观察扰动对象

物质粒子既是微粒也是波，这是量子力学的基础理论之一。在经典物理学看来，物质在同一时刻既是粒子也是波是不可能的。读者对此可能也会有疑问：观察一个粒子的时候，我们看到的就是一个粒子，从来没见过什么“波”啊？

从量子力学的角度来看，这个现象应该如何解释呢？从表面上看，量子的状态取决于我们观测它的方式。例如，对光来说，当我们用透镜或从狭缝观测时，它就表现为波；而当我们用屏幕等设备观测时，它就表现为粒子。从本质上看，对任何量子来说，在我们不观察它的时候，量子的状态就是不确定的波，以叠加态方式存在；而当我们观察它的时候，量子就立刻表现为一个粒子，在空间的某个位置以微粒的方式存在。换句话说， 观测会让粒子从波函数的叠加态坍缩到粒子的经典状态 。

观测行为竟然可以影响被观测对象本身——主张这一惊世骇俗观点的物理学家被称为“哥本哈根学派”。他们对量子力学现象所做的解释则被称为“哥本哈根诠释”。

在量子力学问世之前，基于经典物理学的世界观认为，不管我们是否进行观察，周围的世界都是独立存在的，宇宙也是独立存在的。当然，这种世界观承认，观察这一行为的确会与被观察对象相互作用，并不可避免地让被观察对象受到一定程度的干扰。但是，人们一直默认这种干扰只不过是对确定事物的一种偶然的微扰，其影响在原则上可以缩减到任意小。因此，在进行观察、测量之后，我们可以准确地推导出在被观察对象身上所发生的一切。也就是说，物体在被观察之前和之后，自身的力学属性都是可以被确定的。数百年来，这个关于世界的诠释是令人信服的，它最符合我们对自然的理解。爱因斯坦称之为“客观实在”。

然而，哥本哈根诠释向经典物理学有关客观实在的观念发起了挑战：在微观领域里，仪器与物体的相互作用是不可避免、不可控制、不可被忽略的。我们在测量一个物体时，会无法避免地对物体造成不可逆转的影响。因此，在观测某个量子的状态之前就把一组属性赋予这个观察对象是没有意义的。举例来讲，如果我们要测量粒子的位置和动量，不能在测量之前就默认它具有这些变量的特定值：假如决定测量它的位置，那么我们就能发现它位于某处，而假如打算测量它的动量，那么我们测得的就是一个运动的粒子——但是，在前者中，粒子不具有特定的动量，而在后者中，粒子并不具有特定的位置。

哥本哈根诠释的核心观点是，在经过特定的观察之后，我们谈论单个量子系统的物理属性才有意义。也就是说，观察不仅“扰动”了被观察的对象，更影响了结果。正如物理学家惠勒所说，任何一种基本的量子现象只有在其被记录下来之后，才是一种现象。