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本文,將會(huì)淺顯闡述幾個(gè)有關(guān)量子熱學(xué)的“神奇實(shí)驗(yàn)”,這種實(shí)驗(yàn)均早已被實(shí)際驗(yàn)證,但是結(jié)果都否認(rèn)了量子熱學(xué)的“預(yù)言”。
這兒只闡述實(shí)驗(yàn)的過(guò)程和原理,并對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與量子熱學(xué)進(jìn)行了關(guān)聯(lián)性剖析,相信那些足以讓我們感性、深刻、細(xì)致地認(rèn)識(shí)到,微觀世界的不可思議。
主題目錄如下:
實(shí)驗(yàn):貝爾不方程
貝爾不方程是一個(gè)物理原理,假若不方程創(chuàng)立——?jiǎng)t量子熱學(xué)就是不完備的,假如不方程不創(chuàng)立——?jiǎng)t量子熱學(xué)是完備的。
而貝爾不方程,其物理推論創(chuàng)立的前提是:隱變量存在+定域性存在。
隱變量存在的意思是,存在未知變量可以防止“真隨機(jī)性”,即:量子的不確定性,雖然是沒(méi)有觀測(cè)到的一些“未知變量”所造成的。
淺顯地說(shuō),就是物質(zhì)的狀態(tài)是獨(dú)立不受觀測(cè)影響的,由于“觀測(cè)影響”被歸結(jié)于隱變量,所以隱變量存在,也意味著物質(zhì)狀態(tài)的實(shí)在性,否則物質(zhì)狀態(tài)受觀測(cè)影響,就不具有實(shí)在性。
定域性存在的意思是,存在信息傳遞不能超光速的限制,讓物質(zhì)之間的影響,必須經(jīng)過(guò)局域空間并須要時(shí)間,因而定域性又稱局域性。
淺顯地說(shuō),就是物質(zhì)之間的互相作用有先后次序,所以定域性維護(hù)了因果關(guān)系的存在,否則沒(méi)有先后次序,就難以判定誰(shuí)是因誰(shuí)是果。
事實(shí)上,量子糾纏的超距作用就是違背定域性的,由于量子糾纏,是全局頓時(shí)不須要時(shí)間的協(xié)調(diào),雖然它不能傳遞信息,但卻傳遞了“影響”。
可見(jiàn),假如貝爾不方程創(chuàng)立,則意味著微觀既沒(méi)有不確定性(疊加態(tài)),也沒(méi)有量子糾纏(糾纏態(tài)),即:量子熱學(xué)是不完備的——也就是存在未知理論,可以解釋上帝色子與超距作用。
而通過(guò)實(shí)驗(yàn),就可以驗(yàn)證貝爾不方程是否創(chuàng)立(即驗(yàn)證量子熱學(xué)的完備性),實(shí)驗(yàn)可以使用電子載流子,也可以使用光子偏振光,下邊使用光子偏振光,來(lái)簡(jiǎn)化詮釋實(shí)驗(yàn)的過(guò)程和原理。
須要注意的是,貝爾不方程是一個(gè)(純邏輯的)物理原理,它不針對(duì)任何化學(xué)模型與任何微觀粒子,它的創(chuàng)立條件(即推理基礎(chǔ))僅是隱變量與定域性的同時(shí)存在,只不過(guò)化學(xué)實(shí)驗(yàn)可以驗(yàn)證它是否創(chuàng)立,因而讓我們可以判定出,其“成立條件”是否存在。
實(shí)驗(yàn)前提
制備一對(duì)雙胞光子,一個(gè)向左飛,一個(gè)往右飛,在檢測(cè)之前并不曉得光子的偏振光方向,而按照能量和動(dòng)量守恒,兩個(gè)光子的偏振光方向應(yīng)當(dāng)一致,也就是說(shuō),只要檢測(cè)一邊光子的偏振光方向,另一邊光子的偏振光方向不用檢測(cè),也就確定了,即:兩側(cè)偏振光一致。
注意,這兒是雙胞光子對(duì),不是糾纏光子對(duì),糾纏光子對(duì)的偏振光是互相垂直不一致的。
偏振光()——是指橫波在垂直于波的傳播方向上,存在朝著某一方向震動(dòng)的性質(zhì)。
但是上述結(jié)果,會(huì)存在兩個(gè)可能的過(guò)程:
