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  • 1 # 科學黑洞

    在民間有這樣一句話:遇事不決,量子力學,量子力學就像是一個從影視劇裡走出來的絕世高手,可以飛簷走壁可以上天入地,但是量子力學的這種能力在現代社會是那麼格格不入,你見過真正會輕功的人嗎?他可以在天上飛來飛去。你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裡都是不可能,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一番詮釋之後,讓愛因斯坦等一種老牌物理學家大為惱火。

    在哥本哈根派對量子一次次詮釋中,愛因斯坦等一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,量子力學一次次的站穩腳跟,發展成為和相對論比肩的的物理學支柱。 今天就要來說一下這個顛覆因果關係的量子力學雙縫干涉延遲實驗,關鍵的兩個字是“延遲”!

    先來介紹光的雙縫干涉實驗

    光的干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,這是一位涉獵廣範的巨匠,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透過兩條縫隙,之後在後邊的螢幕上出現一系列明、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干涉條紋。

    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,你就會第一次發現比較詭異的事情。根據量子力學光可以看成一份份的能量也就是光子,那麼單個的光子是透過哪條縫隙?

    這個問題就像是平地起驚雷一樣,因為真的很難去回答。兩條縫隙這個光子是如何去選擇透過哪一條的哪?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:光子既不是透過左縫,也不是透過右縫,而是同時通過了左縫和右縫。

    無法想象這個問題吧!光子怎麼可能同時透過兩條縫隙?還有更加神奇的事,當科學家們驗證觀測光子到底透過哪條縫隙的時候,忽然發現干涉條紋消失了,光子就像是有意識一樣,你一觀測我我就不干涉了!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。

    雙縫干涉延遲實驗

    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週年的一場討論會上提出來的,是在雙縫干涉實驗的基礎上完成的。簡單理解就是讓電子透過雙縫螢幕之後,再來選擇它究竟是通過了一條縫還是兩條。

    按照量子力學的說法鐳射源發出光子後經過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干涉現象。在A和B反射鏡出加入探測器,當在確定光子已經透過A和B反射鏡後,再去決定是否在結尾處加入探測器,這就導致了一個結果:我們現在的行為或者決定導致了過去的事情發生變化。

    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係,雖然量子力學一次次地重新整理我們的認知,但從理論上、實驗上來看量子力學目前還是正確的。

  • 2 # 靈遁者國學智慧

    導讀:物質世界是客觀的,物質決定意識,意識可以反作用於物質。意識畢竟是依賴物質和能量存在的東西。所以量子力學的諸多詭異,只是我們瞭解這個世界還不夠清楚而已。

    惠勒的延遲選擇實驗得出了一個恐怖的結論“未來可以決定過去”。換句高逼格的話就是“我們選擇了這個宇宙,之後宇宙才創造了我們”。

    雙峰干涉實驗

    對於這個實驗大多數人都是熟知的,在高中的時候都接觸過這個實驗。這個實驗的目的是想證明光的波動性,結果也是如願的看到了自我干涉條紋。為什麼量子力學關注這個雙峰干涉實驗呢?科學家在“光子到底是通過了哪條縫隙”的問題上發了難,量子力學哥本哈根學派給出的解釋是:光子既不是透過左縫,也不是透過右縫,而是同時通過了兩條縫隙。這種說法一經提出愛因斯坦第一個站出來反對,並把這戲稱為“上帝擲骰子”。

    惠勒延遲選擇實驗

    “延遲選擇實驗”其實是雙縫實驗的變形,惠勒根據半鍍銀的反射鏡有50%的可能性反射或透射光子的特性,將其代替了雙縫。首先把半透鏡P擺成45度角,那麼光源發出的光子將分為兩路,PA反射,PB透射。在反射和透射的光路上各放置一塊全反射鏡A和B,使光子經過反射之後,兩條光路交匯到C點,然後進入探測器。

