如何解释惠勒延迟选择实验?

其实,如果读懂我的论文和科普,这个问题实在不值得回答。但是为了让历史记住@自然自姌 @一杯清茶2357 这几个阻碍传播科学的无耻小人,并警示后人,我愿意回答这个问题,以便让他们和这个回答一起载入历史。

首先,我们来了解一下惠勒延迟选择实验。(下面【】内文字摘自百度,在此表示感谢。由于实验很荒唐,大家看不懂很正常,读者可略过)

【「延迟实验」是由爱因斯坦的同事约翰·惠勒提出的,[1]1979年为纪念爱因斯坦诞辰100周年而在普林斯顿召开了一场讨论会,会上约翰·惠勒提出了「延迟实验」的构想,惠勒通过一个戏剧化的思维实验指出,对电子的双缝干涉进行了进一步思考,并指出我们可以「延迟」电子的决定,使得它在已经实际通过了双缝屏幕之后,再来选择究竟是通过了一条缝还是两条。此种说法震惊当时的学术界。

1979年是爱因斯坦诞辰100周年,在他生前工作的普林斯顿召开了一次纪念他的讨论会。在会上,爱因斯坦的同事,也是玻尔的密切合作者之一约翰·惠勒(John Wheeler)提出了一个相当令人吃惊的构想,也就是所谓的「延迟实验」(delayed choice experiment)。我们已经对电子的双缝干涉非常熟悉了,根据哥本哈根解释,当我们不去探究电子到底通过了哪条缝,它就同时通过双缝而产生干涉,反之,它就确实地通过一条缝而顺便消灭干涉图纹。

实验的基本思路是,用涂著半镀银的反射镜来代替双缝。一个光子有一半可能通过反射镜,一半可能被反射,这是一个量子随机过程,跟它选择双缝还是单缝本质上是一样的。把反射镜和光子入射途径摆成45度角,那么它一半可能直飞,另一半可能被反射成90度角。但是,我们可以通过另外的全反射镜,把这两条分开的岔路再交汇到一起。在终点观察光子飞来的方向,我们可以确定它究竟是沿著哪一条道路飞来的。

但是,我们也可以在终点处再插入一块呈45度角的半镀银反射镜,这又会造成光子的自我干涉。如果我们仔细安排位相,我们完全可以使得在一个方向上的光子呈反相而相互抵消,而在一个确定的方向输出。这样的话我们每次都得到一个确定的结果(就像每次都得到一个特定的干涉条纹一样),根据量子派的说法,此时光子必定同时沿著两条途径而来!

总而言之,如果我们不在终点处插入半反射镜,光子就沿著某一条道路而来,反之它就同时经过两条道路。问题是,是不是要在终点处插入半透镜,这可以在光子实际通过了第一块反射镜,已经快要到达终点时才决定。我们可以在事情发生后再来决定它应该怎样发生!如果说我们是这出好戏的导演的话,那么我们的光子在其中究竟扮演了什么角色,这可以等电影拍完以后再由我们决定!

虽然听上去古怪,但这却是哥本哈根派的一个正统推论!惠勒后来引玻尔的话说,「任何一种基本量子现象只在其被记录之后才是一种现象」,我们是在光子上路之前还是途中来做出决定,这在量子实验中是没有区别的。历史不是确定和实在的——除非它已经被记录下来。更精确地说,光子在通过第一块透镜到我们插入第二块透镜这之间「到底」在哪里,是个什么,是一个无意义的问题,我们没有权利去谈论它,它不是一个「客观真实」!惠勒用那幅著名的「龙图」来说明这一点,龙的头和尾巴(输入输出)都是确定的清晰的,但它的身体(路径)却是一团迷雾,没有人可以说清。

在惠勒的构想提出5年后,马里兰大学的卡洛尔?阿雷(Carroll O Alley)和其同事当真做了一个延迟实验,其结果真的证明,我们何时选择光子的「模式」,这对于实验结果是无影响的(和玻尔预言的一样,和爱因斯坦的相反!),与此同时慕尼黑大学的一个小组也作出了类似的结果。

这样稀奇古怪的事情说明了什么呢?

