物理學(xué)給出罕見(jiàn)結(jié)論：宇宙的真實(shí)狀態(tài)，原則上不可知

我們或許永遠(yuǎn)無(wú)法得知宇宙波函數(shù)。

如果有一天，物理學(xué)家告訴你：哪怕人類(lèi)掌握了全部可行的觀測(cè)手段，宇宙最根本的量子狀態(tài)依然永遠(yuǎn)無(wú)法被確認(rèn)，你會(huì)作何感想？

2026年1月29日發(fā)表于《新科學(xué)家》（

New Scientist

即便我們已經(jīng)能夠精確預(yù)測(cè)宇宙如何演化、如何運(yùn)行，卻可能永遠(yuǎn)不知道宇宙“究竟處在什么狀態(tài)”。

這項(xiàng)結(jié)論不僅觸及量子物理的極限，也迫使人們重新思考：

科學(xué)究竟能告訴我們什么，又注定無(wú)法告訴我們什么。

2026年1月29日發(fā)表于《新科學(xué)家》（New Scientist）的一項(xiàng)關(guān)于宇宙量子態(tài)的最新研究截圖。

本文4小節(jié)，2000多字：

1. 一個(gè)被物理定律“保護(hù)起來(lái)”的宇宙秘密

2. 數(shù)學(xué)推導(dǎo)后的結(jié)論令人不安

3. 這并非量子物理獨(dú)有的問(wèn)題

4. 科學(xué)方法與哲學(xué)立場(chǎng)的雙重挑戰(zhàn)

從量子物理的視角看，宇宙本身或許在某些層面上是根本不可被完全認(rèn)知的。

在量子物理學(xué)中，每一個(gè)物體——無(wú)論是一顆電子，還是更復(fù)雜的系統(tǒng)——都可以用一個(gè)被稱(chēng)為波函數(shù)的數(shù)學(xué)形式來(lái)描述。波函數(shù)編碼了一個(gè)系統(tǒng)全部的量子狀態(tài)信息，物理學(xué)家正是借助它，才能預(yù)測(cè)粒子在實(shí)驗(yàn)中的行為。

如果接受一個(gè)前提：整個(gè)世界在最根本層面都是量子的——而這一觀點(diǎn)已被許多研究者所認(rèn)同——那么不僅微觀粒子，宏觀物體乃至整個(gè)宇宙，都理應(yīng)擁有各自的波函數(shù)。這一思想并非新鮮事，早在此前，包括史蒂芬·霍金在內(nèi)的多位物理學(xué)家就曾為“宇宙波函數(shù)”的概念辯護(hù)。

但最新研究指出，即便宇宙真的有一個(gè)波函數(shù)，人類(lèi)也可能永遠(yuǎn)無(wú)法真正知道它是什么。

1.

一個(gè)被物理定律“保護(hù)起來(lái)”的宇宙秘密

加利福尼亞大學(xué)圣迭戈分校的陳逸德（Eddy Keming Chen）與德國(guó)蒂賓根大學(xué)的羅德里希·圖穆?tīng)柨ǎ≧oderich Tumulka）在最新研究中證明，對(duì)宇宙波函數(shù)的完整認(rèn)知在原理上就是不可獲得的。

陳逸德形象地比喻道，“宇宙的波函數(shù)就像一個(gè)被物理學(xué)本身刻意隱藏起來(lái)的宇宙級(jí)秘密。”

人類(lèi)或許能夠極其精確地描述宇宙的行為方式，卻依然無(wú)法確定宇宙究竟處于哪一種量子狀態(tài)。

以往的研究通常從理論宇宙模型出發(fā)，假設(shè)某種特定形式的宇宙波函數(shù)，但很少?lài)?yán)肅討論一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：觀測(cè)和實(shí)驗(yàn)究竟能在多大程度上幫助我們確定它？

陳逸德與圖穆?tīng)柨ㄟx擇了一條更現(xiàn)實(shí)的研究路徑。他們提出的問(wèn)題是：如果我們已經(jīng)知道一組“合理的候選波函數(shù)”，僅憑觀測(cè)，人類(lèi)是否有可能從中選出真正描述宇宙的那個(gè)？

2.