這么,究竟是出生確定,還是觀測(cè)確定呢?請(qǐng)看實(shí)驗(yàn)過(guò)程。
第一步
如右圖所示,火柴棒即是光子,火柴棒的旋轉(zhuǎn)方向即是偏振光方向,右邊男孩與右側(cè)女孩,各有一個(gè)檢偏器可以讓特定偏振光方向的光子通過(guò):假如光子通過(guò)記錄1,不通過(guò)則記錄2。
檢偏器——是由偏振光片()組成的測(cè)量設(shè)備,它可以測(cè)量光的偏振光方向。
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來(lái)自《量子之謎》()
這么,由中心向兩側(cè)飛出大量雙胞光子,女孩與男孩各自記錄1或2,統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,兩側(cè)的記錄一直保持一致,即:一對(duì)雙胞光子,假如左側(cè)通過(guò)男孩的檢偏器——記錄1,這么左側(cè)也會(huì)通過(guò)女孩的檢偏器——記錄1;假如右邊不通過(guò)檢偏器——記錄2,這么一側(cè)也會(huì)不通過(guò)檢偏器——記錄2。
所以,記錄一致的意思就是,每一對(duì)雙胞光子在兩側(cè)形成的記錄,是對(duì)應(yīng)相同的,即:記錄1對(duì)記錄1,記錄2對(duì)記錄2。
第二步
如右圖所示,將男孩的檢偏器,向左旋轉(zhuǎn)θ角度,重復(fù)第一步的操作。
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來(lái)自《量子之謎》()
這么,兩側(cè)的記錄都會(huì)不一致,由于有些女孩「記錄1」的光子,對(duì)應(yīng)到男孩那邊的雙胞光子,因?yàn)闄z偏器旋轉(zhuǎn)θ角度而未能通過(guò),結(jié)果成為了「記錄2」的光子量子視頻,于是就產(chǎn)生了——「記錄1對(duì)記錄2」這樣的錯(cuò)配。
我們?cè)O(shè)置,檢偏器θ=30度,結(jié)果實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)的錯(cuò)配率(即不一致的比列)約為25%,也就是說(shuō),在女孩與男孩的記錄對(duì)比中,「記錄1對(duì)記錄2」的比列約為25%——這也可以理解為,旋轉(zhuǎn)角度讓25%的光子未能通過(guò)(只要偏振光方向與檢偏器不是垂直,才會(huì)有光子通過(guò)的機(jī)率)。
按照量子熱學(xué)的公式,檢偏器旋轉(zhuǎn)θ角度,通過(guò)的機(jī)率是cos^2(θ)——因?yàn)榇怪狈较蚴峭ㄟ^(guò),不通過(guò)的機(jī)率是sin^2(θ)——因?yàn)樗椒较蚴遣煌ㄟ^(guò),這么錯(cuò)配的機(jī)率就是:sin^2(θ)=>sin^2(30°)=0.5^2=0.25=25%,即不通過(guò)的機(jī)率。
第三步
重復(fù)第二步實(shí)驗(yàn),只不過(guò)將女孩的檢偏器,往右旋轉(zhuǎn)θ角度,男孩的不旋轉(zhuǎn)。這么,兩側(cè)的記錄同樣也會(huì)不一致,即出現(xiàn)「記錄1對(duì)記錄2」的情況。
我們?nèi)匀辉O(shè)置,檢偏器θ=30度,結(jié)果實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)的錯(cuò)配率也是25%。
第四步
關(guān)鍵的操作來(lái)了,我們將女孩與男孩的檢偏器,同時(shí)反向旋轉(zhuǎn)θ角度,即:左側(cè)男孩的左旋θ角度,右側(cè)女孩的右旋θ角度。
來(lái)自《量子之謎》()
之所以,兩側(cè)須要向不同的方向旋轉(zhuǎn),是由于假如同向,就相當(dāng)于相對(duì)沒(méi)有旋轉(zhuǎn),這和兩側(cè)都不旋轉(zhuǎn)的結(jié)果是一樣的,即兩側(cè)的記錄保持一致。
我們一直設(shè)置,檢偏器θ=30度,即:姑娘左旋30度,女孩右旋30度,并想像一下:此時(shí),錯(cuò)配率會(huì)是多少呢?