    第一次實驗,紅圈C點不放置半透鏡,光子從鐳射源射出,透過探測器發現,一半的光子進入了探測器X,另一半進入了探測器Y。這說明,50%的光子走了PA路,50%走了PB路,顯然可以確定光子所經過的條路徑。

    第二次實驗,紅圈C點放置半透鏡P´,PA和PB每條路徑的光子將再分為兩路,意味著交叉垂直的兩路光又合併到了一個方向,這會造成光子的干涉,探測器X和Y處都會看到干涉條紋。即使光子一個一個發射,干涉條紋依然存在,同雙縫干涉實驗一致,說明了每個光子是同時走PA和PB兩條路徑,到達C後再與自己發生了干涉。

    透過調整相位,完全可以使得在一個方向上的光子呈反相而相互抵消。此方向上的探測器X將無法探測到光子,另一方向上的探測器Y則必定會探測到光子。

    總而言之,若不在C點放置半透鏡P´,則光子就單獨沿著某一條路徑而來,反之在C點放置半透鏡P´,光子就同時經過兩條路徑。但如果在光子經過第一塊半透鏡P和全反射鏡之後,在C點放置半透鏡P´,結果還是隻有探測器Y能接收到光子,這意味著放置半透鏡P´的行為改變了光子最初所走的路徑。也就是說,現在的行為改變了過去。

    惠勒延遲選擇實驗表明,任何一種基本量子現象只在其被記錄之後才是一種現象,歷史不是確定和實在的,除非它已經被記錄下來。光子在透過第一塊半透鏡到第二塊透鏡之間到底在哪裡,是一個無意義的問題,它也許不是一個客觀事實。

    正文分析,摘自量子力學科普書籍《見微知著》:

    實在性是指客觀世界不依賴於意識而獨立存在。然而量子力學的結論是驚世駭俗的。玻爾認為,在量子粒子世界,所謂的定域性是不存在的,而實在性,從物理學角度也是無法確定的。

    甚至於在量子力學裡,人們會認為一個量子行為的確定與不確定,必須要有意識參與,也就是人參與。比如在沒有看到薛定諤貓的情況下,認為貓處於生與死的疊加態。一旦我們看到了,貓的生與死,就是確定的。這個觀點其實是錯誤的。我們在前面的章節中有過論述,題目為《薛定諤的貓是不存在的!》,不懂的可以去閱讀一下。

    量子力學的這種理論是大多數人所不願接受的。我們一般會毫不猶豫的認為這個世界是實實在在存在著的,我們看到的一切東西,都是實實在在的存在,並不會因為我們意識不到就不存在。

    為了維持世界的“確定性”愛因斯坦提出隱變數理論,他認為,我們不清楚,不明確粒子的行為是因為暫時還沒找到隱藏的變數,粒子其實和乒乓球一樣是經典實在的。但後來我們也知道了,貝爾不等式的實驗結果,不支援愛氏的隱變數理論。支援玻爾的理論。

    然而在愛因斯坦誕辰一百週年的紀念大會上,他當年的助手惠勒提出了一個天才的實驗。實驗首先假設哥本哈根學派的“意識”理論是正確的。

    首先發出一個光子,在其行進路線上設定一個半透鏡,那麼光子會疊加地同時沿兩條路徑前進。再將兩路光線會合。如果不選擇觀測,則光子會在螢幕上打出一個點。如果再加入一面半透鏡,即人的“意識”選擇觀測,則會在螢幕上打出干涉條紋。

    一切都按惠勒的設計完美地進行,人們精確地在光子通過了第一面半透鏡即將打到螢幕前突然加入了又一面半透鏡。人們緊張地等待著結果,神奇的現象出現了,螢幕上果然打出了干涉條紋,由於加入第二面半透鏡的行為是人的意識可以隨意控制的。意味著人的“意識”可以改變事物的歷史。

    關於這個實驗更通俗的解釋,還可以這樣來說。【電子雙縫實驗】電子似乎是能知道我們是不是在觀察,然後選擇怎麼穿過細縫?

