如果森林里一棵树倒了，但没有人听到它倒下时的声音。那么这棵树倒下时发出声音了吗？可能有人会说“没有”。那如果有人在那里听到了树木倒下的声音呢？如果你认为这意味着这棵树倒下发出了声音，或许你错了。
量子力学是最基本的科学理论之一，但最近科学家在量子力学中发现了一个新的悖论，它使人们对一些关于物理现实的常识产生了怀疑。
“事实”还是“错误”
我们来看三个我们通常认为是正确的“事实”：
当一个人看到一个事件发生时，它就真的发生了。
人们有可能做出自由选择，或者至少是统计上的随机选择。
在一个地方做出的选择不能立即影响一个遥远的事件。(物理学家称之为“局部性”。)
这些都是最直观的想法，不仅普通人相信，物理学家也广泛地相信这三个事实。但是，最近发表在《自然物理》杂志上的一篇论文表明，这些不可能同时正确，否则量子力学本身在某种程度上会崩溃。
量子力学
这是量子力学又一次颠覆了我们对现实的认知，自从它诞生起，似乎就显示出与众不同。
量子力学理论非常适用于描述微小物体的行为，例如原子或光子，但这些粒子的行为非常奇怪。在很多情况下，量子理论并不能回答诸如“这个粒子现在在哪里？”相反，它只提供了粒子被观察时在一个地方被发现的概率。
尼尔斯·波尔
对于一个世纪前该理论的创始人之一尼尔斯·波尔来说，这并不是因为我们缺少信息，而是因为像“位置”这样的物理属性在被测量之前并不真正存在。更重要的是，因为粒子的某些特性不可能同时被完全观察到——比如位置和速度——它们不可能同时真实地存在。而量子理论则可以描述这种奇怪的现象。
但阿尔伯特·爱因斯坦并不这样认为。在1935年与鲍里斯·波多尔斯基和内森·罗森合著的一篇文章中，爱因斯坦认为，现实中肯定有量子力学无法描述的东西。
这篇文章认为一对遥远的粒子可能会处于一种特殊的状态，现在被称为“纠缠态”。当在两个纠缠粒子上测量相同的属性（比如位置或速度）时，结果是随机的，但每个粒子的结果之间将存在相关性。例如，一个观察者在测量第一个粒子的位置时，就可以完美地预测出远处另外一个粒子的位置，这与玻尔的解释不同。
然而，在1964年，北爱尔兰物理学家约翰·贝尔发现，如果对这两种粒子进行更复杂的组合观测，爱因斯坦的结论就站不住脚了。贝尔表明，如果两个观察者随机而独立地选择测量这两个粒子的一个或另一个属性，比如位置或速度，所得到的平均测量结果将没有任何关系。
这听起来不可思议，但实验已经最终证明贝尔的结论。对于许多物理学家来说，这是玻尔是正确的证据：物理特性在被测量之前是不存在的。但这提出了一个关键问题：“测量”到底有什么特别之处？
维格纳的实验
1961年，匈牙利裔美国人理论物理学家尤金·维格纳设计了一个思维实验，以展示“测量”这个概念中有什么特殊之处。他考虑了这样一种情况：他的朋友进入一个密封的实验室，对一个量子粒子进行测量，比如说它的位置。
尤金·维格纳
然而，维格纳注意到，如果他应用量子力学方程从外部描述这种情况，所得到的结果是完全不同的。从维格纳的角度来看，他的朋友并没有测量粒子的真实位置，而是与粒子纠缠在了一起，并被它的不确定性所影响。这与著名的薛定谔的猫相似，这是一个思想实验，在这个实验中，一只猫在盒子里的命运与一个随机的量子事件纠缠在一起。
对于维格纳来说，这是一个荒谬的结论。相反，他相信，一旦观察者的意识被卷入其中，这种纠缠就会“崩溃”，从而使朋友的观察变得明确。但一个问题是：如果维格纳错了呢?