其實(shí),右側(cè)旋轉(zhuǎn)會(huì)帶來(lái)25%的「記錄1對(duì)記錄2」,右側(cè)旋轉(zhuǎn)會(huì)帶來(lái)25%的「記錄1對(duì)記錄2」,合上去就是「25%+25%=50%」的「記錄1對(duì)記錄2」。
但我們須要考慮到,25%是「記錄1弄成記錄2」的機(jī)率,又因?yàn)閮膳赃€會(huì)有這個(gè)機(jī)率,于是才會(huì)出現(xiàn)兩側(cè)同時(shí)發(fā)生「記錄1弄成記錄2」的可能,這會(huì)形成「記錄2對(duì)記錄2」的匹配結(jié)果,而假如兩側(cè)25%全部以「記錄2對(duì)記錄2」的方式匹配上(例如全是垂直偏振光),即:錯(cuò)配率最小是0%。
為此,理論上我們可以覺(jué)得,錯(cuò)配率在0%到50%之間,最大值就是50%——而這個(gè)理論上錯(cuò)配率必將大于50%的要求,就是貝爾不方程創(chuàng)立的實(shí)驗(yàn)要求。
但是,實(shí)驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果卻是:75%小于50%,這如何可能呢?
結(jié)果說(shuō)明
理論上,兩側(cè)同時(shí)反向旋轉(zhuǎn)θ角度的錯(cuò)配率,一定大于等于,兩次單邊旋轉(zhuǎn)θ角度的錯(cuò)配率之和。
用公式抒發(fā),即:左旋θ角度且右旋θ角度≤左旋θ角度+右旋θ角度,而這個(gè)不方程就是——貝爾不方程。
接著我們考慮,左旋θ角度且右旋θ角度——兩邊檢偏器的角度差(即傾角)就是2θ,又因?yàn)榭臻g性質(zhì)在所有方向上都是相同的,所以這些設(shè)置就等價(jià)于——保持角度差2θ,并將一邊調(diào)整至不旋轉(zhuǎn),即:一邊不旋轉(zhuǎn)、一邊旋轉(zhuǎn)2θ角度。
為此,貝爾不方程就轉(zhuǎn)換成了:?jiǎn)芜呅D(zhuǎn)2θ角度≤左旋θ角度+右旋θ角度。
之后,我們將量子熱學(xué)的公式帶入后,得到不方程:sin^2(2θ)≤sin^2(θ)+sin^2(θ)。
最后,我們將實(shí)驗(yàn)設(shè)置,檢偏器θ=30度帶入不方程:sin^2(60°)≤sin^2(30°)+sin^2(30°),即:0.75≤0.5。
其實(shí),75%小于50%就是實(shí)驗(yàn)結(jié)果,且表明貝爾不方程不創(chuàng)立。
不創(chuàng)立的意義
第一,雙胞光子的偏振光是“觀測(cè)確定”,而不是“出生確定”。
由于觀測(cè)確定意味著,雙胞光子的偏振光,直至來(lái)到檢偏器的時(shí)侯才隨機(jī)出一個(gè)方向,而且兩側(cè)的雙胞光子不是各自隨機(jī),而是協(xié)調(diào)隨機(jī)一致。
也只有這樣,雙胞光子能夠在“發(fā)現(xiàn)”,兩側(cè)檢偏器反向旋轉(zhuǎn)的時(shí)侯,當(dāng)即隨機(jī)出一個(gè)更高的錯(cuò)配率,致使最終的結(jié)果符合量子熱學(xué)的預(yù)測(cè)值。
相反,假如是出生確定,即雙胞光子沒(méi)有針對(duì)“反向旋轉(zhuǎn)”,進(jìn)行臨時(shí)的“協(xié)調(diào)隨機(jī)”,這么最終的錯(cuò)配率就不會(huì)違背,貝爾不方程要求的最大值。
第二,隱變量與定域性,不能同時(shí)存在,或都不存在。
雙胞光子的偏振光,倘若是出生確定——就是隱變量存在且定域性存在,即:雙胞光子在出生時(shí)刻,帶有某個(gè)隱變量,其偏振光方向由這個(gè)隱變量確定,而不是觀測(cè)確定,但是雙胞光子之間無(wú)需進(jìn)行頓時(shí)協(xié)調(diào)(由于由隱變量保證一致)。
雙胞光子之間是否有非定域性,只須要在上述實(shí)驗(yàn)的時(shí)侯,將兩側(cè)檢偏器相距很遠(yuǎn),光速傳遞信息都未能頓時(shí)協(xié)調(diào),即可驗(yàn)證這點(diǎn)——結(jié)論是有頓時(shí)協(xié)調(diào)。
與貝爾不方程不創(chuàng)立,等價(jià)的說(shuō)法還有:
第三,雙胞光子的頓時(shí)協(xié)調(diào)(即非定域性),并不能傳遞信息,所以它并沒(méi)有違背相對(duì)論與因果關(guān)系。
