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顛覆因果關係的量子延遲實驗,你被震撼了嗎

顛覆因果關係的量子延遲實驗,你被震撼了嗎



量子延遲實驗緣起於量子力學中令人毛骨悚然的電子雙縫干涉實驗。電子雙縫干涉實驗是這樣的:發射電子通過雙縫並在屏幕上成像。當人們不對電子進行觀察時,單個電子神秘地同時通過雙縫形成干涉條紋;而當人們試圖對電子如何通過雙縫進行觀察時,電子神秘地坍縮為一個粒子,從而造成干涉條紋的消失。在這個實驗中,電子似乎能神奇地躲避人們對其過雙縫行為的觀測,其直接結論就是:人的意識會影響觀測對象的行為,促使觀測對象選擇成為多種疊加狀態中的一種。從此,意識開始進入主流科學領域。在量子力學主流的哥本哈根學派中,意識具有崇高的地位,成為該學派的核心思想。

意識竟然會影響客觀對象的呈現狀態。這個結論太有顛覆性了,難道客觀規律都不存在了嗎?不要說一般人接受不了,偉大的科學家也接受不了。反對派的旗幟人物就是偉大的愛因斯坦。他甚至無奈地喊出:難道月亮只有在我們回頭望的時候才存在嗎?為此,愛因斯坦與波爾進行了長達幾十年的爭論。甚至,在愛因斯坦去世後,這一派仍不遺餘力地捍衛客觀規律的神聖地位。


在愛因斯坦誕辰一百周年的紀念大會上,他當年的助手惠勒沿著愛因斯坦的思路提出了一個天才的思想實驗。試圖利用因果律打破哥本哈根學派對量子力學的解釋。這個實驗就是量子延遲實驗。實驗對電子雙縫干涉實驗進行了改進,並用光子替代了電子。


實驗首先假設哥本哈根學派的「意識」理論是正確的。實驗是這樣設計的:發出一個光子,在其行進路線上設置一個半透鏡,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,則光子會在屏幕上打出一個點。如果再加入一面半透鏡,即人的「意識」選擇觀測,則會在屏幕上打出干涉條紋。


到這裡,一切都是按根本哈根學派的理論完美推演。這時真正精彩的內容來了。惠勒據此提出矛盾:加入第二面半透鏡的行為是人的意識可以隨意控制的。如果在光子即將作為粒子打在屏幕前的一剎那,人突然加入半透鏡,那麼也會形成干涉條紋,但這意味著光子作為粒子通過前一面半透鏡的歷史發生了改變。此話一出,全場驚愕。歷史竟然可以改變!已經穿透鏡面的光子,可以等待人們的決定後再「延遲」選擇如何穿透鏡面。人的「意識」可以決定客觀事物的歷史原因。這已經完全顛覆了千百年來牢不可破的因果律,原因怎麼能反過來由結果決定呢,歷史又怎麼能由未來決定呢?愛因斯坦一派據此猛烈地攻擊了哥本哈根學派。

哥本哈根學派一時陷入窘境。此時波爾已經作古,但他的弟子門人仍然利用他的理論和思想作著頑強抵抗,堅稱在人的意識作出選擇之前,光子的歷史並無意義。雙方一時旗鼓相當、爭執不下。


前面說過,惠勒提出的只是思想實驗,純粹是邏輯推理。令人激動的是,大約五年後,人們真的在實驗室里做出了量子延遲實驗。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屏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,屏幕上果然打出了干涉條紋,意味著人們當下的做法真的決定了光子過去的行為。一切都顛倒了。哥本哈根學派又一次取得了勝利。原本為駁斥該學派而設計的實驗,反而成了該學派最有力的支撐之一。「意識」在量子力學中的地位更加牢不可破。


如果說電子的雙縫干涉實驗只是證明了意識可以造成客觀對象狀態的坍縮,而量子延遲實驗則顛覆了人們千百年來堅信不疑的因果律。這個理論實在太具有震撼力和衝擊力了。這時,人們再回顧當年波爾的話:任何一種基本量子現象只在其被記錄之後才是一種現象。人們才發現,這句話的含義竟然那麼深刻。


沿著這種思路,這些稀奇古怪的現象說明了什麼。這說明,宇宙的歷史,可以在它實際發生後才被決定究竟是怎樣發生的!在薛定諤的貓實驗里,如果我們也能設計某種延遲實驗,我們就能在實驗結束後再來決定貓是死是活,比如我們可以在2點鐘這個「未來」去實際決定貓在1點鐘的死活!


這樣一來,宇宙本身由一個有意識的觀測者創造出來也不是什麼不可能的事情。雖然宇宙的行為在道理上講已經演化了幾百億年,但某種「延遲」使得它直到被一個高級生物所觀察才成為確定。我們的觀測行為本身參予了宇宙的創造過程!這就是所謂的「參予性宇宙」模型。宇宙本身沒有一個確定的答案,而其中的意識參予了這個謎題答案的構建本身!

一切都是那麼神奇。這就是量子力學的魅力,當你試圖打破它的神秘性,並作出種種努力後,最終卻發現不斷有更加神秘的現象在等著你。

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TAG:實驗 |

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