这说明,宇宙的历史,可以在它实际发生后才被决定究竟是怎样发生的!】

下面来解释惠勒延迟选择实验。

首先,我们要明确下列几点:

1.一个单光子不可能同时被反射和折射,即光子不可分,否则就不能称其为「子」了。

2.透射率为50%,意味著一百个光子,大约有五十个会透射过去,并非一个单光子透射过去半个光子。

3.发射单个光子通常应该利用单原子,电子跃迁和发出光子的时间,是无法准确确定的。因此无法准确确定单个光子到达某一点的时间。

4.光路较短,光速很快,很难保证半透镜是在光子通过反射镜后、到达半透镜前插入的。何况还有上述第3.点。

5.根据量子力学,光子处于不确定状态,也不应该能知道什么时候单光子在哪儿!

根据上述3、4、5,惠勒延迟选择实验如何能实现把半透镜在光子通过反射镜之后、到达半透镜之前插入的?

现在我来解释惠勒延迟选择实验:

根据1和2,光子经过半透镜之后,要么透射走路径2,要么反射走路径1。如果在终点处不放半透镜,两个路径不同时刻飞来的单光子向相互垂直的不同方向飞去,当然没有干涉。如果在终点处放上半透镜,对本来就是两个路径来的光子来说,只要是在光子到达之前放入的,就是一样的,和光子通过没通过反射镜,有什么关系呢?既然是到达前放入的,就不存在延迟选择,应该叫及时选择!

解释完这个实验,人们一定会问,先后从两个路径来的光子,怎么能干涉呢?量子力学当然解释不了这个问题,解释不了不同时刻到达同一点的「波」怎么干涉!而我的论文给出了科学合理的解释。

或许有人会问,这个实验为什么叫延迟选择实验?

他们认为,在终点处插入半透镜,有干涉现象,意味著光子从两个路径来。在终点处不插入半透镜,无干涉现象,意味著光子从一个路径来(这个结论来自:双缝能干涉,单缝不能干涉,因此,不干涉就是单缝。??)由此得出:光子走一个路径还是两个路径,由终点处放不放半透镜决定。于是,他们就决定先不放透镜,这样,光子就应该走一个路径。等光子通过反射镜已经选择了一条路径后,再插入终点处半透镜,按理,光子应该从一个路径来(即所谓的没有干涉),结果发现依然有干涉,即还是来自两个路径。由此他们得出结论,即便是在光子通过反射镜后再插入终点处的半透镜,和先插入半透镜是一样的。后插入的终点处的透镜和先插入一样,也能决定光子走两条路。

他们的前提条件是,前面的光走一条路还是两条路,是由终点处插不插入半透镜决定,而在光子已经通过反射镜后再插入,即后选择,也能决定前面的光走几条路。这就是延迟选择实验的由来。我的问题是,前面的光走几条路,能由后面插不插透镜决定吗?

从上面这段话中不难看出,他们在不断偷换干涉和两路光、不干涉和一路光的概念。

惠勒延迟选择实验的问题出在了哪里? 1.把光子当成可分割的,把50%透射率当成了可透射半个光子。 2.把有干涉现象和同时有两路光等价,把没有干涉现象和只有一路光等价,并由此得出:有半透镜时,有干涉,因此是两路光;无半透镜时,无干涉,因此是一路光。进而得出:终点处有无半透镜决定了前面的光是走一路还是走两路的结论。 3.根据终点处是否插入半透镜能决定光走几条路这个错误离奇的前提,在光通过反射镜而没到达半透镜前,插入半透镜,仍然有干涉,得出了能够决定光走几条路的终点处的半透镜延迟插入也同样能决定光走两条路。

这就是大家都奉为圣经、不敢质疑、也不允许别人质疑的科学?


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