可見(jiàn),定域性維護(hù)了因果,但非定域性卻不一定違背因果(如量子糾纏)。但是,實(shí)在性與非定域性同時(shí)存在,會(huì)發(fā)生超光速傳遞信息,并破壞因果,這是不符合觀測(cè)結(jié)果的。
最終,我們可能須要——放棄隱變量與實(shí)在性,在不違背因果的情況下,舍棄定域性。而舍棄定域性,雖然就是舍棄獨(dú)立性,這么在因果之外(即光錐之外),只有一個(gè)整體。
實(shí)驗(yàn):?jiǎn)坞娮与p縫干涉
一個(gè)一個(gè)發(fā)射電子,通過(guò)雙縫擋板,擊中擋板后的探測(cè)屏,每次等到探測(cè)屏顯示電子擊中后,才發(fā)射第二個(gè)電子。
反復(fù)發(fā)射多個(gè)電子,最終在探測(cè)屏上,記錄電子所產(chǎn)生的紋樣,顯示出了干涉白色。假如封閉一個(gè)空隙,弄成單空隙,探測(cè)屏則沒(méi)有干涉白色出現(xiàn)。
來(lái)自維基百科(slit)
這個(gè)實(shí)驗(yàn),與光的干涉實(shí)驗(yàn)完全不同,由于光的干涉是光通過(guò)雙縫,產(chǎn)生兩組光波,最后形成干涉白色。而這兒是單個(gè)電子通過(guò)雙縫,最終也產(chǎn)生了干涉白色,后者是群體,前者是個(gè)體。
這兒有幾點(diǎn)須要說(shuō)明的是:
第一,多個(gè)電子在探測(cè)屏上,產(chǎn)生的干涉白色,是符合波函數(shù)的幾率分布預(yù)測(cè)的。
第二,一個(gè)電子在探測(cè)屏上,只能是一個(gè)點(diǎn),而不是干涉白色,須要多次發(fā)射電子,能夠產(chǎn)生機(jī)率分布紋樣——產(chǎn)生干涉白色,此時(shí)單個(gè)電子在群體風(fēng)波中,顯示出了統(tǒng)計(jì)屬性。
第三,干涉白色意味著,單電子通過(guò)雙縫時(shí),形成了波的干涉效應(yīng),相當(dāng)于電子同時(shí)通過(guò)雙縫,形成了兩個(gè)波源,之后自己和自己干涉。
第四,若果單電子每次只是隨機(jī)的通過(guò)一條空隙,就不會(huì)在雙縫然后自己和自己干涉,這么最終的紋樣就不會(huì)出現(xiàn)干涉白色,而只會(huì)是兩條明亮的粉色。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了,單電子具有波動(dòng)性:就是單個(gè)電子在空間中的位置是不確定的——呈現(xiàn)一種機(jī)率分布量子視頻,這些位置分布的機(jī)率才能疊加,產(chǎn)生自我干涉效應(yīng)——就是降低個(gè)別位置出現(xiàn)的機(jī)率,降低個(gè)別位置出現(xiàn)的機(jī)率。
最終,電子擊中探測(cè)屏,它的波動(dòng)性轉(zhuǎn)變?yōu)榱W有裕簿褪菣C(jī)率給出結(jié)果,即位置確定。而實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生干涉紋樣,就彰顯出了一個(gè)電子的波動(dòng)性與自我干涉疊加。
由于實(shí)際上,在干涉白色中,所有點(diǎn)都對(duì)應(yīng)著電子才能隨機(jī)到的位置,而只有電子呈現(xiàn)波動(dòng)性,而且自己和自己干涉,就會(huì)形成這些疏密點(diǎn)的位置機(jī)率,進(jìn)而產(chǎn)生疏密粉色。否則,就只會(huì)有兩條條紋白色的位置機(jī)率,而不會(huì)有白色橫條的位置幾率。
實(shí)驗(yàn):觀察者雙縫干涉
與單電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn)一樣,只不過(guò),在雙縫擋板前進(jìn)行觀測(cè),以確定單電子怎樣穿過(guò)雙縫。結(jié)果是,觀測(cè)到每位電子隨機(jī)穿過(guò)了一條細(xì)縫,探測(cè)屏最終的干涉白色消失,只有兩條明亮的粉色。但除去觀測(cè)手段,干涉白色才會(huì)再度出現(xiàn)。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)正是說(shuō)明了,波粒二象性的互補(bǔ)原理,其彰顯出了一種“觀察者效應(yīng)”,即:
