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第七十八回(续)颠因倒果云从不定 剑本天

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设探测器以后,屏幕上的多道杠痕干涉条纹就变成两道杠痕了?

至此,量子力学的叠加态原理与观察者效应被先后提出:当不进行观察时,光子具有波动性,因此能够弥散开来,发生干涉现象留下由多道杠痕组成的干涉条纹;一旦展开观察,就有另外的光子撞击了实验光子,实验光子借此拥有了确定的位置,呈现出粒子性,直线传播而无法通过两道狭缝发生干涉。换种说法,在不观察实验光子时,由于实验光子没有确定的位置,实验光子便处在各种可能位置的叠加状态,而一旦观察,就会引起叠加态的坍缩,令观察者看到一个确定无疑的结果。

可是,这样的实验结果仍然不能回答最初的问题——光到底是波,还是粒子?

就在诸多物理学家吵得不可开交时,爱因斯坦提出了一个大胆的假说——光量子假说,并在后来演化成波粒二象性,即光子在传播的时候显示为波性,但是在测量时却显示出粒子性。

事情至此,似乎已经可以盖棺定论。

然而,波粒二象性只是性质,而非本质,通过来讲,就是说光既可以表现出波的性质,又可以表现出粒子的性质,而这其中的变量,只是因为观测与否的不同。

总有偏执的疯子不满意这样笼统的说法,就在数十年以后,出现了一个令经典物理学的大厦受到猛烈动摇,甚至几乎倾塌的实验——惠勒,延迟选择实验。

惠勒团队继续重复之前的双缝干涉实验,不过,惠勒团队并不是一开始就在双缝处设置探测器,惠勒团队通过精密的计算得出实验光子穿过双缝的时间进程,当实验光子穿过双缝以后,方才加上探测器。

结果,无论探测器在实验光子穿越双缝以后的什么时机加入,哪怕在实验光子即将落到屏幕上成像时才加入,只要最终加上,屏幕上一定是两道杠痕。

反过来,如果在实验光子穿过双缝前就加上探测器,哪怕是在实验光子即将落到屏幕上成像的最后一刻撤掉,屏幕上一定是由多道杠痕组成的干涉条纹。

惠勒延迟选择实验表明,探测器是在实验光子穿过干涉缝隙之后,才对实验光子造成了影响,但却能影响到实验光子穿过干涉缝时的状态,这一点就很有意思了——

理论上讲,穿缝在前,是因;被探测在后,是果。

按照经典物理学的因果律,因能决定果,但是,在惠勒延迟选择实验中,果却能决定因。此即表示,在微观世界中,未来确实能够改变从前,因果可以颠倒……


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