始狀態。然後愛麗絲和鮑勃可以進行自己的測量。
經過大約9萬次這樣的運行，實驗清楚地表明，局部友好性定理的不等式被違反了。
這裡的漏洞很明顯。查理和黛比是量子位，不是人。事實上，這項新研究背後的研究人員並沒有說我們現在就需要放棄這三個假設中的任何一個。懷斯曼說：「我們並不是說量子位是一個真正的朋友或一個真正的觀測，但它允許我們驗證量子力學確實違反了這些不等式，儘管它們比貝爾不等式更難違反」。
一般來說，圍繞觀察者的規模和複雜程度的問題存在相當多的爭論。觀察者可以是原子嗎？可以是病毒嗎？變形蟲呢？一些物理學家認為，任何能夠獲取並存儲所觀察物體信息的系統都是觀察者。另一端是那些說只有有意識的人類才算觀察者。就這個特殊的實驗而言，可能的觀察者的範圍是非常大的。它已經被用於量子位元了。如果查理和黛比是人類，這是不可能的。
該團隊設想在遙遠的未來做這個實驗，屆時觀察者可能是一個在量子計算機內部的人工通用智能（AGI）。這樣一個系統可以進入觀察兩種不同結果的疊加狀態。而且，由於AGI將在量子計算機中運行，這個過程可以逆轉，消除觀測的記憶，使系統恢復到最初的狀態。
諾拉·提斯克勒和霍華德·懷斯曼。在一個量子位元和一臺運行人工智慧的巨大量子計算機之間有很多地方，這個定理是一個完全嚴格的定理，但是它留下了一個懸而未決的問題，那就是觀察到的事件是什麼。這是至關重要的。
畢竟，物理學家花了大約50年時間才對貝爾不等式進行了徹底的實驗測試。也許在量子計算機上運行的AGI已經不遠了。為了便於討論，讓我們假設這種技術有一天會出現。當物理學家做實驗時，他們會看到兩種情況之一。
也許不等式不會被違反，這將意味著量子力學不是普遍有效的（有一個範圍，超過這個範圍，量子理論的規則就不能應用）。這樣的結果將允許研究人員精確地繪製出量子世界和經典世界的邊界。
否則就會違反不等式，正如量子力學所預測的那樣。在這種情況下，三個常識假設中的一個需要被拋棄。這就引出了一個問題，哪一個需要被拋棄？
極端相對論
這個定理沒有說明哪個假設是錯的。然而，大多數物理學家都堅信其中的兩個假設。第一種（實驗者可以選擇進行何種測量）似乎是不可侵犯的。
第二種（禁止信息的傳播速度超過光速）防止了所有形式的因與果之間的荒謬尷尬。即便如此，波希米亞力學的支持者們已經放棄了第二種假設（波希米亞力學是一種假設存在確定性的、隱藏的、深刻的非局部現實的理論）。
這就只剩下第三個假設——測量結果對所有觀察者來說都是絕對的、客觀的事實。拒絕觀測事件的絕對性會使人們對哥本哈根的標準解釋產生懷疑，在哥本哈根的解釋中，測量結果被認為是所有觀察者的客觀事實。
但是對於那些不存在的定理來說，很難區分標準的哥本哈根解釋和它的變體。現在，局部友好性定理提供了一種方法，至少可以將它們分為兩類，一類是標準哥本哈根，另一類是QBism（最初源於「量子貝葉斯主義，堅持量子態對每個觀察者來說都是主觀的）和RQM（認為描述量子世界的變量，比如粒子的位置，只有在一個系統與另一個系統相互作用時才會有實際值）。
所有這些努力表明，是時候重新思考我們想從一個理論中得到什麼了。這種把量子力學硬塞進經典模型的嘗試，根本不是正確的做法。我們應該試著根據量子力學的實際結果來調整我們想從一個理論中得到什麼。在這種情況下，採取這樣的立場，即一個觀察是主觀的，並且只對一個給定的觀察者有效可能是一個必要的和激進的第一步。