實(shí)驗(yàn):光子延后
一個(gè)光子,射入一個(gè)分束器(Beam),這么就有一半的機(jī)率穿過(guò),一半的機(jī)率被反射,這是一個(gè)量子隨機(jī)的過(guò)程。
分束器——是可將一束光分成兩束光,或多束光的光學(xué)裝置,它是大多數(shù)干涉儀的關(guān)鍵部份,一般是由金屬膜或介質(zhì)膜構(gòu)成。
而分束器有個(gè)特點(diǎn),假若光被鍍膜面反射(右圖右上BS2下方白色線),光的相位會(huì)降低(相移);假如光被玻璃面反射(右圖右上BS2上方藍(lán)色線),光則不會(huì)降低相位;假若光被透射,無(wú)論哪一面都不會(huì)降低相位。
相位——就是一個(gè)波,其循環(huán)中的位置,如:波峰、波谷、或是峰谷之間某個(gè)點(diǎn)的標(biāo)度。
這個(gè)特定的意義在于,通過(guò)調(diào)節(jié)分束器的角度,就可以調(diào)節(jié)分離后兩束光的相位差,進(jìn)而讓它們?cè)俣认嘤鰰r(shí),形成干涉效應(yīng)。
來(lái)自必應(yīng)搜圖
第一種情況,在分束器(BS1)兩側(cè),放置探測(cè)屏(D1D2,此時(shí)沒(méi)有BS2),就可以測(cè)量光子是穿過(guò)分束器,還是被分束器反射。結(jié)果顯示,每位光子,只會(huì)隨機(jī)讓一個(gè)探測(cè)屏形成亮點(diǎn),多次以后仍然是亮點(diǎn)。這說(shuō)明了,光子每次只會(huì)穿過(guò)或被反射。
第二種情況,借助兩個(gè)反射鏡(),將可能穿過(guò)分束器(BS1),或是被分束器反射的光子,繼續(xù)導(dǎo)出第二個(gè)分束器(BS2)的兩面。也就是說(shuō),假若光子穿過(guò)第一個(gè)分束器,則會(huì)步入第二分束器的一面;假如光子被第一個(gè)分束器反射,則會(huì)步入第二個(gè)分束器的另一面。
要曉得,第二個(gè)分束器仍然有一半的機(jī)率,讓光子穿過(guò)或反射。這么接出來(lái),在第二個(gè)分束器的兩側(cè),放置探測(cè)屏(D1D2),以測(cè)量穿過(guò)或被反射的光子。
結(jié)果顯示,每次發(fā)射一個(gè)光子,經(jīng)過(guò)多次,在其中一個(gè)探測(cè)屏上,出現(xiàn)出了干涉白色。
這說(shuō)明了,一個(gè)光子步入第一個(gè)分束器,同時(shí)穿過(guò)和被反射,之后根據(jù)兩條路徑運(yùn)行的光子,同時(shí)步入第二個(gè)分束器的兩面,又繼續(xù)同時(shí)穿過(guò)和被反射。
這么,在第二個(gè)分束器的兩面,就會(huì)有穿過(guò)和反射的光子。通過(guò)調(diào)整光子的相位,就可以讓光子自己和自己,在一面互相抵消,在另一面互相干涉,因而在一個(gè)探測(cè)屏上,形成干涉粉色。
第三種情況,在光子經(jīng)過(guò)第一個(gè)分束器的過(guò)程中(BS1),并沒(méi)有第二個(gè)分束器(BS2),這相當(dāng)于第一個(gè)情況,光子會(huì)穿過(guò)或被反射。之后在光子完成第一個(gè)分束器的量子隨機(jī)后(穿過(guò)或被反射),再“延遲”加入第二個(gè)分束器(BS2)。
結(jié)果顯示,與第二種情況一致,光子會(huì)同時(shí)穿過(guò)和被反射。
這說(shuō)明了,我們“延遲”加入第二個(gè)分束器(BS2)的行為,讓光子早已確定第一種情況的選擇后,神奇地切換到了第二種情況。這樣,我們的延后選擇,就決定了早已完成的選擇。
對(duì)于這個(gè)實(shí)驗(yàn),惠勒后來(lái)引用玻爾的話說(shuō):
“任何一種基本量子現(xiàn)象,只在其被記錄以后才是一種現(xiàn)象,我們是在光子上路之前,還是途中來(lái)作出決定,這在量子實(shí)驗(yàn)中是沒(méi)有區(qū)別的。光子在通過(guò)第一塊透鏡,到我們插入第二塊透鏡這之間,它究竟在那里,是個(gè)哪些,是一個(gè)無(wú)意義的問(wèn)題,我們沒(méi)有權(quán)力去談?wù)撍捎谒皇且粋€(gè)客觀實(shí)在!”