新的实验
在一个新的研究中，科学家们建立了一个扩展版的维格纳的“朋友悖论”，这是由维也纳大学的卡斯拉夫·布鲁克纳首次提出的。在新的假设情景里，有两位物理学家（爱丽丝和鲍勃）和自己的朋友（查理和黛比）分别在两个遥远的实验室里。而查理和黛比现在正在测量一对纠缠粒子，就像贝尔的实验一样。
卡斯拉夫·布鲁克纳
在维格纳的论证中，量子力学方程会告诉我们，查理和黛比应该与他们观测到的粒子纠缠在一起。但是因为这些粒子已经相互缠绕，理论上查理和黛比自己也应该缠绕起来。
在新的实验中是这样的：查理和黛比进入他们各自的实验室，测量他们的粒子。过了一段时间，爱丽丝和鲍勃各自抛硬币。如果是正面，他们就会开门，问他们的朋友看到了什么。如果是背面，他们会进行自己单独的测量。
按照维格纳的计算，如果查理与他观察的粒子纠缠在一起，那这种再次测量总是会给爱丽丝一个积极的结果。然而，在任何实现这种单独测量的过程中，他们的朋友在实验室里的任何观察记录不会传到外部世界。查理或黛比将不记得在实验室里看到过任何东西，就像从完全麻醉中醒来一样。
但我们想问的是，即使查理或黛比不记得在实验室中的任何观测结果，这些结果真的发生了吗？
光子给出的悖论
如果按照正常思维，每个人都看到了他们在实验室里测量的真实而独特的结果，而这与爱丽丝和鲍勃是否打开门无关。而且，爱丽丝和查理所看到的，不应该受到抛硬币的影响。也就是说，爱丽丝和鲍勃期望看到的结果之间的相关性就会受到限制。
光子实验装置
然而一个实验显示了会有超越这些限制的相关性。这个实验使用一对纠缠光子，每个光子由于其“偏振”的特性，会选取设置好的两个路径之一通过。路径的选取可以作为对光子极化的测量，而具体选择了哪条路径将作为查理或黛比的观测结果。
实验证明，量子力学可以预测这种纠缠的光子的某些特性。
这个实验的设计是极其简单的，因此不知道结论是否适合更复杂的观察者，而且可能永远无法在真人身上做这个实验。但或许未来可以利用与人类水平相当的大型量子计算机来进行实验，也许有一天会有一个结论性的证明。那么这一切意味着什么?
如何理解现实？
尽管我们目前还无法完全证明这种理论，或许还需要几十年的时间，甚至更长。但如果量子力学的这种预测继续保持下去，这将对我们理解现实有强烈的影响。
首先，一些相关性无法用“物理性质只有在测量时才能被发现”来解释。而现在，测量结果本身的绝对真实性也受到了质疑。这一结论迫使物理学家不得不直面测量问题：要么我们今后的研究目标仅仅是小规模的，要么量子力学就要让位于所谓的“客观坍缩理论”，要么我们开头的三句话中的一句必须被否定。
德布罗里-波姆理论
有一些其它理论试图解释这种现象，像德布罗里-波姆理论，它假设“在一个距离上的动作”可以在宇宙的其他地方产生瞬时效果。然而，这与爱因斯坦的相对论有直接的冲突。
有些人在寻找一种拒绝选择自由的理论，但他们要么需要逆因果律（即效果在时间上先于其原因），要么需要一种被称为“超决定论”的宿命论形式。
另一种解决矛盾的方法是使爱因斯坦的理论更加相对。对于爱因斯坦来说，不同的观察者对于事情发生的时间和地点可能会有不同的看法，但是事情的发生是绝对的事实。然而，在一些解释中，如量子力学诠释或平行世界理论，事件本身可能只发生相对于一个或多个观察者：一个人看到一棵倒下的树，对其他人来说可能这不是事实。
平行世界？
然而所有这一切并不意味着你可以选择你自己的现实。首先，你可以选择你问的问题，但是答案是由世界给出的。即使在一个相互干扰的世界里，当两个观察者交流时，他们的现实也会纠缠在一起。这样，一个共享的现实就会出现。
这意味着，如果我们都看到了同一棵树倒下，而你却说你没有听到任何声音，而现实世界的解决方法是：你需要一个助听器。