量子力学将面临的挑战是什么

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量子力学不是科学界里的孤岛，它与太多的科学诸如物理、化学甚至生物学的几乎所有方面紧密相联，从电子到天体、从医疗到材料、……等等。对量子的认知理解，将对所有这些领域取得新的进展，发挥举足轻重的作用。新技术、新能源和量子信息计算的使用将成为我们未来的量子文明时代的重要组成部分。

但是，仅仅是开发与应用是不够的，对于量子力学某些关键性的认知上，仍然存在着最为基本的问题。波动函数是真实的还是抽象的？人类意识是定义我们周围量子现实的关键因素吗？我们可以将量子力学与其他理论统一起来吗？我们会认知大爆炸的起源和宇宙的真实本质吗？这些都是大问题。如果我们能够应对这些量子挑战，那么回报将是巨大的。下面张天明为我们简要通俗地介绍量子力学未来将面临的一些重要挑战。

一、观察者的角色究竟如何？

如果观察和测量波函数的行为导致其坍缩，那么就会引发许多哲学问题。如果从不观察一个事物，那么这个事物是否依然存在、还是保持叠加状态？如果后者是正确的，那么未观测到的宇宙的广袤天际是否还保留着未坍缩的波函数？大多数天体物理学家对此感到怀疑，指出物体的波函数不是物理实体本身，而只是描述该实体量子性质的一种方式。此外，“测量”可以简单地通过与其他粒子和辐射的相互作用来进行，从而导致退相干，无论是否有人在观看。

但是绝大多数的量子物理学家并不准备放弃这种观察者的角色。著名量子理论物理学家惠勒认为，客观世界与观察者是相互依存、相互需要的，仅仅进行观察是不够的：需要有意识的头脑予以认知和测量。那么，人类意识是定义我们周围量子现实的关键因素吗？

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