實(shí)驗(yàn):量子擦除
這個(gè)量子擦除實(shí)驗(yàn)()有些復(fù)雜,但也被成功驗(yàn)證。
來(lái)自必應(yīng)搜圖
第一步,我們創(chuàng)造出一對(duì)糾纏態(tài)的光子,間隔發(fā)射,通過(guò)雙縫板——上面有縫A和縫B,但是這一對(duì)光子,在通過(guò)雙縫的時(shí)侯不分離。但我們不曉得這一對(duì)光子,是通過(guò)A、還是B、還是同時(shí)通過(guò)AB。
第二步,這一對(duì)光子,通過(guò)雙縫后,假如在A處會(huì)被分離為糾纏態(tài)的兩個(gè)光子——A1A2,假如在B處會(huì)被分離為糾纏態(tài)的兩個(gè)光子——B1B2,其中A1和B1將會(huì)步入透鏡,被集中到D0探測(cè)屏,最終顯示出干涉白色。
此時(shí),D0上的光子,難以分辨什么是A1,什么是B1,這就意味著,不曉得這種光子來(lái)自那個(gè)空隙——A或B。
其實(shí),是糾纏態(tài)的一對(duì)光子同時(shí)步入了AB,之后同時(shí)在A分離出A1,在B分離出B1,但是A1和B1在透鏡以后形成干涉,能夠在D0顯示出干涉粉色。
第三步,A2和B2將會(huì)步入偏光鏡,分別邁向不同的方向。而且去向的地方,均在遠(yuǎn)離D0的位置,這說(shuō)明了在A2和B2仍在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中,D0早已測(cè)量到光子。
第四步,A2步入分束器,有50%的機(jī)率步入探測(cè)屏D4,另外50%的幾率步入分束器,然后又有50%的機(jī)率(50%中的50%就是25%的機(jī)率)步入探測(cè)屏D1,和50%的機(jī)率(50%中的50%就是25%的機(jī)率)步入探測(cè)屏D2。
同理,B2步入分束器,有50%的機(jī)率步入探測(cè)屏D3,另外50%的幾率步入分束器,然后又有50%的機(jī)率(50%中的50%就是25%的機(jī)率)步入探測(cè)屏D1,和50%的機(jī)率(50%中的50%就是25%的機(jī)率)步入探測(cè)屏D2。
總結(jié)上去就是:
第五步,D1和D2探測(cè)屏,都沒(méi)有反應(yīng)。這么,這個(gè)時(shí)侯假如D4有反應(yīng),說(shuō)明是A2(狀態(tài)坍縮),與之糾纏態(tài)的A1——會(huì)在D0形成反應(yīng);假如D3有反應(yīng),說(shuō)明是B2(狀態(tài)坍縮),與之糾纏態(tài)的B1——會(huì)在D0形成反應(yīng)。
于是,通過(guò)D4和D3的反應(yīng)(不會(huì)同時(shí)反應(yīng)),我們就曉得了在D0處的是A1還是B1,但是此時(shí),D0處的干涉白色就消失了。
其實(shí),這是由于我們確定了這一對(duì)糾纏光子,通過(guò)AB縫的確切路徑,于是這一對(duì)光子的狀態(tài)坍縮,凸顯出了粒子性,只能在AB中選擇一個(gè)通過(guò)。
第六步,D1和D2探測(cè)屏,其中一個(gè)有反應(yīng)。此時(shí),A2和B2都有機(jī)率產(chǎn)生這個(gè)結(jié)果,這么我們?nèi)匀晃茨艽_認(rèn),A1和B1誰(shuí)在D0處形成了反應(yīng),即意味著,A1和B1都在D0處,形成干涉,自然干涉白色就再度出現(xiàn)在了D0。
至此,整個(gè)實(shí)驗(yàn)完成,有兩點(diǎn)值得說(shuō)明:
第一,D1和D2探測(cè)屏有沒(méi)有反應(yīng)是機(jī)率,從結(jié)果來(lái)看:在D1或D2有反應(yīng)的時(shí)侯,D0有干涉白色——這相當(dāng)于擦不僅路徑信息;在D1和D2沒(méi)有反應(yīng)的時(shí)侯,D3或D4會(huì)有反應(yīng)——這相當(dāng)于擁有了路徑信息,此時(shí)D0干涉白色消失。