    那我們就延遲觀察:在電子穿過縫隙之前先不觀察,到它穿過之後再決定要不要觀察,這樣電子穿過細縫的時候就無法確定人類會不會觀察了,我們不就可以準確的知道電子是怎麼穿過細縫了?

    但這個惠勒延遲實驗的結果是:即使我們延遲觀察,在電子穿過細縫之後再進行觀察,電子還是呈現粒子性(只通過一條細縫);不進行觀察,電子依然呈現干涉條紋(一般認為同時透過兩條細縫)。

    於是大家認為結果意味著,我們現在的選擇(觀測行為)改變了電子過去的“選擇”。也就是認為電子穿過細縫後,再重新選擇如何穿過細縫。也就是說,我們可以在事情已經發生之後再來決定它應該怎麼發生——無論是否事情的結果在邏輯上已經在一段時間以前被決定!

    各位,如果你真的就贊同了惠勒延遲實驗所得出的結論,我認為你們就是人云亦云了。你們自己其實沒有去想這個實驗的細則,只看別人得出的結論了。

    電子雙縫實驗大家已經很清楚了,出現干涉條紋的條紋必須透過兩條縫隙,單縫隙是不可能的。

    而延遲實驗,是為了看到電子是如何透過雙縫的。這樣好來解釋那種神奇的現象:“一個電子同時透過兩個縫隙!”

    但這是假象,我在電子雙縫實驗解釋中說了。就說是惠勒的延遲實驗,也沒有哪個實驗說看到了電子同時穿過兩個縫隙!沒有任何一個延遲實驗看到這樣的景象。惠勒延遲實驗只是反映出結果,沒有過程。沒有過程的結果,就導致現在人們的認識——現在的行為能影響過去的結果。

    也就是說,惠勒延遲實驗,當對電子不進行觀察,電子依然呈現干涉條紋。觀測時,不呈現干涉條紋。這和普通的電子雙縫實驗的結果有區別嗎?很顯然結果是沒有區別的。

    所以你不能說,當我們觀測的時候,一個同時透過兩個縫隙的電子,又重新選擇了只通過一個縫隙,而不發生干涉。這是很明顯站不住腳的。這是我們的猜想。

    除非我們確實看到電子同時穿過雙縫後,我們介入觀測,發現它突然詭異的拐回去選擇只通過一個縫隙!

    可是事實是沒有任何一個實驗宣告,我們看到了一個電子同時穿過兩個縫隙。我是如何解釋電子雙縫實驗的,不知道大家還記得嗎?很長的論述,其實主要得出兩個電子雙縫實驗的解釋。

    1、單光子,單電子可以發生干涉,而且是自我干涉。粒子會同時表現出粒子和波的性質。但一個電子的干涉可以忽略不計,也就是你觀測不到。但一個個發射,干涉條紋會出現,這是量變到質變的認識。

    2、關於觀測影響實驗結果,我的解釋是——定向影響。而且是有序的定向影響。無序定向影響是不能使得干涉條紋消失。所以在這篇文章中我否認了意識決定實驗結果。意識是一種“客觀的定向影響”,這種概念不是說意識影響了實驗結果,而是參與了實驗。

    如果贊同意識影響實驗結果的話,人和一臺相機是沒有區別的。可是沒有人認為相機是有意識的。

    再來說說關於時間的認識。在“時間,空間,物質的一體性說明!”的文章結尾我寫道:“在這裡我們要把時間拿出來說了,而說到時間,就要把運動拿出來說了。但運動是物質的運動,時間和運動分不開,就意味著時間和物質分不開。離開時間談物質,物質是沒有變化的!”

