在民間有這樣壹句話:遇事不決,量子力學,量子力學就像是壹個從影視劇裏走出來的絕世高手,可以飛檐走壁可以上天入地,但是量子力學的這種能力在現代社會是那麽格格不入,妳見過真正會輕功的人嗎?他可以在天上飛來飛去。妳見過可以在水上漂的人嗎?他可以在水面上來去自如。這些在我們現代人的眼裏都是不可能,就如量子力學剛出現的時候,尤其是在哥本哈根派對量子力學壹番詮釋之後,讓愛因斯坦等壹種老牌物理學家大為惱火。
在哥本哈根派對量子壹次次詮釋中,愛因斯坦等壹眾科學家也在和哥本哈根派持續地在較量著,最經典的就是愛因斯坦等三位科學家提出的思維實驗量子糾纏,以及薛定諤提出用來嘲諷量子力學的“薛定諤的貓”思維實驗。當然最後的結果大家都應該很清楚了,量子力學壹次次的站穩腳跟,發展成為和相對論比肩的的物理學支柱。
今天就要來說壹下這個顛覆因果關系的量子力學雙縫幹涉延遲實驗,關鍵的兩個字是“延遲”!
1、先來介紹光的雙縫幹涉實驗
光的幹涉實驗在高中的物理課上就已經學習過了,這個實驗最早由托馬斯·楊完成,這是壹位涉獵廣範的巨匠,既是醫生又是物理學家。實驗過程也很簡單光源發射出光線通過兩條縫隙,之後在後邊的屏幕上出現壹系列明、暗交替的條紋,這個實驗在證明光的波動說,光是電磁波就會出現幹涉條紋。
這只是從宏觀角度上來看很好理解,但是當量子力學介入進來,再去從微觀角度看待這個問題的時候,妳就會第壹次發現比較詭異的事情。根據量子力學光可以看成壹份份的能量也就是光子,那麽單個的光子是通過哪條縫隙?
這個問題就像是平地起驚雷壹樣,因為真的很難去回答。兩條縫隙這個光子是如何去選擇通過哪壹條的哪?光子又沒有意識。當大家都很費解的時候有人站了出來,以丹麥物理學家玻爾為首的哥本哈根學派對這個問題給出了答案:光子既不是通過左縫,也不是通過右縫,而是同時通過了左縫和右縫。
無法想象這個問題吧!光子怎麽可能同時通過兩條縫隙?還有更加神奇的事,當科學家們驗證觀測光子到底通過哪條縫隙的時候,忽然發現幹涉條紋消失了,光子就像是有意識壹樣,妳壹觀測我我就不幹涉了!哥本哈根派提出了他們的理論,不確定性原理,當對量子進行觀測它們的狀態會發生坍塌的。
2、雙縫幹涉延遲實驗
這個實驗是愛因斯坦的同時約翰·惠勒,在紀念愛因斯坦誕辰100周年的壹場討論會上提出來的,是在雙縫幹涉實驗的基礎上完成的。簡單理解就是讓電子通過雙縫屏幕之後,再來選擇它究竟是通過了壹條縫還是兩條。
按照量子力學的說法激光源發出光子後經過P半透鏡同時從兩個線路而來,最後經過兩個全反射鏡發生幹涉現象。在A和B反射鏡出加入探測器,當在確定光子已經通過A和B反射鏡後,再去決定是否在結尾處加入探測器,這就導致了壹個結果:我們現在的行為或者決定導致了過去的事情發生變化。
3、結論
那我們現在所看到的宇宙是真實的樣子嗎?還是因為我們的觀測行為存在,對過去產生了影響,才導致宇宙是我們目前所看到的模樣。
量子力學中的延遲實驗貌似打破了經典世界中的客觀因果關系,雖然量子力學壹次次地刷新我們的認知,但從理論上、實驗上來看量子力學目前還是正確的。