第二,從第三步可知,光子到達(dá)D1234的距離,要長(zhǎng)于D0。所以,D1234有沒(méi)有反應(yīng)的時(shí)侯,D0已經(jīng)出現(xiàn)過(guò)了反應(yīng)——形成白色,但D0處的白色是否干涉,仍然受控于,后發(fā)生的D1234的反應(yīng)。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn),在于闡明了:粒子狀態(tài)的坍縮,不在于觀察者,或是哪些樣的觀察者——包括觀測(cè)技術(shù)設(shè)備、有無(wú)智能和意識(shí)等等——而是在于信息路徑的重構(gòu)。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的各類解釋
后面的實(shí)驗(yàn),早已毫無(wú)懸念地證明了微觀粒子的波粒二象性——與宏觀現(xiàn)象完全不同,讓人覺(jué)得匪夷所思,而且非常無(wú)法理解。
但實(shí)驗(yàn)結(jié)果是不容置疑的,于是人們紛紛針對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,開(kāi)始了各類虛幻的自我剖析,以下述列舉一些具有代表性的解釋:
沒(méi)有粒子只有波
我們處在無(wú)處不在的,如同是湯一樣的量子場(chǎng)之中,這種湯(能量場(chǎng))如同波一樣運(yùn)動(dòng)。只有在我們觀測(cè)時(shí)侯,粒子就會(huì)從湯中涌現(xiàn)下來(lái)——就像被我們的觀測(cè)行為給召喚了下來(lái)一樣。
沒(méi)有波只有粒子
粒子的運(yùn)動(dòng)速率超級(jí)快,而我們的觀測(cè)(爆光)速率又太慢。所以,當(dāng)我們進(jìn)行一次觀察的時(shí)侯,所捕獲到的圖象,雖然是粒子快速去到不同地方的樣子,而在我們看來(lái)就是粒子同時(shí)出現(xiàn)在多個(gè)地方的樣子,所以我們會(huì)說(shuō)粒子有波一樣的狀態(tài)。
沒(méi)有波也沒(méi)有粒子
粒子,只是我們依照觀測(cè)的屬性,具象成了一個(gè)宏觀唯象的模型。但是,在不同的情況下,依據(jù)觀測(cè)屬性,又符合宏觀波的唯象模型,所有就會(huì)有波粒二象性,這些在宏觀下矛盾的狀態(tài)描述。顯然,這種微觀物質(zhì)的本質(zhì),是非波非粒的,具體是哪些,我們也不曉得,目前沒(méi)有具體的圖象。
有波有粒子
微觀的物質(zhì),在沒(méi)有觀測(cè)的時(shí)侯,是“云”或“霧”的形態(tài),以波的方式運(yùn)動(dòng),只有在觀測(cè)的時(shí)侯,才能凝聚到“一點(diǎn)”成為一個(gè)粒子。為何會(huì)這樣?這是由于“云”或“霧”的能量狀態(tài),由于觀測(cè)遭到的干擾,能量遺失變小只能產(chǎn)生一個(gè)點(diǎn),就是粒子。
高維度宇宙
微觀物質(zhì),是高維度宇宙的投影,它們的行為狀態(tài)變化詭譎,是由于我們只能看見(jiàn)了,這種高經(jīng)度投影的片斷,所產(chǎn)生的無(wú)法理解的運(yùn)動(dòng)軌跡和特點(diǎn)形態(tài)。
多重宇宙
微觀粒子波的特點(diǎn),是來(lái)自于,無(wú)數(shù)個(gè)平行宇宙的粒子,同時(shí)疊加的影像。但是,一旦觀測(cè),平行時(shí)空都會(huì)分離,單個(gè)粒子都會(huì)出現(xiàn)在特定惟一的當(dāng)前時(shí)空。
誰(shuí)敢保證——平行宇宙之后就不是現(xiàn)實(shí)呢?原先不是就出現(xiàn)過(guò)月球中心論與太陽(yáng)中心論嗎?歷史不總是在重復(fù),而且還押韻嗎?