    見微知著

    任何脫離時空,脫離運動的時間描述都是片面的。瞭解時間的本質,就要了解時空。這一方面理論,我們要感謝愛氏的相對論。愛氏說過這樣的話:“對於像我們這些信仰物理學的人而言,過去、現在和未來之間的區別只不過是一種頑固持續的幻象。”顯然愛氏認為時間是不存在的。

    而我要感謝愛氏的相對論,並不是說我認為時間不存在,我認為時間是存在的。

    不存在的東西就證明它不存在,存在的東西就證明它存在,這是我們人類的責任。就像引力波,等了那麼久,我們終於證實它是存在的。你不理解的東西,不一定不存在! 時間就是這樣的東西,雖然它很抽象,但還可以想象。

    在《時間的本質說明》中,我說過時間是沒有箭頭的。各位這是關鍵!過去,現在,將來這個時間箭頭,是人為的。

    而且時間被我這樣定義:時間是物質在引力場中的位置以及運動速度的應變度量過程;它是物質存在的客觀形式。

    進一步的闡述說明是時間的這種“應變度量過程”就是物質在引力場的運動變化的持續性和連續性的表現。在這裡要說明“應變”這個詞,指的是時間受“引力場位置”和“運動速度”影響而作出的反應。

    這種應變是不以人的意志為轉移的,它是客觀的。可是為什麼連有些科學家都不願意相信時間是存在的。就在它的抽象性和意識干擾性。

    從這點來說,時間是個標量的認定是對的。只有大小,沒有方向。可以為什麼時間是向前的?為什麼時間是不會停止的?

    時間不會停止的原因是時空,時空存在,時間就存在!別忘了時間是組成時空的一個維度! 更別忘了能量守恆定律!這些都指明瞭時間是一個永恆的存在!

    再來說說最後一個關鍵問題:結果。也就是定域性,和實在性。其實答案很明顯了。我一直說世界是確定的,只不過確定世界的因素太多,人類不能全部把握。

    也就是說因果聯絡是存在的,我們要相信這種邏輯聯絡。但有一點不要忘了,因果聯絡也具有其矛盾性。這方面哥德爾不完備定理,說的很明白,也很天才!因為事物自身參與其中,且不能排除。所以矛盾也是必然的,是這個世界的法則。在這本書中,絕對提到了不下5次吧。

    所以各位,標題中給出的問題就解決了。我們現在的行為,不能影響過去的結果。絕對不能!時間是存在的,但沒有箭頭。過去是一個過去,過的的一切物質的定域性,和實在性不在過去,而在現在!所以你無法影響!

    物質世界是客觀的,物質決定意識,意識可以反作用於物質。意識畢竟是依賴物質和能量存在的東西。所以量子力學的諸多詭異,只是我們瞭解這個世界還不夠清楚而已。

    摘自獨立學者,科普作家靈遁者科普書籍《見微知著》

  • 3 # 李子卿在碗裡

    這個實驗到現在依然沒有科學界的具體解釋,只是籠統的總結電子具有波粒二象性。但是如果深入研究的話,會發現這個實驗很可怕,它 甚至有可能會推翻我們已知的世界觀。

    眾所周知,辯證唯物主義現在在世界的權威地位是不容置疑的,世界物質是客觀存在的,大家都達成了普遍共識,但是雙縫干涉實驗卻顛覆了一切…量子力學根本無法解釋為什麼人為觀測時干涉條紋會消失,在不觀測時卻又出現,難道電子是有意識的嗎?這個推測是可怕而又不得不需要加以思考的,難道是觀測裝置的問題?於是科學家選擇用沒有干擾可能的電子觀測裝置進行記錄,卻發現,在觀測的瞬間,干涉條紋再次消失,實驗人員目瞪口呆的同時也產生了一個毛骨悚然的想法………這就是,意識可能會決定客觀存在………

    當然,這也只是多種猜測的觀點之一,還需要未來我們的科學發展實踐來解決這一不可思議的實驗現象,同時,也對我們已知的量子力學提出來疑問和挑戰。

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