數(shù)學(xué)推導(dǎo)后的結(jié)論令人不安

研究的核心工具來(lái)自量子統(tǒng)計(jì)力學(xué)——這一領(lǐng)域研究的是大量量子態(tài)集合的整體性質(zhì)。與此同時(shí)，研究者還考慮到一個(gè)現(xiàn)實(shí)限制：宇宙波函數(shù)要么需要一個(gè)極其龐大的參數(shù)集合，要么存在于一個(gè)維度高得難以想象的抽象空間中。

在綜合這些因素后，計(jì)算結(jié)果指向了一個(gè)令人震撼的結(jié)論：

宇宙的量子態(tài)在實(shí)踐和原理上都是“不可知的”。

圖穆?tīng)柨ㄖ毖圆恢M地指出：

“在量子力學(xué)規(guī)則允許的任何測(cè)量中，我們能獲得的關(guān)于宇宙波函數(shù)的信息都極其有限。”

換言之，不存在一種方法可以以任何有用的精度確定宇宙的波函數(shù)。

3.

這并非量子物理獨(dú)有的問(wèn)題

加利福尼亞大學(xué)歐文分校的曼查克（J. B. Manchak）認(rèn)為，這項(xiàng)研究有助于人們更清晰地認(rèn)識(shí)到經(jīng)驗(yàn)科學(xué)方法本身的極限。在廣義相對(duì)論——也就是愛(ài)因斯坦的引力理論——中，類(lèi)似的“不可判定性”問(wèn)題其實(shí)早已存在。

從這個(gè)角度看，這一結(jié)論并不令人意外。畢竟，量子理論從一開(kāi)始就不是為描述整個(gè)宇宙而設(shè)計(jì)的。

新澤西州羅格斯大學(xué)的戈德斯坦（Sheldon Goldstein）則提醒，人們或許不必為此過(guò)度擔(dān)憂(yōu)。他指出，無(wú)論是小系統(tǒng)還是整個(gè)宇宙，波函數(shù)本質(zhì)上都是高度理論化的工具。

它們的價(jià)值不在于“被直接觀測(cè)”，而在于“被用來(lái)進(jìn)行計(jì)算”。

正因如此，即便無(wú)法從多個(gè)候選中挑出一個(gè)“最真實(shí)”的宇宙波函數(shù)，問(wèn)題可能也沒(méi)有想象中嚴(yán)重。只要這些波函數(shù)在后續(xù)計(jì)算中的效果近似，它們?cè)趯?shí)踐中就同樣有效。

4.

科學(xué)方法與哲學(xué)立場(chǎng)的雙重挑戰(zhàn)

陳逸德表示，接下來(lái)他們希望將這項(xiàng)研究與比宇宙尺度更小、但仍然極其龐大的量子系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)，尤其是與“影子層析成像”（shadow tomography）等用于重建量子態(tài)的技術(shù)進(jìn)行對(duì)照。

但這項(xiàng)工作的意義并不僅限于技術(shù)層面。

在圖穆?tīng)柨磥?lái)，它還傳遞出一個(gè)重要的哲學(xué)信號(hào)：科學(xué)研究不應(yīng)過(guò)度依賴(lài)“可檢驗(yàn)性至上”的實(shí)證主義立場(chǎng)。

“某些東西確實(shí)真實(shí)地存在于世界之中，但我們永遠(yuǎn)無(wú)法測(cè)量它們。”他說(shuō)。

這一觀點(diǎn)也可能重新點(diǎn)燃關(guān)于量子力學(xué)“如何被理解”的百年?duì)幷摗＜永Ｄ醽喼莶槠章髮W(xué)的阿德拉姆（Emily Adlam）認(rèn)為，這項(xiàng)結(jié)果為某些量子力學(xué)詮釋提供了新的動(dòng)力——

即那些強(qiáng)調(diào)量子對(duì)象之間關(guān)系、以及觀察者視角，而非假設(shè)一個(gè)由單一數(shù)學(xué)對(duì)象完全刻畫(huà)的客觀現(xiàn)實(shí)的理論路徑。

如果這一思路成立，那么人類(lèi)面對(duì)的或許并不是一個(gè)“等待被徹底揭開(kāi)的宇宙真相”，而是一個(gè)在根本層面就拒絕被完全知曉的量子世界。

參考資料：

"The universe may be hiding a fundamentally unknowable quantum secret" by Karmela Padavic-Callaghan from New Scientist, Published 29 January 2026

"Typical Quantum States of the Universe are Observationally Indistinguishable" by Eddy Keming Chen and Roderich Tumulka from British Journal for the Philosophy of Science

本文配圖為基于本文所述研究?jī)?nèi)容的科學(xué)想象圖，來(lái)源：「量子號(hào)」

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