路徑積分?jǐn)⑹?span style="display:none">Blm物理好資源網(wǎng)(原物理ok網(wǎng))
在純粹物理上,路徑積分?jǐn)⑹觯徊捎昧W拥膯为?dú)惟一運(yùn)動(dòng)軌道,取而代之的是所有可能軌道的總和。使用泛函積分,就可以估算出所有可能軌道的總和。也就是說(shuō),微觀粒子從一個(gè)地方,去到一個(gè)地方,會(huì)選擇可能的所有路徑(包括同時(shí)穿過(guò)雙縫),而觀測(cè)會(huì)讓觀測(cè)位置與粒子之間,形成惟一的路徑,因而選擇消失。
實(shí)驗(yàn)指責(zé)
在這種實(shí)驗(yàn)中,是怎樣發(fā)射一個(gè)電子或是一個(gè)光子的,存在一個(gè)電子或是一個(gè)光子嗎?首先假設(shè),有電子和光子,之后再在實(shí)驗(yàn)中發(fā)覺(jué)了這種粒子的波動(dòng)性,這不是一種矛盾嗎?
阿姆斯特丹展現(xiàn)
微觀粒子在檢測(cè)之前,其空間位置是不確定的,所以企圖討論,檢測(cè)之前的粒子軌跡和路徑是沒(méi)有意義的。所有的不解和疑惑,都似乎來(lái)自于,討論了不應(yīng)當(dāng)討論的主題。
結(jié)語(yǔ)
事實(shí)上,一個(gè)成功的解釋,是可以預(yù)測(cè)未來(lái)所有的情況的,假如可以做到,這么這個(gè)解釋基本就是一種正確的視角。
事實(shí)上,“波函數(shù)現(xiàn)實(shí)”則完美地以機(jī)率的方式,預(yù)測(cè)了微觀粒子的波動(dòng)性與粒子性,只不過(guò)人們還急切想要曉得的是,這種幾率究竟是怎樣產(chǎn)生的——也就是在觀測(cè)之前都發(fā)生了哪些。
弦理論專家——布賴恩·格林(Brian),在《宇宙的琴弦》中說(shuō)道:
“每個(gè)人都曉得如何用量子理論的多項(xiàng)式來(lái)做精確的預(yù)言,并且,關(guān)于機(jī)率的意義,關(guān)于粒子怎樣「選擇」它的未來(lái),還沒(méi)有一致的認(rèn)識(shí);甚至,我們還不曉得粒子是不是真的選擇了一個(gè)未來(lái);其實(shí),它會(huì)像樹(shù)根那樣分開(kāi),奔向不斷膨脹著的平行宇宙展開(kāi)它各個(gè)可能的未來(lái)。”
追根究底,雖然是人們,并不滿足于機(jī)率與不確定性——這個(gè)答案,由于在我們根深蒂固的意識(shí)里——一切都是確定的,這是源自于我們本能感知的推論。
而更底層緣由可能在于,聯(lián)接微觀到宏觀的是機(jī)率,但我們處在宏觀,理論上機(jī)率早已產(chǎn)生了確定的結(jié)果,所以我們只能見(jiàn)到確定性,而看不到不確定性,而且我們還企圖用宏觀的感知,去剖析微觀的一切。
其實(shí),禁錮我們的就是宏觀,而未能前往微觀的路徑——就是信息。