沒有測量就沒有現實
Researchers working at the Australian National University (ANU) have conducted an experiment that helps bolster the ever-growing evidence surrounding the weird causal properties inherent in quantum theory. In short, they have shown that reality does not actually exist until it is measured – at atomic scales, at least.
在澳大利亞國立大學(ANU)工作的研究人員進行了一項實驗,這有助於提高周圍的奇怪的因果性質在量子理論中固有的不斷增長的證據。總之,他們發現現實不其實直到它是衡量–在原子尺度上至少是存在的。
Associate Professor Andrew Truscott and his PhD student, Roman Khakimov, of ANU's Research School of Physics and Engineering conducted a version of John Archibald Wheeler's delayed-choice thought experiment – a variation of the classic double-slit experiment, where light is shown to display characteristics of both waves and particles – where an object moving through open space is provided the opportunity (some would say "a choice") to behave like a particle or a wave.
Andrew Truscott和他的博士研究生,Roman Khakimov,澳大利亞國立大學工程研究院開展了一個版本的約翰·惠勒延遲選擇實驗–思想變化的經典的雙縫干涉實驗,在光顯示特性的波和粒子–在對象移動中到開放的空間提供了機會(有些人會說“選擇”)像粒子或波。
經典力學的常識告訴我們,物體要麼是粒子,要麼是波,跟測量無關。但量子力學預測,你看到一個物體是有干涉現象的波還是沒有干涉現象的粒子,完全依賴於你最終的測量方式——而這正是ANU的研究小組所發現的。
我們的結果證明,測量就是一切。在量子層面上,如果你不去觀測的話,’真實’就不存在。”ANU物理與工程研究院的助理教授Andrew Truscott說。
物理與工程研究院的博士生Roman Khakimov說:“量子力學的結論在光的干涉方面就已經很古怪了,更不用說還要用原子做實驗。原子比光子更為複雜,它們有質量,還會和電場相互作用,這又增加了奇異性。”
Truscott的團隊首先將氦原子囚禁在稱為“玻色-愛因斯坦凝聚”的懸浮態中,然後將其他原子逐出,直到只剩下一個原子。他們讓這單個原子通過一對方向相反的激光束,兩束激光產生了斑馬線一樣的光柵條。就像普通光柵能讓光發生散射那樣,這種光柵可以散射原子。
隨後,科學家會隨機決定要不要在被散射的原子之後再加入一個光柵。結果表明,在加入第二對光柵的時候,原子產生了相長或相消的干涉,表明它在通過第一道光柵時像波一樣同時經過了多條路徑;而如果不加入第二道光柵,原子就不會發生干涉,就好像它只經過了一條路徑。
然而,決定是否加入第二道光柵的隨機數是在原子穿過第一道光柵之後才產生的。
Truscott說:“如果有人寧願相信原子在通過第一道光柵時就已經決定了表現為粒子還是波,那他就必須接受這樣一個結論:未來的測量影響了原子的過去。”
這個實驗最重要的意義是,它首先使用了原子,這是最接近於宏觀世界的,同時也說明或許在宏觀世界中也會出現類似的情況。
“實驗結果告訴我們,原子並不是‘從A走到B’的。只有當你測量它們,結束了它們的旅程之後,他們才會呈現出波或者粒子的性質。”Truscott說。
三符風雲湧注:
這個實驗頗為有意思,中的邏輯是這樣的:
1、用相互對射的激光相互干涉,形成光柵,這個光柵能夠散射原子。
2、讓原子被通過第一個光柵,此時原子會出現單一路徑或散射
3、一個隨機數決定第二個光柵是否要通過第二個光柵
當隨機數決定不通過第二個光柵時,原子仍然是單一路徑。
當隨機數決定要通過第二個光柵時,原子已經預先在通過第一道光柵時出現了散射。
也就是說,在隨機數產生前,原子的行為就已經出現了變化,它的是不是出現散射是根據是否需要通過第二個光柵導致的。
這就說明了未來會影響過去。
但是,這個真的是這樣麼?有沒有其它的解釋?如果假設時間是決不可倒流的,那麼這裡是否也可以解釋?
可以認為這裡可能出現了一些邏輯上的問題,真實的原子它本來是混和態的,至於它會表現出什麼狀態,在於如何觀察它。
應該把波或粒子的行為考慮成是兩種觀察角度,這裡在要它通過第二個光柵時,實際上就是嘗試在觀察它通過兩個光柵的行為,那麼自然它就會是散射,而如果只看它通過一個光柵時,那麼它就表現成了單一的路徑。
問題的本身是出在觀察者想要觀察到什麼結果,而並非是時間可以倒流,如果不考慮到觀察行為的不同會導致不同的事物呈現狀態的話,那麼就會出現未來影響過去這種邏輯上的問題。
再進一步的,可以利用這種特性來直接決定一些事物,比如原子已經開始要通過光柵了,可以要求它通過兩個光珊,這樣就能得到它經歷多個路徑的結果,如果只要單一的結果,那麼就應該避免第二個光柵的出現,這樣就是確定的路徑。
如果是一隻薛定鍔貓的話,那麼打開盒子也一樣,可以通過人為去選擇不同的行為,保證打開的一定是活貓或是死貓。
若是這樣,那麼具體是呈現波還是粒子,就可以取決於觀察者的具體行為。